Couple Outil Matière (COM)

[glc29]

Bonjour à tous,
Je travaille actuellement sur la démarche C.O.M (Couple Outil Matière).
Cette démarche nécessite dans un premier temps de déterminer les Vc et fz minimum, à partir de la puissance de coupe (= puissance travail - puissance à vide) absorbée et du débit copeau.

Ma question est : savez-vous pourquoi la courbe caractéristique le l'énergie spécifique de coupe en fonction de la vitesse de coupe est-elle au début fortement décroissante, puis quasiment linéaire ?
*old link*
Ce type de courbe apparait dans toutes les doc présntant la méthode COM, mais rien ne dit pourquoi elle à cette allure.

Merci d'avance pour vos réponses

 

[seb7403]

Bonjour,

Il y a trois choses à retenir dans ce schéma :

1) en dessous d'une certaine vitesse de coupe, la coupe ne se fait pas , l'outil broute, la matière se déforme, bref, c'est la misère ! Et ce jusqu'à Vc Min.
C'est le principe du chasse-neige, qui, en dessous de 35 km/h, a du mal à évacuer la neige sur sa route.
2) vient ensuite la plage de Vc optimale, plus ou moins étendue, jusqu'à Vc MAx.
3) enfin, à partir de Vc Max, l'augmentation de Vc n'apporte plus grand-chose sinon une usure accelérée de l'outil.

Très important : un diagramme C.O.M est unique en fonction de la matière à usiner, de l'outil utilisé, et de l'opération réalisée.

Merci à L.G, dépt MGM de l'UFR ST Besançon, pour ses cours diaboliques à ce sujet ...

 

[glc29]

Bonjour seb7403, et merci pour cette réponse très claire.
Je comprends mieux l’allure de cette courbe de Vc.
En revanche, cette explication ne me convient pas pour l'avance par dent, qui a une allure similaire. Pourquoi une très petite avance absorberait-elle une plus grande puissance ?
*old link*

 

[seb7403]

Ici, c'est la notion de "copeau minimum" qu'il faut avoir à l'esprit. Je m'explique :

L'énergie spécifique de coupe (Wc) est fonction de la puissance (de ta machine en gros) et du débit copeau Q (la taille du copeau en qque sorte).
Wc = P/Q.
Q est fonction de Ap (engagement axial), Ae(engagement radial), fz (avance par dent), Z (Nb de dents) et N(1000.Vc.pi.D)
Q= Ap x Ae x fz x Z x N.

Si tu tends à rapprocher de 0 ton avance (en gardant les autres paramètres inchangés), tu tends à approcher Q de 0, et donc de tendre ton énergie à l'infini.

En gros, chaque outil a un copeau mini à enlever à chaque passe. Imagine une fraise 2 dents qui avance au ralenti. Que se passe-t-il pour la dent qui arrive dans la matière ? Je le prends ce copeau ou je le prends pas ? Si je le coupe, j'en prends un minimum, en dessous , j'y arrive pas. Et la dent d'après ? Bin comme ma copine en a déjà pris pas mal, moi je n' en ai plus, refus de coupe, vibration, broutement, etc..

Voilà, j'espère que mon raisonnement tient la route et que cela t'aidera.

 

[glc29]

Merci beaucoup seb7403 !
c'est vraiment très clair et logique.

@+

 

[amurianum]

il y a une littérature abondante sur le sujet, on a tendance à l'oubliet avec internet

 

[RICO]

Salut,

Bravo pour les explications simples et accessibles.
Le COM a été un cheval de bataille du CETEHOR et de l'université de Besançon et j'ai pu assister aux essais qui permettaient
d'alimenter la base de données. Le principe est intéressant dans l'idée mais je ne l'ai jamais réellement vu appliqué dans
l'industrie, est-ce utilisé par certains d'entre vous ?

A+,

RICO

 

[seb7403]

Le principe est intéressant dans l'idée mais je ne l'ai jamais réellement vu appliqué dans
l'industrie
RICO

C'est parce que les fabricants d'outils nous ont déjà maché le travail avant qu'on leur achète. Il suffit de voir les infos au dos des boites de plaquettes :
- Vc min, Vc Max, des fois Vc recommandé
- Ap Min , Ap max, des fois Ap recommandé
-vf min, vf Max,etc..

