GENIE MECANIQUE Semestre 4 -...

REPUBLIQUE TUNISIENNE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

Direction des études technologiques

ISET DE NABEUL

LICENCE APPLIQUEE EN

GENIE MECANIQUE

Semestre 4

M’HEMED SAMIR

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4.

Département GM Atelier d’industrialisation – affûtage des outils

M’HEMED Samir 10/01/14 2

SOMMAIRE

Géométrie des outils de coupe ............................................................... 4

1. Introduction ..................................................................................... 4

2. rappel du cours .............................................................................. 4

2.1. géométrie de la partie active .................................................. 4

2.2. Angles caractéristiques de l’outil ............................................. 6

3. Les angles directs d’affutage ...................................................... 8

3.1. Éléments géométriques ............................................................. 8

3.2. Position de la face de coupe ................................................. 11

3.3. Position de la face de dépouille ............................................ 13

3.4. Relation entre les angles directs d’affutage et les angles

orthogonaux ................................................................................................... 14

4. L'outil fraise .................................................................................... 15

4.1. Plans de l’outil fraise: ................................................................ 17

5. Principe de l’affûtage ................................................................. 18

6. Affûtage des fraises ..................................................................... 20

6.1. Affûtage en bout (fraise 2 tailles) ........................................... 20

6.2. Affûtage périphérique par orientation de la dent.............. 22

Affûtage des outils .................................................................................... 24

1. L’affutage ..................................................................................... 24

2. Les meule ...................................................................................... 24



3. Action d’une meule .................................................................... 25

4. vitesse d’utilisation des meules .................................................. 25

Bibliographie .............................................................................................. 26



Géométrie des outils de coupe

1. INTRODUCTION

L’outil de coupe reste un élément déterminant dans les procédés

d’usinage par enlèvement de matière que ce soit par machines

conventionnelles ou non.

La conception de cet outil fait appel à deux domaines

fondamentaux :

o La métallurgie

o La géométrie descriptive.

Dans cet exposé on se limitera au second domaine à savoir la

géométrie de l’outil de coupe.

2. RAPPEL DU COURS

On ne rappel dans la suite que les notions utilisées dans cet exposé.

Pour plus de détails on se réfèrera au cours production 1.

2.1. géométrie de la partie active

La définition de la géométrie de l’outil lors de sa fabrication et de

son mesurage est basée sur le système de référence de l’outil en main.

2.1.1. Plan de référence de l’outil Pr :

Plan passant par le point considéré de l’arête, choisi de manière à

être parallèle à la surface d’appui de l’outil. Il est, généralement,

perpendiculairement à la direction supposée de coupe.



Fig. 1 Plan de référence de l’outil Pr

2.1.2. Plan de travail conventionnel Pf :

Fig. 2 Plan de travail conventionnel Pf

Plan passant par le point considéré de l’arête et perpendiculaire au

plan de référence de l’outil Pr. Généralement, il doit être choisi de

manière à être orienté parallèlement à la direction supposée d’avance.

2.1.3. Plan d’arête de l’outil Ps :

Fig. 3 Plan d’arête de l’outil Ps



Plan tangent à l’arête au point considéré et perpendiculaire au

plan de référence de l’outil Pr.

2.1.4. Plan orthogonal de l’outil Po :

Plan perpendiculaire au plan de référence de l’outil Pr, et au plan

d’arête de l’outil Ps, au point considéré de l’arête.

Fig. 4 Plan orthogonal de l’outil Po

2.2. Angles caractéristiques de l’outil

Ces angles servent à la détermination de la position géométrique

de l’arête de l’outil, de la face de coupe et de la face de dépouille.

2.2.1. Angle de l’arête

2.2.1.1. Angle de direction d’arête r :

Fig. 5 position de l’arête



Angle entre le plan d’arête de l’outil Ps et le plan de travail

conventionnel Pf, mesuré dans le plan de référence de l’outil Pr.

2.2.1.2. Angle de direction complémentaire r:

Angle entre le plan Ps et le plan vers l’arrière de l’outil Pp, mesuré

dans Pr. Pour chaque point considéré de l’arête r+r=90.

2.2.1.3. Angle d’inclinaison d’arête de l’outil s :

Angle entre l’Arête et le plan de référence de l’outil Pr, mesuré dans

le plan d’arête de l’outil Ps.

