Angles d'outil. I. Angles d outil : outil en main 2

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1 Angles d'outil I. Angles d outil : outil en main 2 I.1. Introduction 2 I.1.a. Définition des arêtes et des faces 2 I.1.b. Caractéristiques géométriques de l outil 2 I.1.c. Outil à droite et outil à gauche 3 I.2. Définitions des principaux plans et angles de l'outil : NF E I.2.a. Définitions préalables 3 I.2.b. Plans de l'outil en main : 3 I.2.c. Angles de l'outil 4 II. Outil en travail 6 II.1. ésentation 6 II.2. Plans de l'outil en travail 7 II.3. Angles de l'outil en travail 8 II.3.a. Angles de l'arête 8 II.3.b. Angles des faces 8 II.4. Cas où l'étude de l'outil en travail s'avère nécessaire. 8 II.4.a. Tournage 8 II.4.b. Perçage 9 II.4.c. Filetage 9 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 1/11 V.S.

2 I. Angles d outil : outil en main I.1. Introduction I.1.a. Définition des arêtes et des faces Lors du processus de coupe réel, le copeau est généralement détaché de la pièce par deux arêtes de l outil qui sont : l arête principale qui correspond à la plus grande dimension de la section effective du copeau l arête secondaire qui engendre la surface usinée de la pièce. Ces deux arêtes sont parfois sécantes mais elles peuvent être raccordées par une courbe formant le bec de l outil, caractérisé par son rayon R. Figure 1 Le copeau glisse sur la face de coupe sensiblement perpendiculaire à l arête principale. Les faces en dépouille principale et secondaire sont respectivement en regard de la surface coupée et de la surface engendrée de la pièce. Chaque arête résulte donc de l intersection de deux surfaces : la face de coupe A, la face en dépouille A. I.1.b. Caractéristiques géométriques de l outil Un outil coupant est donc caractérisé par la forme et la position de ses arêtes et par la position de ses faces. La théorie de la coupe a mis en évidence l importance de la direction résultante de coupe du point considéré de l arête et de la direction d avance. La direction résultante de coupe est la vitesse en un point considéré de l outil par rapport à la pièce : v P, outil / pièce = v P, outil / machine vp, machine / pièce v P, outil / Piece v P, outil / machine v P, machine Piece effective f c / La direction d avance est définie à partir du mouvement qu aurait le point considéré de l arête par rapport à la machine, si le mouvement de coupe était arrêté. 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 2/11 V.S.

3 I.1.c. Outil à droite et outil à gauche L outil est dit à droite si son arête principale est orientée vers la droite d un observateur faisant face à la face de coupe et regardant vers l arrière de l outil, c'est-àdire dans la direction s éloignant de la partie de la pièce taillée par l outil. Il est dit à gauche dans le cas contraire. I.2. Définitions des principaux plans et angles de l'outil : NF E I.2.a. Définitions préalables Direction supposée de coupe : direction définie à partir des surfaces d assemblage du corps de l outil avec son support, qui est la plus voisine de la direction résultante de coupe au point considéré de l arête de l outil. Ces directions sont confondues quand la vitesse d avance est nulle. Direction supposée d avance : direction définie à partir des surfaces d assemblage du corps de l outil avec son support et qui est la plus voisine de la direction d avance effective que pourra avoir le point considéré de l arête au cours de l usinage. I.2.b. Plans de l'outil en main : -plan de référence de l'outil, plan passant par le point considéré de l'arête et contenant l'axe de l outil (pour un outil tournant) ou parallèle au plan de base servant de face d'appui au corps de l'outil (pour un outil classique) ; est perpendiculaire à la direction supposée de coupe v C v P, Outil / Piece. -plan de travail conventionnel, Pf plan perpendiculaire au plan de référence de l'outil, au point considéré de l'arête, et parallèle à la "direction supposée d'avance" de l'outil. -plan d'arête de l'outil, Ps plan tangent à l'arête au point considéré, et perpendiculaire au plan de référence de l'outil. -plan vers l arrière de l outil, Pp plan perpendiculaire au plan de référence de l'outil, et au plan de travail conventionnel Pf, au point considéré de l'arête. -plan orthogonal de l'outil Po : plan perpendiculaire au plan de référence et au plan d'arête Ps, au point considéré de l'arête. -plan normal à l arête Pn : plan perpendiculaire à l'arête au point considéré 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 3/11 V.S.

