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RÉSUMÉ
Inventés au XIXe siècle, les premiers matériaux de coupe ont depuis fait l’objet d’innovation et d’augmentation des performances. À ce jour, des matériaux tels les CBN ou les PCD permettent l’usinage de matériaux très complexes et très durs. Le matériau de coupe qui a le plus évolué ces trente dernières années est le carbure de tungstène dont les améliorations permanentes l’ont rendu de plus en plus polyvalent et performant. Cet article reprend en détail toutes ces évolutions.
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Invented in the 19th century, the first cutting materials have since been subject to innovation and increased performance. Today, materials such as CBN or PCD allow the machining of very complex and hard materials. The cutting material that has evolved the most in the last thirty years is tungsten carbide, whose permanent improvements have made it increasingly versatile and efficient. This article describes these developments in detail.
Auteur(s)
-
François BAGUR : Travailleur indépendant – Consultant et formateur en ingénierie d’usinage depuis 1987, Aulnay (17), France
INTRODUCTION
Les outils coupants sont des instruments destinés à travailler la matière par enlèvement de copeaux. Il semble que les premiers outils obtenus par forgeage avant le début de l’ère chrétienne aient été le bédane, le burin et le foret à langue d’aspic, puis la lime et la scie.
Avec l’apparition du tour, le peigne a permis la création des outils de filetage : tarauds puis filières. Jusqu’à la fin du XIXe siècle, tous les outils étaient ainsi fabriqués soit par forgeage et usinage, soit par usinage seul. Le matériau de coupe était l’acier fondu.
Dans le courant du XXe siècle sont apparus d’une part de nouveaux matériaux (aciers rapides, carbures métalliques, céramiques, cermets, diamants, etc.) et d’autre part des techniques de mise en forme telles que moulage, rectification dans la masse, métallurgie des poudres, revêtements, l’ensemble fournissant des outils de plus en plus efficaces.
Le XXIe siècle démarre aussi par des avancées technologiques importantes dans le domaine des matériaux pour outils de coupe. Il n’y a pas eu (pour l’instant) de nouveaux matériaux créés, mais une partie des matériaux existants ont été fortement améliorés.
Au niveau technico-économique, il est courant d’admettre que depuis 2005 environ, la productivité a pu être multipliée par trois compte tenu des améliorations des outils coupants, des machines, des FAO… Cet article décrit toutes les avancées technologiques sur les matériaux de coupe.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ceramic | Cutting materials | High speed steel | Carbide | Diamond
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1999 par François BAGUR
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusion3. Sélection des matériaux et vitesses de coupe
3.1 Matériaux
La très grande diversité des matériaux de coupe offerts actuellement oblige à opérer des choix. L’importance du couple outil/matière a été démontrée par de nombreuses études.
En règle générale, l’usineur a peu de possibilités d’agir sur la matière de la pièce usinée. C’est donc sur l’outil, et par conséquent sur le matériau de coupe, que devra porter notamment toute son attention.
Avant de décider des conditions de coupe, l’usineur devra vérifier l’aptitude (ou la qualification) du matériau de coupe à usiner la matière de la pièce. Pour cette première étape, l’aide du fabricant d’outils est généralement indispensable et utile. En effet, la plupart des matériaux de coupe sont vendus sous des dénominations commerciales : la connaissance exacte du matériau de coupe (y compris des revêtements s’il y a lieu) est donc parfois délicate à obtenir.
Une fois l’étape de qualification et d’aptitude assurée, il faut valider techniquement le matériau de coupe, c’est-à-dire lui associer des valeurs numériques (vitesse de coupe et avance généralement) de fonctionnement. Ces valeurs numériques sont également liées au type d’outil sur lequel est monté le matériau de coupe.
Ces deux étapes sont entièrement prises en compte par le couple outil/matière. La norme NF E66-520 donne la méthodologie d’essais à réaliser pour aboutir au bon fonctionnement de l’outil. Les normes type NF E66-505 (essais normalisés qui permettent de classer les matériaux de coupe dans des conditions de fonctionnement bien définies) ont montré leurs limites et ne sont plus utilisées dans l’industrie.
Les petites et moyennes entreprises ne sont pas équipées pour réaliser des essais d’usinage. Quant aux grandes entreprises, la tendance actuelle est de réduire très fortement (voire supprimer) les services destinés aux méthodes d'usinage. Les usineurs doivent donc avoir accès directement à des informations techniques fiables concernant le domaine d’emploi des matériaux de coupe. Les fabricants cherchent à fournir ce type d’informations pour leurs produits. Toutes les données n’ont malheureusement pas toutes la même perspicacité, mais certains fabricants proposent de réelles aides au choix des conditions de coupe qui...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHEVALIER (A.), BIHAN (J.) - Guide du technicien en productique. - Méthodes de production en usinage, Hachette (2013).
-
(2) - OXLEY (P.L.B.) - Modelling machining processes with a view to their optimization - . – (1988).
-
(3) - DUDZINSKI (D.), MOLINARI (A.) - A modelling of cutting for viscoplastic materials. - International Journal of Mechanical Sciences, 39, p. 369-389 (1997).
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(4) - BING HOU (Z.), KOMANDURI (R.) - Modelling of thermomechanical shear instability in machining. - International Journal of Mechanical Sciences, 39, p. 1273-1314 (1997).
-
(5) - ALTINTAS (Y.) - Manufacturing Automation, Metal Cutting Mechanics. - Cambridge University Press (2000).
-
(6) - MOLINARI (A.), MOUFKI (A.) - A new thermomechanical model of...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 1 : présentation générale. - NF E66-520-1 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 2 : description général. - NF E66-520-2 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 3 : application à la technologie de tournage. - NF E66-520-3 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 4 : mode d'obtention du couple outil-matière en tournage. - NF E66-520-4 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 5 : application à la technologie de fraisage. - NF E66-520-5 - Septembre 1999
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 6 : mode d'obtention du couple outil-matière en fraisage. - NF E66-520-6 - Septembre 1999
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...
1 Acteurs institutionnels importants en usinage
Laboratoires des Arts et Métiers, en particulier le LABOMAP de Cluny.
Laboratoire CIRTES (développement, entre autres, du procédé Actarus® de mesure des températures en usinage).
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