Calcul de la vitesse de coupe pour une opération de tournage
Calculez aisément et simplement les vitesses de coupe et de rotation pour vos opérations de tournage.
Utiliser les bonnes vitesses de coupe permet de réaliser des pièces de bonne qualité dans de bonnes conditions. Cela permet aussi d'optimiser le temps de travail et de réduire le nombre d'affûtages ou de changement des outils de coupe.
Pour les opérations de perçage, consultez la page correspondante.
Vitesse de coupe - Tournage
La vitesse de coupe correspond à la vitesse tangentielle de la pièce de révolution au contact de l'arrête tranchante de l'outil d'usinage. L'unité utilisée est le mètre par minute (m/min).
La vitesse de rotation, appelée aussi vitesse angulaire ou encore fréquence de rotation, s'exprime généralement en tours par minute (tr/min).
Elle résulte de la vitesse de coupe appliquée au diamètre de la partie de la pièce à usiner.
Diamètre de tournage
Le diamètre de tournage correspond au diamètre de la partie de la pièce à usiner.
- Ce peut être la périphérie de la pièce, auquel cas il correspond au diamètre extérieur de celle-ci
- Ce peut être aussi le diamètre intérieur d'un alésage
- Ou encore le diamètre d'une face en cours de dressage
Dans ce dernier cas, il est variable, au fur et à mesure du déplacement latéral de l'outil. Prenez un diamètre intermédiaire situé environ aux deux tiers entre le plus petit et le plus grand diamètre du dressage, pour en calculer la vitesse de rotation - à moins d'avoir un tour sophistiqué capable d'ajuster la vitesse à la volée.
Exemple : Si le petit diamètre est égal à 20 mm et le grand diamètre à 50 mm, soit 30 mm d'amplitude, retenez un diamètre de 40 mm comme diamètre de tournage. C'est-à-dire 2/3 de 30 mm d'amplitude, soit 20 mm, à additionner aux 20 mm du petit diamètre : 20 + 20 = 40mm.
Utilisez le formulaire de calcul ci-dessous pour obtenir la valeur selon d'autres diamètres.
Le formulaire ci-dessus est aussi intéressant à utiliser lors de l'usinage d'une partie conique, qu'elle soit intérieure ou extérieure.
Type d'opération de tournage
Les types d'opération courant en tournage sont :
- Dressage
- Chariotage
- Perçage
- Alésage
- Filetage
- Tronçonnage / gorge
Vitesse de coupe
Si vous connaîssez la vitesse de coupe, entrez-là en lieu et place des options qui s'ensuivent, dans l'outil de calcul. Vous obtiendrez la vitesse de rotation à appliquer.
N'hésitez pas à faire une simulation sans la vitesse de coupe, mais en utilisant les autres paramètres (matières, type d'usinage et de machine, etc...) afin de comparer et vérifier les différentes vitesses.
Matière de la pièce à usiner
La matière de la pièce à usiner est l'un des deux principaux facteurs qui influencent la vitesse de coupe.
Type d'usinage
Il y a deux principaux types d'usinage :
Lors de l'ébauche, la profondeur de passe est plus importante. C'est aussi souvent (mais pas forcément) le cas de l'avance par tour. La vitesse de coupe pendant la finition peut être un peu plus élevée.
Matière de l'outil de coupe
Plus la matière de la partie tranchante de l'outil de coupe est dure et résistante, plus rapide sera la vitesse de coupe.
Matière de la pièce à usiner
Tout comme la matière de la pièce à usiner, elle est le deuxième paramètre le plus important à connaître pour déterminer la bonne vitesse de coupe en tournage. Plus la matière de la pièce à tourner est tendre, plus haute sera la vitesse de coupe et vice-versa.
Type de machine
Plus une machine est puissante et robuste, plus la section de coupe (ou section du copeau) pourra être importante, réduisant d'autant le temps de travail nécessaire.
Dans le formulaire Vitesse de coupe (en haut de cette page), le type de machine se réfère aux modèles ci-dessous :
- Légère : Tour d'établi
- Intermédiaire : Tour conventionnel ou numérique, d'un poids compris entre 250 kg et 2 tonnes
- Lourde : Tour de grosse industrie, d'un poids supérieur à 2 tonnes
Vitesse de rotation
La vitesse de rotation, exprimée généralement par la lettre n, se calcule à partir du diamètre de la partie de la pièce à usiner et de la vitesse de coupe par la formule :
n = 1000 x Vc / ( π x D )
- n en tours par minute
- Vc en mètres par minute
- D en millimètres
D étant bien évidemment le diamètre de la partie de la pièce à usiner.
Et π (prononcez "Pi") le fameux rapport qui permet de passer du diamètre à la circonférence, en l'occurence le nombre 3,141592654....