4 Figures 2 : les plans de l outil en main Compléter les figures-2 d après les définitions. I.2.c. Angles de l'outil Les indices caractérisent le plan dans lequel est mesuré l angle. I.2.c.1. Angles de l'arête de coupe -angle de direction d'arête de l outil r angle aigu mesuré dans le plan de référence entre le plan d'arête Ps et le plan de travail Pf -angle d'inclinaison d'arête de l'outil s angle aigu mesuré dans le plan Ps entre l'arête (ou sa tangente) et le plan de référence. -angle de direction complémentaire de l outil r angle aigu mesuré dans le plan de référence entre le plan d'arête Ps et le plan vers l arrière Pp I.2.c.2. Angles des faces -angle de dépouille i : angle aigu entre la face de dépouille A et le plan d'arête Ps -angle de taillant i : angle aigu entre la face de coupe A et la face de dépouille A -angle de coupe i : angle aigu entre la face de coupe A et le plan de référence Ces trois angles sont définis selon le besoin dans un des plans de section Pi suivants : 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 4/11 V.S.

5 -Po : plan orthogonal de l'outil, plan perpendiculaire au plan de référence et au plan d'arête Ps, au point considéré de l'arête. -Pn :plan normal à l arête, plan perpendiculaire à l'arête au point considéré -Pf : plan de travail conventionnel -Pp : plan vers l'arrière de l'outil Par exemple, O est l angle de coupe orthogonal, n l angle de dépouille normal En général, Pi=Po ou Pn (plans intéressants pour la coupe) mais les autres plans peuvent être utiles pour l affûtage (de plus en plus rare en tournage). Compléter la figure d après les définitions données. Figure 3 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 5/11 V.S.

6 II. Outil en travail II.1. ésentation En usinage traditionnel, on retrouve toujours le modèle, où le mouvement de l'outil par rapport à la pièce est composé d'un mouvement d'avance, caractérisé par v f et d'un mouvement de coupe, caractérisé par v c. Il faut donc dans les définitions précédentes remplacer "Direction supposée de coupe" et "Direction supposée d avance" par "Direction résultante de coupe" et "Direction supposée d avance effective". Les symboles précédents sont complétés par e en indice. La direction d avance est définie à partir du déplacement relatif qu aurait le point considéré de l arête de l outil par rapport à la pièce si le mouvement de coupe était arrêté. La direction résultante de coupe, v e v v c f, définit donc à chaque instant la tangente à la trajectoire de l'outil, c'est-à-dire la position de la matière usinée par rapport à l'outil. Ce vecteur résultante de coupe v e (vitesse d un point considéré de l arête dans son mouvement par rapport à la pièce) sera donc l'élément de base de la définition de l'outil pendant son travail. Figure 4 Remarques -la direction de Ve dépend du module de Vc et de Vf, donc n'est pas forcément la même pour tous les points de l arête principale de coupe (figures-5). -la direction de Ve dépend du diamètre en dressage à N=cte et Vf=cte ; (sur tour à C.N. Vc=cte) ; en fraisage, elle dépend de la position angulaire de la dent. 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 6/11 V.S.

