Comprendre la formation de copeaux en coupe des métaux : types, processus et applications

Qu'est-ce que la formation de copeaux ?

La formation de copeaux fait partie du processus de coupe de matériaux par moyens mécaniques, utilisant des outils comme scies, tours, fraises. Comprendre la théorie et l'ingénierie de cette formation est crucial pour le développement de telles machines et leurs outils de coupe.

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

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

PLUS : 1. Qu'est-ce qu'un tour ? 2. Qu'est-ce que l'usinage ? 3. Qu'est-ce que les scies - 35 types de scies différents

Types de copeaux

1. Copeaux continus

Dans l'usinage, copeaux continus formés pendant usinage de matériau ductile à haute vitesse et friction minimale entre outil et matériau. Déformation plastique continue par application de l'outil produit ce type de copeau.

Acier doux et cuivre = matériaux ductiles. Épaisseur copeau = longueur entière. Fournit généralement bonne finition de surface. Inconvénient principal : difficile à manipuler et éliminer. Conditions responsables :

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

Avantages

• Meilleure finition surface sur matériau ductile.
• Moins de génération chaleur due à friction minimale face outil-copeau.
• Faible consommation énergie.
• Longue durée vie outil due à moins usure.

2. Copeaux discontinus

Si copeaux pendant usinage ne sont pas continus, c.-à-d. formés avec rupture = copeaux discontinus.

Formés quand métaux fragiles/durs comme laiton, bronze, fonte utilisés comme pièces. Aussi formés en matériau ductile quand friction outil-pièce élevée. Pas bon signe pour usinage matériau ductile : mauvaise finition surface et usinage lent.

Conditions responsables :

• Faible taux d'avance.
• Petit angle de dépouille outil.
• Vitesse coupe élevée.
• Forces friction élevées interface copeau-outil.
• Profondeur coupe excessive.

Avantages

Formation copeaux discontinus en matériaux fragiles : bonne finition surface, augmente durée vie outil, réduit consommation énergie.

Inconvénients

Copeaux discontinus en matériaux ductiles : pièce = mauvaise finition surface, usure excessive outil.

3. Copeaux continus avec arêtes rapportées (BUE)

En usinage matériau ductile, copeaux continus avec arêtes rapportées quand température et pression dans coupe et friction face copeau-outil sont élevées.

Similaire copeaux continus mais rugueux due à arête rapportée. Peut causer collage/soudure matériau au bord outil.

Comment se produit-il ?

Créé quand copeau s'écoule vers le haut et friction interface copeau-outil élevée. Chaleur générée au nez outil très élevée, due forte friction copeau-outil.

Métal compressé s'adapte au nez outil et soude = arêtes rapportées. Si copeau traverse cette arête, elle casse et s'éloigne = copeaux à arêtes rapportées. Reste de l'arête adhère à surface pièce = l'épaissit.

Pourquoi copeaux continus avec BUE lors de l'usinage ?

• Matériau ductile utilisé.
• Petit angle dépouille outil.
• Vitesse coupe lente.
• Manque liquide refroidissement = friction accrue faces copeau-outil.
• Épaisseur copeau élevée.
• Haute température pièce-outil.
• Taux avance outil élevé.

Avantages

Un avantage : protège outil dommages forte friction/température pendant usinage, donc durée vie outil augmente.

Inconvénients

Formation ces copeaux = finition surface rugueuse, changement angle dépouille, forces coupe.