Types d’outils de coupe, observation et contrôle avec un microscope numérique
La recherche de produits toujours plus résistants, précis et légers a conduit à l’augmentation de la demande de pièces de forme complexe et composées de matériaux difficiles à découper, tels que le carbure cémenté, les matériaux à haute dureté et les aciers trempés. Les matériaux difficiles à découper infligent une déformation importante aux outils de coupe. L’usure est l'effritement (défauts) des arêtes d’outils de coupe doivent donc être surveillés de près. Cette section présente différents types d’outils de coupe ainsi que des exemples d’observation et d'analyse de ces outils avec notre microscope numérique.
- Qu’est-ce que le découpage ?
- Méthodes de coupe types et outils de coupe
- Matériaux types et caractéristiques des outils
- Pointes jetables
- Exemples d’observation et de contrôle d’outils de coupe avec un microscope numérique
Qu’est-ce que le découpage ?
Le découpage renvoie au traitement consistant à couper des métaux et d'autres matériaux à l’aide d’outils tels que des lames.
Le meulage est un autre procédé de traitement qui consiste à rectifier des surfaces à l'aide d'une meule.
Procédé de coupe
Un outil de coupe permet de tailler le matériau de la cible en continu et génère des copeaux.
Idéalement, les copeaux devraient être générés en continu et de façon régulière.
- A : Copeau non coupé
- B : Copeau
- C : Pièce
- D : Outil
- E : Angle de coupe
- F : Face de coupe
- G : Surface en relief
- H : Angle de relief
Conditions de coupe
La vitesse de coupe, la vitesse d’avance et la quantité de coupe sont des facteurs essentiels pour un résultat de coupe optimal.
- Vitesse de coupe = longueur coupée par minute (m/min)
-
La vitesse de coupe (en m/min) renvoie à la longueur coupée par un outil en une minute.
Une vitesse de coupe élevée entraîne une augmentation de la productivité, mais aussi une réduction de la durée de vie de l’outil.
- A : Pièce
- B : Longueur coupée par minute
Une vitesse de coupe élevée entraîne
une augmentation de la productivité,
mais aussi
une réduction de la durée de vie de l’outil. - Vitesse d’avance = Distance parcourue par révolution (mm/rév)
-
La vitesse d'avance (en mm/rév) renvoie à la distance parcourue par un outil en une révolution.
Une accélération de la vitesse d'avance entraîne une augmentation de la productivité, mais aussi une accentuation de la rugosité de la surface coupée.
- A : Une révolution
- B : Pièce
- C : Distance parcourue par révolution
Une accélération de la vitesse d'avance entraîne
une augmentation de la productivité,
mais aussi
une accentuation de la rugosité de la surface coupée. - Quantité de coupe = Quantité à couper dans la pièce
-
La quantité de coupe indique la quantité de matériau que coupe un outil dans la pièce.
Une importante quantité de coupe entraîne une augmentation de la productivité, mais la quantité de coupe idéale est définie par le type d'outil utilisé ainsi que par son matériau.
- A : Pièce
- B : Quantité de coupe
Une importante quantité de coupe entraîne
une augmentation de la productivité,
mais
la quantité de coupe idéale est définie par le type d'outil utilisé ainsi que par son matériau.
Méthodes de coupe types et outils de coupe
Cette section décrit les procédés de coupe types, leurs caractéristiques et les outils de coupe utilisés.
- Tournage
-
En général, ce procédé consiste à mettre en rotation des pièces cylindriques ou discoïdales pour les couper et leur donner une forme plus arrondie.
Nom de la machine : Tour 
Outil de coupe : Outil de tour 
- Perçage
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La rotation d’outils permet de former des trous sur la surface des pièces.
Nom de la machine : Foreuse 
Outil de coupe : Foret 
- Alésage
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La rotation d’outils permet un usinage haute précision des surfaces internes de trous percés.
Nom de la machine : Aléseuse 
Outil de coupe : Alésoir 
- Brochage
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Les broches (outils servant à la finition de trous) permettent de couper des pièces grâce à un mouvement linéaire. Le brochage peut réaliser un processus complet (finitions comprises) avec une seule machine. Par ailleurs, il est facile d’estimer la durée de vie des outils. Ces facteurs font du brochage un procédé prisé dans l’industrie automobile, caractérisée par une production de masse.
