Définition des paramètres de coupe

Définition
des paramètres
de coupe

Fraisage cannelures sur arbre

La première notion à assimiler avant d’attaquer vos travaux : l’usinage est un métier à part entière et donc il n’y a pas de place pour l’improvisation !

Si l’on est débutant, on doit donc commencer par apprendre le métier en se formant ou en consultant un professionnel et parfaire son expérience avec des heures d’usinage avant de prétendre « chatouiller le centième » !

Souvent des utilisateurs critiquent le matériel avant de se remettre en cause et dans bien des cas c’est l’opérateur qui doit reconsidérer sa manière de travailler en fonction de l’outil de travail dont il dispose : par exemple on ne prendra pas les mêmes profondeurs de passe alors que l’on utilise une fraiseuse stationnaire de 1T et 15Kw ou une perceuse-fraiseuse de 300Kg et 1500W. Cela paraît évident mais dans les faits il n’en n’est rien car pour la fabrication de certains types de pièces contre toute attente la seconde sera plus efficace et productive que la première !

 Afin de tirer parti du meilleur de votre machine et de vos outils de coupe, voici quelques formules élémentaires permettant de déterminer les paramètres de coupe liés directement à :
– La matière que vous usinez ;
– L’outil de coupe que vous utilisez (HSS ou carbure) ;
– La rigidité de la machine et le type (traditionnel ou CNC) ;
– L’opération d’usinage : ébauche ou finition ;
– La lubrification (annexe ou directement par le centre de l’outil).

1/ Fréquence de rotation de la broche

Qu’il s’agisse d’un tour ou d’une fraiseuse, vous disposez d’une plage (variateur) ou d’un choix  de vitesse(s) de rotation de la broche (boîte de vitesses ou poulies étagées). Voici la formule mathématique permettant de déterminer la fréquence de rotation :

N = (1000 x Vc) / (¶ x D)

N : fréquence de rotation en tours/minute
D : diamètre de la pièce à usiner (tour) ou diamètre de la fraise ou de l’outil de coupe (fraiseuse)
¶ : constante : 3.14159
Vc : vitesse de coupe en m/min

La notion de vitesse de coupe (Vc, exprimée en m/min) est extrêmement importante car déterminante dans le calcul de la fréquence de rotation. De plus, cette variable doit être déterminée directement par l’opérateur en fonction des travaux qu’il effectue.
En règle générale, sur machine conventionnelle :
Ebauche ARS :
5<Vc<20 m/min pour les aciers jusqu’à 100 kg/mm², inox, aluminium 7075
20<Vc<45 m/min pour les laitons, bronze UE12, aluminium 2017
Finition en HSS :
20<Vc<45 m/min pour les aciers jusqu’à 100 kg/mm², inox, aluminium 7075
40<Vc<60 m/min pour les laitons, bronze UE12, aluminium 2017
Ebauche au carbure :
60<Vc<150 m/min pour les aciers jusqu’à 100 kg/mm², inox, aluminium 7075
100<Vc<180 m/min pour les laitons, bronze UE12, aluminium 2017
Finition au carbure :
120<Vc<220 m/min pour les aciers jusqu’à 100 kg/mm², inox, aluminium 7075
140<Vc<260 m/min pour les laitons, bronze UE12, aluminium 2017

2/ Vitesse d'avance

L’avance s’exprime par la vitesse de déplacement de la pièce (fraisage) ou du chariot (tournage) : 

Vf = fz x Z x n

Vf : Vitesse d’avance (mm/min en fraisage et mm/tour en tournage)
fz : Epaisseur du copeau en mm (dépend principalement de la matière à usiner, type d’outil HSS ou carbure)

Z : Nombre de dents de la fraise (en tournage, prendre valeur 1)

n : Fréquence de rotation en tours/min

Valeurs moyennes de fz :
Travail en HSS : 
0.010 à 0.020 pour les aciers jusqu’à 100 kg/mm²
0.010 à 0.015 pour les laitons, bronze UE12, aluminium
Travail au carbure : 
0.015 à 0.025 pour les aciers jusqu’à 100 kg/mm²
0.02 à 0.03 pour les laitons, bronze UE12, aluminium

Remarques : 
En général, en opération d’ébauche on utilise :
> des vitesses de coupe (Vc) inférieures à celles utilisées en finition ;
> des vitesses d’avance importantes.
Inversement, pour obtenir des états de surface aux indices de rugosité faible (Ra<0.8), on utilise des vitesses de coupe (Vc) plus élevées en finition et des vitesses d’avance (Vf) plus faibles.

Il faut toujours prendre un soin particulier au bridage de la pièce dans l’étau de la fraiseuse ou dans le mandrin du tour, afin de limiter au maximum les porte-à-faux générateurs de vibrations qui représentent l’ennemi N°1 pour des usinages de qualité.

Ainsi en tournage, autant que faire se peut toujours limiter la valeur de dépassement des mors à 3x le Ø.