Tableau des vitesses de coupe
Abaque des vitesses de coupe
Avance par tour et vitesse d'avance
L'avance par tour, exprimée généralement par la lettre f, permet le calcul de la vitesse d'avance (Vf). Lors des opérations de tournage, la vitesse d'avance est donnée par la formule :
Vf = n x f
L'avance par tour a une incidence sur l'état de surface appelée aussi rugosité. Pour obtenir un bel état de surface, il est nécessaire de réduire cette avance. À ce stade, l'outil utilisé a lui aussi son importance.
Cette avance a aussi une incidence directe sur le temps de travail. Plus cette avance sera importante plus court sera le temps de travail.
Armé de ces deux contraintes, faites votre choix pour trouver le compromis qui vous intéresse, entre qualité de finition et temps de travail.
Profondeur de passe
La profondeur de passe, exprimée généralement par la lettre a ou ap, n'entre que peu en considération dans le calcul de la vitesse de coupe.
Elle est utilisée pour le calcul de l'effort de coupe. Lors d'une opération de tournage sur des métaux, des alliages et des matières plastiques cette profondeur de passe est généralement comprise entre 0,05 mm et 15 mm, selon la robustesse du tour, la qualité de l'outil, la dureté de la matière à travailler et s'il s'agit de l'ébauche ou de la finition.
Dans le cas d'une opération de tronçonnage, la profondeur de passe correspond à la largeur de l'outil. Il faudra donc réduire l'avance par tour pour compenser l'importante largeur/profondeur de coupe. Cette avance par tour sera de l'ordre de 0,05 à 0,15 mm/tr et plus généralement de 0,1 mm/tr sur des machines légères ou intermédiaires.
Section du copeau
Le couple "avance par tour et profondeur de passe" génère un copeau dont la section est spécifiée par ces deux paramètres. Plus cette section est importante, plus l'effort de coupe est important, demandant une machine plus robuste et puissante.
Qualité du tour
Plus la machine utilisée pour les opérations de tournage est robuste, précise et puissante, plus la section du copeau pourra être importante et permettra d'obtenir un usinage rapide. Mais plus élevé est l'investissement financier.
Refroidissement lors des opérations de tournage
D'une manière générale, tout usinage de pièces génère de la chaleur qu'il faut impérativement évacuer sous peine de voir l'outil se dégrader très rapidement ou les pièces usinées abimées.
Une bonne partie de cette chaleur est évacuée par les copeaux générés lors de l'usinage. Encore faut-il que ces copeaux se dégagent rapidement de la pointe de l'outil. Lors d'une opération de tournage intérieur, il est judicieux de touner en sens inverse (c'est à dire dans le sens des aiguille d'une montre) et de placer l'outil à l'envers, ou bien de tourner dans le sens normal et de placer l'outil à l'envers et de l'autre côté, afin d'avoir "la tête en bas", ce qui permet aux copeaux de tomber et de s'évacuer facilement.
L'opération de perçage est celle qui engendre le plus fort échauffement.
L'arrosage
L'arrosage avec des huiles solubles est très bien pour les métaux et la plupart des matières plastiques.
Cependant, les matériaux plastiques sensibles à la fissuration tels que les polycarbonates, polytherimid et polysulfones nécessiteront de l'air comprimé ou de l'eau claire.
Le tournage du bois se fait généralement à l'air libre. L'air comprimé peut être très utile dans certains cas.
Les dangers du tournage
Les opérations de tournage paraissent inoffensives et nous ne prêtons pas toujours attention aux risques graves que nous encourons pendant de telles opérations. Il est impératif de se protéger les yeux (et le reste aussi) lors d'une opération de tournage. Je vois trop souvent des personnes qui ne prennent aucune disposition pour se protéger notamment (et surtout) contre l'éclatement de la matière.
Les tourneurs sur bois sont les plus exposés, car une pièce de bois n'est pas forcément homogène, et cela ne se voit pas toujours en surface. Des amorces de ruptures, fissures et autres particularités, génèrent des fragilités qu'il est impossible de prévoir. L'éclatement se produit sans prévenir, de manière instantanée. Combien de visages et d'yeux abimés pour la vie, alors que de simples protections évitent ces situations. C'est valable pour le bois, mais aussi pour toutes les autres matières, même si le risque est moindre.
Outre l'éclatement de la matière, l'éjection violente de la clé de mandrin au démarrage est aussi un danger non-négligeable, à prendre très au sérieux. Prenez vos dispositions pour que ce genre de situation n'arrive pas. Prenez l'habitude stricte de ne jamais laisser une clé sur son mandrin. JAMAIS ! même le temps de quelques secondes, ne serait-ce que pour le principe, pour vous-même et pour les autres.
Pour l’usinage des métaux, les valeurs sont établies pour des conditions de coupe avec arrosage.
Les informations données dans cette page, le sont à titre indicatif. Elles n’engagent nullement la responsabilité de ToutCalculer.com.
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