2.2.1.4. Angle de pointe de l’outil εr :

Angle entre le plan d’arête de l’outil Ps et le plan d’arête

secondaire de l’outil Ps1, mesuré dans le plan Pr.

Kr + εr + Kr1 = 180

2.2.2. Angle de position de la face de coupe : n, p, f , o :

Les angles p, f ou o sont mesurés entre la face de coupe Aet le

plan de référence de l’outil Pr vues respectivement dans les plans Pp, Pf ou

Po.

2.2.3. Angle de position de la face de dépouille o :

Angle entre la face de dépouille Aet le plan d’arête de l’outil Ps,

mesuré dans le plan orthogonal Po. On a respectivement les dépouilles : f

(latérale) et p (vers l’arrière).



Fig. 6 Illustration des plans et des angles en main, outil à charioter droit

3. LES ANGLES DIRECTS D’AFFUTAGE

Ce référentiel est particulièrement utilisé pour l’usinage et l’affutage

des faces de coupe A et de dépouille A.

3.1. Éléments géométriques

3.1.1. Ligne de plus grande pente LPGP

Pour tailler la partie active d’un outil à tranchant unique, nous

sommes amené à usiner deux faces que sont la face de coupe A et la

face de dépouille A. L’arête de coupe est alors obtenue par leur

intersection. Par analogie l’arête secondaire est l’intersection de A avec

la face de dépouille secondaire A’.



Fig. 7 LPGP

Il va de soit que ces faces ont toutes une inclinaison par rapport au

plan Pr, si on considère le référentiel en main. Pourtant leurs droites

constitutives n’ont pas toutes la même inclinaison par rapport au plan Pr.

Ces droites sont classées en trois catégories (figure 7):

o Une Famille de toutes les droites horizontales.

o une famille de toutes les droites de direction perpendiculaire à

l’horizontale. Elles sont d’inclinaison maximale et sont appelées

Lignes de Plus Grande Pente LPGP.

o Des familles de droites d’inclinaison quelconque sauf les deux

précédentes (peuvent faire l’objet d’arête de coupe).

Il est donc tout à fait concevable que pour une inclinaison donnée

de A on peut fabriquer une infinité d’outils, il suffit de choisir l’arête

coupante parmi ces droites.



3.1.2. Plan orthogonal à deux plans sécants

Un plan P orthogonal à deux autres plans sécants Q et H permet de

déterminer le rectiligne du dièdre formé par ces deux plans. Il permet

d’évaluer l’angle formé par les deux plans Q et H.

Le plan P passe par la LPGP.

Fig. 8 Plan orthogonal à deux plans sécants

Fig. 9 projection de l’angle formé par Q et H sur le plan orthogonal P

3.1.3. Position du plan orthogonal

On remarque sur la figure 8 que le plan P est perpendiculaire à

l’intersection de plans Q et H. pour trouver sa position il suffit donc de

déterminer la trace de cette intersection



3.2. Position de la face de coupe

3.2.1. Plan orthogonal de la face de coupe Pg

Plan perpendiculaire à la face de coupe A et au plan de

référence Pr, au point considéré de l’arête de coupe.

3.2.2. Tracé du plan Pg

Fig. 10 tracé du plan Pg

On se référant au paragraphe 3.1.3, on peut dire :



Point x : Prolonger la ligne d’arête dans le plan Ps jusqu’à sa rencontre

avec la face d’appui.

Point y : Prolonger l’intersection de la face de coupe et du plan Po

jusqu’à sa rencontre avec la face d’appui.

Le plan Pg : abaisser du point N la perpendiculaire à la ligne xy, c’est la

LPGP. Le plan Pg passe par cette ligne et est perpendiculaire à la face

d’appui.

3.2.1. Angle de position du plan Pg : r

Angle, mesuré dans le plan Pr entre la trace du plan de travail

conventionnel Pf et la trace du plan orthogonal de la face de coupe Pg.

Fig. 11 position du plan Pg

3.2.2. Angle de référence de la face de coupe : φgr

Angle mesuré dans le plan Pr entre la trace du plan Ps et la trace

de la face de coupe A.



3.2.3. Angle de coupe direct d’affutage : g

Angle mesuré dans le plan Pg entre la trace de la face de coupe et

la trace du plan Pr.

3.3. Position de la face de dépouille

3.3.1. Plan orthogonal de la face de dépouille Pb

Plan perpendiculaire à la face de dépouille A et au plan de

référence Pr, au point considéré de l’arête de coupe.

