Choix du matériaux des outils - Usinage

Choix de matériaux des outils d'usinage

Dans l'industrie manufacturière, le choix d'un outil de coupe approprié est l'activité la plus critique pour obtenir une meilleure qualité de produit et pour contrôler le coût global de fabrication.

Les matériaux de l'outil doivent posséder un certain nombre de propriétés importantes pour éviter une usure excessive, une défaillance de rupture et des températures élevées lors de la coupe.
Les caractéristiques suivantes sont essentielles pour que les matériaux de coupe résistent aux lourdes conditions du processus de coupe et pour produire des pièces de haute qualité et économiques:
Les modes de défaillance d'outil identifient les propriétés importantes qu'un matériau d'outil doit posséder:

Dureté - pour éviter les défaillances :

La capacité du matériau à absorber l'énergie sans défaillance. La coupe est souvent accompagnée de forces d'impact, en particulier si la coupe est interrompue, et l'outil de coupe peut échouer très rapidement s'il n'est pas suffisamment fort.

Conserver la dureté à des températures élevées :

De sorte que la dureté et la résistance du tranchant de l'outil sont maintenus à des températures de coupe élevées.

Résistance à l'usure - la dureté est la propriété la plus importante pour résister à l'abrasion.

Bien qu'il existe une forte corrélation entre la dureté à des température élevés et la résistance à l'usure, Ce dernier  dépend plus que de la dureté à des température élevés. D'autres caractéristiques importantes comprennent la finition de la surface de l'outil, l'inertie chimique du matériau de l'outil par rapport au matériau de travail et la conductivité thermique du matériau de l'outil, ce qui affecte la valeur maximale de la température de coupe à l'interface outil-puce

 

Quelques paramètres à calculer pour un bon choix de matériaux et pour un durée de vie maximale  :

- La vitesse de coupe

Cette relation est créditée à F. W. Taylor (~ 1900) :

Où, v = vitesse de coupe;
T = durée de vie de l'outil; et
N et C sont des paramètres qui dépendent de l' avance, de la profondeur de coupe, du matériau de travail, du matériau d'outillage et du critère de durée de vie de l'outil utilisé
   n : est la pente de la parcelle
   C : est l'interception de l'axe de vitesse

Lorsque la vitesse de coupe augmente, la vitesse d'usure augmente, de sorte que le même critère d'usure est atteint en moins de temps, c'est-à-dire que la durée de vie de l'outil diminue avec la vitesse de coupe

Les Valeurs typiques de n et de C dans l'équation de la vie d'outil de Taylor :

Matériau de l'outil	n	C (m/min)	C (ft/min)
Acier rapide
Pièce Non-acier	0.125	120	350
Pièce en acier	0.125	70	200
Carbure cémentée
Pièce Non-acier	0.25	900	2700
Pièce en acier	0.25	500	1500
Céramique
Pièce en acier	0.6	3000	10,000

- Volume de métal enlevé par minute V_m

V_m = 𝜋𝐷.𝑡.𝑓.𝑁 𝑚𝑚³/𝑚in

D = Diamètre de la pièce, mm

t = Profondeur de coupe, mm

f = Avance, mm/rev

N = RPM (Révolutions par minute)

Si T est le temps pour la défaillance de l'outil en minutes, le volume total supprimé jusqu'à l'échec de l'outil

= 𝝅𝑫.𝒕.𝒇.𝑵.𝑻 𝒎𝒎^𝟑

La vitesse de coupe,

V = 𝝅DN/𝟏000 m/min

Volume de matière enlevé jusqu'à la rupture de l'outil

= 𝟏000 V.𝒇.𝑻.𝒕 𝒎𝒎^𝟑

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