Formation des Copeaux : Types de Copeaux en Coupe des Métaux

Qu'est-ce que la Formation des Copeaux ?

La formation des copeaux fait partie du processus de coupe des matériaux par des moyens mécaniques, en utilisant des outils tels que scies, tours et fraises. Une compréhension de la théorie et de l'ingénierie de cette formation est une partie importante du développement de telles machines et de leurs outils de coupe.

L'étude formelle de la formation des copeaux a été encouragée autour de la Seconde Guerre mondiale et peu après, avec l'augmentation de l'utilisation de machines de coupe plus rapides et plus puissantes, particulièrement pour la coupe des métaux avec les nouveaux coupeurs en acier rapide.

La formation des copeaux est généralement décrite selon un modèle à trois voies développé par Franz. Ce modèle est bien connu dans le domaine de la conception de machines-outils, bien qu'il soit aussi utilisé quand un domaine d'application, comme le travail du bois, nécessite un vocabulaire pour décrire la formation des copeaux plus en détail que d'habitude.

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Types de Copeaux

1. Copeaux Continus

Dans le processus d'usinage, les copeaux continus sont formés pendant l'usinage de matériau ductile à haute vitesse et avec un frottement minimal entre l'outil et le matériau. En raison de la déformation plastique continue par l'application de l'outil, ce type de copeau est produit.

L'acier doux et le cuivre sont des matériaux ductiles. L'épaisseur du copeau est égale à toute la longueur. Il fournit généralement une bonne finition de surface. Le principal inconvénient de ce type de copeau est qu'il est difficile à manipuler et à évacuer. Les conditions responsables de la formation de copeaux continus sont :

• Matériau ductile comme l'acier doux est utilisé.
• Grand angle de dépouille de l'outil.
• Vitesse de coupe élevée.
• Friction minimale entre l'interface copeau-outil.
• Faible profondeur de coupe.

Avantages

La formation de copeaux continus pendant le processus d'usinage a les avantages suivants :

• Meilleure finition de surface sur le matériau ductile.
• Moins de génération de chaleur due au frottement minimal entre la face de l'outil et le copeau.
• Faible consommation d'énergie.
• Longue durée de vie de l'outil due à moins d'usure.

2. Copeaux Discontinus

Si les copeaux pendant le processus d'usinage ne sont pas continus, c'est-à-dire formés avec rupture, on les appelle copeaux discontinus.

Les copeaux discontinus sont formés quand des métaux fragiles ou durs comme le laiton, le bronze et la fonte sont utilisés comme pièces dans le processus d'usinage.

Les copeaux discontinus sont aussi formés dans les matériaux ductiles quand le frottement entre l'outil et la pièce est élevé. Les copeaux discontinus ne sont pas un bon signe pour l'usinage de matériau ductile car ils donnent une mauvaise finition de surface et le processus d'usinage devient lent.

Conditions responsables de la formation de copeaux discontinus :

• Faible avance.
• Petit angle de dépouille de l'outil.
• Vitesse de coupe élevée.
• Forces de friction élevées à l'interface copeau-outil.
• Profondeur de coupe trop importante.

Avantages

La formation de types de copeaux discontinus dans les matériaux fragiles fournit une bonne finition de surface, augmente la durée de vie de l'outil et réduit la consommation d'énergie.

Inconvénients

Quand des copeaux discontinus sont formés dans les matériaux ductiles, la pièce résulte en une mauvaise finition de surface, et une usure excessive de l'outil a lieu.

3. Copeaux Continus avec Arêtes Reconstituées (Built-Up Edge)

Dans le processus d'usinage de matériau ductile, des copeaux continus sont faits avec des arêtes reconstituées quand la température et la pression dans la coupe et le frottement de la face copeau-outil sont élevées.

C'est presque similaire aux copeaux continus mais il est rugueux en raison de l'arête reconstituée. Cette fonction peut causer le matériau à coller ou souder au bord de l'outil.

Comment se produit-il ?

Il est créé quand le copeau s'écoule vers le haut et que le frottement entre l'interface du copeau et de l'outil est élevé. La chaleur générée au nez de l'outil est très élevée, due au frottement élevé entre le copeau et l'outil.

Ainsi, le métal comprimé ajusté au nez de l'outil est soudé, donc on l'appelle arête reconstituée. Si le copeau s'écoule à travers cette arête reconstituée, elle se brise et est envoyée loin du copeau et est appelée copeaux à arête reconstituée. Le reste de l'arête reconstituée adhère à la surface de la pièce et la rend plus épaisse.

Pourquoi les Copeaux Continus avec Arêtes Reconstituées se produisent-ils lors de l'usinage ?

• En utilisant du matériau ductile pendant l'usinage.
• En raison du petit angle de dépouille de l'outil.
• La vitesse de coupe de l'outil est lente.
• Manque de fluide de coupe et peut causer une augmentation du frottement entre les faces copeau-outil.
• L'épaisseur du copeau est élevée.
• En raison de la haute température entre la pièce et l'outil.
• Taux d'avance élevé de l'outil.

Avantages

La formation de l'arête reconstituée a un avantage, c'est-à-dire qu'elle protège l'outil d'être endommagé par le frottement et la température élevés générés pendant le processus d'usinage, et donc la durée de vie de l'outil augmente.

Inconvénients

La formation de ces types de copeaux résulte en une finition de surface rugueuse, un changement de l'angle de dépouille et des forces de coupe.