3.3.2. Tracé du plan Pb

Fig. 12 position du plan Pb

Point x : Prolonger la ligne d’arête dans le plan Ps jusqu’à sa rencontre

avec la face d’appui.



Point P : Projeter P’, intersection de la face de dépouille A et de la face

d’appui sur la trace du plan Po.

Trace xy : joindre x et P. ceci permet de représenter la trace de la face de

dépouille dans le plan de base.

Le plan Pb : abaisser du point N la perpendiculaire à la ligne xy.

3.3.3. Angle de position du plan Pb : r

Angle, mesuré dans le plan Pr entre la trace du plan de travail

conventionnel Pf et la trace du plan orthogonal de la face de dépouille

Pb.

3.3.4. Angle de référence de la face de dépouille : φbr

Angle mesuré dans le plan Pr entre la trace du plan Ps et la trace

de la face de dépouille A.

3.3.5. Angle de dépouille direct d’affutage : b

Angle mesuré dans le plan Pb entre la trace de la face de

dépouille et la trace du plan P.

3.4. Relation entre les angles directs d’affutage et les angles

orthogonaux

un outil ayant été défini, le plus généralement, par l’angle de

direction d’arête Kr, l’angle d’inclinaison s et les angles des faces dans

une section orthogonale, o et o, il est intéressant pour permettre

l’usinage et l’affûtage des faces A et A de connaitre :

o Les valeurs des angles de position et de référence

o Les valeurs des angles directs d’affûtage;

pour les faces de coupe A et de dépouille A.



On retiendra les relations suivantes :

Fig. 13 les angles de la face de coupe

Face de coupe A Face de dépouille A

stg

otgrKrtg

stgotggtg 22

otg

stggrtg

gr

otggtg

cos

stg

orKrtg

cot

stgob 22cotcot

stgotgbrtg .

brotgbtg cos.

Ces relations peuvent être démontrées par les relations

trigonométriques dans les triangles (yNn), (TNn), nFT), (xnN) et (xny).

4. L'OUTIL FRAISE

Une fraise est considérée comme une multitude d’outils à tranchant

unique disposés régulièrement autour de son axe.



Fig. 14 Composition d’une fraise par outils à tranchant unique

Chaque dent de la fraise respecte donc la théorie précédente.

Toutefois une particularité est à signalée : l’arête principale suit une

hélice.



Fig. 15 Arêtes et surfaces de la partie active d’une fraise deux tailles

4.1. Plans de l’outil fraise:

Les angles caractéristiques sont définis par référence à 3 plans

d’outils passant par le point considéré de l’arête.

Plan de référence Pr : contient le point "M" et l’axe xox’ de la fraise

(plan xx’- OM).

Plan d’arête Ps : perpendiculaire à Pr et tangent à l’arête (plan

MF.MT).

Plan de travail conventionnel Pf : perpendiculaire à Pr et parallèle à

l’avance supposée (plan MF.MF).



Plan de section normal Pn : perpendiculaire à l’arête, c’est celui

dans lequel sont mesurés les angles de coupe et de dépouille.

Fig. 16 plans de l’outil fraise

5. PRINCIPE DE L’AFFÛTAGE

Le principe de l’affûtage d’une face est de faire coïncider :

o La direction d’avance de la meule avec la direction de la LPGP ou

la direction horizontale (figure 17).



Fig. 17 principe de l’affûtage d’une face

o La partie active de la meule avec le plan de la face considérée.

Fig. 18 action de surfaçage d’une meule boisseau



6. AFFUTAGE DES FRAISES

On s’intéressera dans cet exposé aux méthodes d’affûtage

réalisables dans les ilots de l’ISET. Toutefois on note l’existence d’autres

techniques.

6.1. Affûtage en bout (fraise 2 tailles)

Voir illustration figure 19

1. Monter un guide sur la face d'attaque de la dent à affûter.

2. Monter la fraise dans la broche de la poupée porte-fraise.

Fig. 19 situation d’affûtage de face

3. Situer l’arête d'une dent horizontalement avec un trusquin

(fig.20-1).

4. Orienter la poupée porte-fraise de = 6° (fig. 20.2) et de a” =

1° à 3°, suivant ø D (fig. 20.3).



