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Efforts de coupe et puissance

INTRTL'tude et l'valuation des forces de coupe prsente un intrt en usinage principalement :

pour dimensionner les outils et les lments de machine-outil,

pour valuer la puissance de coupe et permettre ainsi le choix rationnel d'une machine-outil.

EFFORTSDECOUPEENTOURNAGEL'action de l'outil sur la pice peut tre dcompose en trois

efforts simples :

l'effort de coupe Fc ,

l'effort d'avance Ff,

l'effort de pntration Fp .

D'une manire gnrale : Ff1

!Fc etFp",! Fc

Calcul de Fc

La valeur de l'effort de coupe est donn par la formule :

Fc=kc AD

#vec :

kc: pression spcifi$ue de coupe dpendant du matriau et de l'paisseur mo%enne du copeau.

AD: section du copeau.

Remarque : Pour cela on fait l'hypothse que l'effort de coupe est rparti uniformment sur tout le

copeau et que la variation de la vitesse de coupe sur la surface du copeau est nliea!le"

PUISSANCEDECOUPEENTOURNAGELa puissance de coupe est donne par la formule :Pc # Fc"$c % Ff"$f

&uis$ue $fn'est en gnral $ue de l'ordre de 11""mede $c, on nglige couramment le termeFf $f.

(n o)tient donc la formule : Pc=kcAD$c *AD+ section du copeau

n tournage, AD=fap

e $ui donne :Pc=kcfap$c *units du s%stme international

/ous utiliserons donc la formule Pc=kcfap$c

0"1"! avec :

kc: pression spcifi$ue de coupe en&mm()proportionnelle l'paisseur du copeau hD*,

f: avance en mmtr,

ap: profondeur de passe en mm,

$c: vitesse de coupe en mmin,

Pc: puissance de coupe en k+.

,-. P/ 0reanne Pae 0 sur 01

Ff

Fc

Fp

2fforts outilpice en tournae

f

a

p

hD

Forme ducopeau

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Efforts de coupe et puissanceLa pression spcifi$ue de coupe *autrement appele force de coupe par unit de surface kcest donn

dans des ta)leaux en fonction de l'paisseur du copeau hD* hD=fsin3r, et de la matire.

Le ta)leau ci dessous prsentent les valeurs approximatives de kcpour un outil en car)ure avec + 02

et3r # 456.

,-. P/ 0reanne Pae ( sur 01

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Efforts de coupe et puissanceLes puissances de coupe en tournage peuvent aussi tre dtermines graphi$uement :

,-. P/ 0reanne Pae 7 sur 01

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Efforts de coupe et puissance

CASDUPERAGE3i on considre une pression spcifi$ue de coupe uniformment

rpartie le long de l'arte de coupe, on trouve :

Perage sans avant-trou

Pc=kc$cf88D

4 =

kc$cfD

4*avec les units 35

6ormule finale Pc=kcfD$c

4".1"!

avec :

kc: pression spcifi$ue de coupe en&mm(,

f: avance en mmtr,

D : diamtre du foret en mm, $c: vitesse de coupe priphri$ue *pour un diamtre D en

mmin,

Pc: puissance de coupe en k+.

Perage avec avant-trou

Pc=kcf$c

4

Dd

D*avec les units 35

6ormule finale Pc=kcf$c

4".1"

!D

d

D

avec :

kc: pression spcifi$ue de coupe en&mm(,

f: avance en mmtr,

D : diamtre du foret en mm,

d : diamtre de l'avant-trou en mm,

$c: vitesse de coupe priphri$ue *pour un diamtre D en mmin,

Pc: puissance de coupe en k+.

Epaisseur moyenne du copeau : hm=f8sin3r

,-. P/ 0reanne Pae 9 sur 01

Forme ducopeau

f8

h

2lment desurface

f8

r

dr

Forme ducopeau

f8

h

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Efforts de coupe et puissance

,-. P/ 0reanne Pae 5 sur 01

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Efforts de coupe et puissance

CASDUFRAISAGECENTR

ar

:

matire ;te par unedent en un tour

D

Fraisae centrvu de dessus

&ar analogie avec le tournage, on a pour une dent : Pc1dt=Fc$c=kcAD$c

0"1"!

3ection mo%enne du copeau sur un tour ADm=

f8a raa

D

alcul du nom)re de dents en prises :8'

La fraise a8dents au total donc sur une portion d'angle 7 de la fraise on a : 8 '=

8

6ormules finales :

en fonction de $c: Pc=kcaaa rf88$c

0"1"!Dou de $f: Pc=

kcaaar$f

0"1"0

,-. P/ 0reanne Pae < sur 01

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Efforts de coupe et puissance

CASDUFRAISAGEDCA

Fraisae dcalvu de dessus

ar

:D

matire ;te par unedent en un tour

omme en fraisage centr, on a pour une dent : Pc1dt=Fc$c=kcAD$c

0"1"!

3ection mo%enne du copeau sur un tour ADm=f8a raa

D

Remarque : la section moyenne du copeau est la m=me que pour le fraisae centr"

(n retrouve donc les mmes formules finales $ue pour le fraisage centr :

en fonction de $c: Pc=kcaaarf88$c

0"1"!D

ou de $f: Pc=kcaaar$f

0"1"0

,-. P/ 0reanne Pae 4 sur 01

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Efforts de coupe et puissanceLes ta)leaux donnant la pression spcifi$ue de coupe donnent kc en fonction de hm *paisseur

mo%enne du copeau.

(r hm=emsin 3r donc hm= f8ar

Dsin 3r

Fraisage centr

(n a =arcsin ar

D donc

hm=f8arsin 3r

Darcsinar

D

6inalement :hm=

!0"f8a rsin 3r

Darcsin ar

D

*angles en degrs

Fraisage dcal

(n a =arccos1 ar

D donc

hm= f8arsin 3r

Darccos1 ar

D

6inalement :hm=

!0"f8arsin 3r

Darccos1 ar

D

*angles en degrs

(n peut aussi trouver hmen consultant les ta)leaux ci-dessous :

Fraisae centr Fraisae dcal

3i>rest diffrent de celui du ta)leau faire le conversion : hm=hmta!leau

sin 3rta!leausin 3r

,-. P/ 0reanne Pae ? sur 01

e

aa

h

Forme ducopeau

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Efforts de coupe et puissance

,-. P/ 0reanne Pae @ sur 01

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Efforts de coupe et puissanceLes puissances de coupe en fraisage peuvent aussi tre dtermines graphi$uement :

,-. P/ 0reanne Pae 01 sur 01