7 Vf=Cte Vf=Cte Figures 5 : variation de la droite support de Ve -En un point considéré de l'arête, la direction de Ve est constante pour toute l'opération d'usinage dans le cas du chariotage cylindrique et dans le cas du perçage (Vc=cte et Vf =cte). -Le vecteur vitesse résultante de coupe appartient à Pfe qui est (figure-4) équivalent à Pf, c'est le cas le plus courant en usinage. -L'angle de coupe augmente d'autant que l'angle de dépouille diminue ; en effet, dans les plans Pi, on a toujours : 90 avec Cte. i i i i o A o o /2 Figure 6 dans Po - Les autres angles de l'outil subissent des variations mais cette variation est infime et n'a que peu d'intérêt pour l'usinage, sauf en travail de forme (filetage par exemple) où le profil obtenu peut être légèrement modifié. II.2. Plans de l'outil en travail -plan de référence en travail, e plan perpendiculaire au point considéré de l'arête, à la direction de la vitesse résultante de coupe, c'est-à-dire à la direction instantanée du mouvement résultant du mouvement de coupe et du mouvement d'avance simultanés en ce point. -plan d'arête en travail, Pse plan tangent à l'arête, au point considéré, et perpendiculaire au plan de référence en travail e. Ce plan contient la direction de la vitesse résultante de coupe. -plan de travail, Pfe 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 7/11 V.S.

8 plan contenant la direction de la vitesse de coupe et la direction de la vitesse d'avance au point considéré de l'arête. Ce plan est perpendiculaire au plan de référence en travail e. -plan vers l'arrière en travail, Ppe plan perpendiculaire au plan de référence en travail e et au plan de travail Pfe, au point considéré de l'arête. Remarque Les plans de l'outil sont définis par rapport aux plans de référence. En main, le plan de référence est défini à partir du corps de l'outil ; en travail, il l est par rapport à la cinématique de la coupe. II.3. Angles de l'outil en travail II.3.a. Angles de l'arête - angle de direction d'arête en travail Kre angle aigu mesuré dans le plan de référence e entre le plan d'arête Pse et le plan de travail Pfe ; -angle d'inclinaison d'arête en travail se angle aigu mesuré dans le plan d'arête Pse entre l'arête et le plan de référence e. II.3.b. Angles des faces -angle de dépouille - angle aigu entre la face de dépouille A et le plan d'arête Pse -angle de taillant angle aigu entre la face de coupe A et la face de dépouille A -angle de coupe angle aigu entre la face de coupe A et la plan de référence e. Ces angles sont définis selon le besoin dans un des plans de section suivants - Poe : plan orthogonal de l'outil en travail, plan perpendiculaire au plan de référence e et au plan d'arête Pse, au point considéré de l'arête. - Pne plan normal à l arête, plan perpendiculaire à l'arête au point considéré (Pn=Pne) - Pfe : plan de travail - Ppe : plan vers l'arrière de l'outil en travail. II.4. Cas où l'étude de l'outil en travail s'avère nécessaire. II.4.a. Tournage En dressage et en tronçonnage, lorsque l'outil travaille près du centre, dans le cas des tours à fréquence de rotation N=cte. Pour éviter le talonnage (angle de dépouille nul), l'outil doit être réglé au dessous du centre. 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 8/11 V.S.

9 D h erreur de réglage orthogonal à Vc à l affûtage e Orthogonal à Ve f fe A f Vf Ve A fe Ps Pse Vc Vf Une fermeture géométrique dans le triangle (Ve, Vc, Vf) donne : Ve cos V c cos Vcsin Vf Vcsin Vf VeVc Vf tan Arctan V e sin V c sin V f Vc cos Vccos 2h Arc sin D Dans cette configuration, fe f et fe f avec. L effort de coupe augmente mais il n y a pas de risque de talonnage (contact entre la face en dépouille et la pièce). II.4.b. Perçage Les problèmes sont systématiques au centre, où la vitesse de coupe est très faible, malgré une dépouille importante sur le forêt. Cette coupe difficile justifie un affûtage particulier du centre de type spiropoint (âme du forêt très fine) par exemple. II.4.c. Filetage Avec un outil en ARS où la vitesse de coupe est faible par rapport à la vitesse d avance. Vf Vf non négligeable devant Vc Figure 7 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 9/11 V.S.

10 Pp Pf Po Pn Ps 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 10/11 V.S.

11 f FF f A f o A o o n n Pf Po n r A r A Ps r s Arête 1 Angles d'outil.doc du 21/03/10 11/11 V.S.