5. Orienter la poupée porte-meule de 1° à 2° (fig. 20.3).

6. Situer correctement la meule par rapport à la dent à affûter.

7. Régler la course de la table (butées). La meule ne doit pas

toucher une autre dent (fig.20. 4).

8. Faire la tangente sur une dent. Prendre des passes de 0,04 à

l'ébauche, 0,02 en finition.

9. Affûter toutes les dents à chaque opération. Terminer par une

passe nulle.

10. Contrôle visuel sur l'extrémité des dents. Hauteur identique

des dents (utiliser un marbre).

Fig. 20 orientation de la fraise en affûtage de face



6.2. Affûtage périphérique par orientation de la dent

1. Dégauchir la poupée porte-fraise avec un comparateur sur la

génératrice d'un cylindre-étalon suivant deux positions

perpendiculaires. Monter la fraise dans la broche.

2. Régler la poupée porte-meule à zéro horizontalement et

verticalement.

Fig. 21 situation d’affûtage périphérique

3. Situer l'index au-dessous de l'axe de la fraise d'une valeur :

sin.RH avec R le rayon de la fraise

Réglage avec un trusquin gradué.



Fig. 22 prise de l’angle de dépouille

4. Régler la course de la table avec deux butées.

5. Mettre la meule en marche, Faire la tangente (dent de la

fraise en appui sur l’index).

6. Prendre passes successives de 0,04 en ébauche, 0,02 en

finition. Affûter toutes les dents à chacune de ces opérations.

Terminer par une passe nulle.

7. Contrôle visuel sur l'extrémité des dents.

REMARQUE: Déplacer la table de façon régulière. Assurer en

permanence le contact de la dent sur l'index.



Affûtage des outils

1. L’AFFUTAGE

Le taillage ou l’affûtage est la réalisation d’outils de coupe. Les

critères de qualité sont les mêmes que la rectification : qualités

géométrique et métallurgique.

En affutage on utilise principalement des meules et des bandes

abrasives.

2. LES MEULE

Une meule est constituée des particules abrasives de différents

grosseurs, liées entre elles par un agglomérant. Le rôle de ce dernier est de

retenir chaque particule abrasive dans le substrat de la meule.

Fig. 23 Action d’une meule: 1 grain à coupe positif, 2 grain à coupe négative



Les abrasifs utilisés sont très durs, aussi peuvent-ils attaquer même les

aciers trempés. Ils sont naturels (grès, émeri, diamant) ou artificiels

(alumine cristallisée ou carbure de silicium cristallisé).

L’agglomérant n’exerce aucune action abrasive, mais c’est de sa

nature que dépend la résistance de la meule au travail, aux chocs et à

tout effort de rupture.

L'agglomérant peut être de différentes natures : argile, céramique,

caoutchouc, résines synthétiques ou laques.

3. ACTION D’UNE MEULE

Chaque grain de la meule enlève un petit copeau quand l'une de

ses arêtes se présente favorablement sur la pièce, généralement à

grande vitesse ; le copeau est de très petite section, de l’ordre de 0,001

mm² ; il n’est pas tranché mais gratté. Le nombre de copeaux coupés

simultanément est très grand, de 100 à 1000.

4. VITESSE D’UTILISATION DES MEULES

La vitesse de travail d‘une meule dépend :

o De ses caractéristiques (composition, forme, dimension, …)

o De la machine et des conditions de travail

o De la nature de travail à effectuer

L’utilisateur doit impérativement respecter la vitesse indiquée par le

fabricant de la meule.



Bibliographie

Padilla, P et Thély, A. Guide de fabrication mécanique. Dunod

Longeot, H et Jourdan, L. Fabrication industrielle. Dunod.

Jacob, J et Malesson, Y. Guide pratique de l’usinage. Hachette

technique.

Dietrich, R. Garsaud, D. Gentillon, S. Nicolas, M. Précis méthodes

d’usinage, production et normalisation. Afnor. Nathan.

Saint-chély, J. FantinJ.P et Letellier, J. Choix des outils et des

conditions de coupe en tournage. CETIM, établissement de senlis.

Butin, R et Pinot, M. Fabrications mécaniques, technologie (Tomes I,

II et III). Foucher.

Branger, G. Guide du bureau des méthodes. Desforges.

Mercier, J. De l’étude de fabrication à l’analyse d’usinage. Vuibert,

Paris.

Pierre BOURDET- La coupe des métaux. Notes de cours. Ecole

Normale Supérieure de Cachan.

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