Nom de la machine : Machine à brocher 
Outil de coupe : Broche 
- Taillage d'engrenages
-
Les engrenages sont taillés à l’aide d’une fraise en rotation.
- Nom de la machine : Machine à tailler les engrenages
- Outil de coupe : Fraise mère, outil-pignon, outil-crémaillère
- Fraisage
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Le fraisage permet de retirer du matériau par rotation d'un outil appelé fraise. Des fraiseuses sont utilisées pour effectuer des coupes de surfaces et des rainures. Deux types de fraises sont généralement employées : les fraises à surfacer, pour l’usinage de surface, et les fraises en bout, pour le fraisage de rainures.
Nom de la machine : Fraiseuse 
Outil de coupe : Fraise à surfacer, fraise en bout 
Matériaux types et caractéristiques des outils
Cette section présente les matériaux et les caractéristiques des outils de coupe types.
- Acier rapide
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Métaux tels que le tungstène, le chrome, le vanadium, le molybdène, alliages ferreux
- Avantage Excellente ductilité
- Inconvénients Résistance moindre à la chaleur et à l’usure
Matériaux des cibles : Carbone et acier allié
- Carbure cémenté
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Alliages de carbure de titane et de carbure de tantale ajoutés à de la poudre de carbure de tungstène puis frittés à l’aide de cobalt.
- Avantages Excellent équilibre entre ductilité, haute dureté et résistance à l'usure
Matériaux des cibles : Acier au carbone, acier allié, acier inoxydable et autres matériaux à résistance de coupe élevée
- Céramique
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Matériaux durs, tels que l’oxyde d'aluminium, le carbure de titane et le nitrure de silicium, sur lesquels un frittage est effectué.
- Avantages Excellente résistance à la chaleur et à l’usure
- Inconvénients Faible ductilité et s’effrite facilement
Matériaux des cibles : Fonte, alliages résistants à la chaleur, acier trempé et acier à outil
- Diamant
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Matériau moulé et fabriqué à partir de diamant monocristallin (le matériau présentant la meilleure dureté)
- Avantages Excellente résistance à la chaleur et à l’usure et adapté à une coupe assurant un fini miroir
- Inconvénients Faible ductilité et s’effrite facilement
Matériaux des cibles : Métaux non ferreux tels que l’aluminium
- Diamant fritté
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Corps polycristallin obtenu par l’ajout de cobalt à de la fine poudre de diamant et par frittage.
- Avantages Excellente résistance à la chaleur et à l’usure et dureté supérieure à celle du diamant
- Inconvénient Formation d’arêtes vives difficile
Matériaux des cibles : Métaux non ferreux, carbure cémenté, céramique
- Cermet
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Du nickel et d'autres matériaux sont ajoutés à du carbure de titane et du nitrure de titane puis un frittage est réalisé.
- Avantages Type de carbure cémenté. Excellente résistance à l’usure et à la corrosion en comparaison avec un carbure cémenté classique. Ce matériau est souvent utilisé pour la finition des aciers.
Matériaux des cibles : Carbone et acier allié
Pointes jetables
Avant utilisation, les pointes jetables sont fixées mécaniquement aux supports à l’aide de vis. Les lames sont généralement en carbure cémenté et les normes ISO déterminent leurs formes (par ex. : triangle équilatéral, carré, parallélogramme et cercle).
Exemples d’observation et de contrôle d’outils de coupe avec un microscope numérique
Découvrez ci-dessous les derniers exemples d’observation et d’images d’outils de coupe avec un microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE.
Observation d’adhésion de pointe
Une observation 3D a démontré que le phénomène étudié était un phénomène d'adhésion et non d’effritement.
Observation du point au niveau duquel l’outil a commencé à rompre
Un éclairage multiple permet d’observer le point de départ d’une surface de rupture en toute simplicité.
Observation d’une surface coupée
En seulement quelques secondes, le mode d’ombres accentuées permet d’observer les vagues situées sur une surface coupée.