Après, peut-être que certains d'entre nous ont déjà été obligés de faire eux-mêmes leurs propres essais en cas de carence d'infos.

Attendons, les exemples vont venir...

 

[glc29]

Dans mon cas, il s'agit de CMM (Composite à Matrice Métallique), de PEEK (un composite carbone) et d'alliages de titane. Or ces matières ne sont pas souvent bien connues des carburiers.
De plus, une même plaquette peut se loger dans plusieurs outils différents, donc je pense qu'il faut plutôt considérer l'outil entier plutôt que la plaquette seule. Du moins c'est ce que je fais aujourd'hui ...

 

[duchemin]

le principe du COM est appliqué tous les jours dans l'industrie mais plutôt dans les sociétés de taille importante car il est vrai que cela nécessite un investissement initial ou alors il faut faire appel à des prestataires. Les utilisateurs ont compris qu'on peut diminuer fortement les coûts directs d'usinage (on parle de -30% en général) en optimisant les conditions de coupe. Se baser sur les données des catalogues est bien mais n'est pas suffisant (c'est une des premières étapes de l'établissement du COM).

 

[JieMBe]

Salut,

Pour répondre à la question initiale, la raison principale de l'augmentation des efforts de coupe lorsque l'on passe en dessous d'une certaine vitesse de coupe est la formation d'un copeau adhérent (que l'on appelle aussi arête rapportée ou build up edge en anglais) lorsque Vc est trop faible.
Cette arrête rapportée réduit sensiblement l’acuité de l'arête de l'outil, qui pour le coup arrache la matière plus qu'il ne la coupe. Lorsque l'on augmente Vc la température augmente au niveau de l'arête de l'outil, ce qui fait que l'arrête rapportée s'évacue plus rapidement jusqu’à complètement disparaître. On obtient donc une Vitesse de coupe minimale à partir de laquelle ce phénomène n’apparaît pas et qui constitue la limite inférieure de Vc dans le COM.
IL faut reconnaître que la recherche de ce point est relativement lourde à réaliser. On peut trouver une approximation en observant bien la surface générée, en effet lorsqu'il y a un copeau adhérent il y a formation de facettes sur la surface, et l'on peut voir des petits picots sur la surface qui sont les résidus des copeaux adhérents soudés sur la pièce. On augmente Vc jusqu'à disparition de ce phénomène.

JMB

 

[amurianum]

merci pour cette explication vraiment claire jiembe

 

[Doug]

Justement j'ai eu "loisir" d'expérimenter des Vc max, par curiosité. On n'usine pratiquement que des inox austénitiques 304L/316L. On est à 80M./min quand l'arrosage est juste coulant, et vers 130M. avec 70 bars (durée de vie 15-20Min. avec une 0.8 à F=0.3 en 2025)(tournage). Avec un arrosage haute pression on peut augmenter sensiblement la Vc. J'ai par contre fondu en 3-4 minutes la plaquette jusqu'à l'assise à Vc=180M, toujours sous 70bars... Lors de fraisage de mors doux (XC25?) je suis monté jusqu'à 400M. (!) à sec sans réel problème,(c'était qd mm le 14 juillet dans la machine..) les plaquettes sont sorties nickel après quelques minutes. Dans du 30M6 (pas très costaud, 550MPA) les forets à plaquettes supportent 250M./min sur 20 trous. Par contre dans du TA6V plus costaud (900MPA) mais pas très dur (30HRC) ça devient difficile au dessus de 80M./min (chaleur énorme).
Les plages de conditions de coupe marquées derrière les boites de plaquettes aident un peu, mais restent assez vagues, et déterminer une Vc max/à une utilisation reste assez empirique!

 

[Prad]

Bonjour à tous,

Je suis en ce moment entrain d'étudier le COM mais j'ai entendu dire que certaine courbe n'était pas aussi simple que celle dont vous avez parlez. Mon soucis est que certaines courbes ont plusieurs cassures donc savez vous comment discernez quel est la Vc min optimale ?

Merci d'avance.

 

[dh42]

Salut,

Quelqu'un pourrait il me dire comment calculer le couple nécessaire à la broche (Nm) pour un usinage donné (en fraisage), sachant que je dispose des résultats du calcul de puissance absorbée à la broche et bien sur de tous les paramètres d'usinage ; je ne suis pas arrivé à trouver la formule pour le couple (ou je suis miro !!) ... j'ai bien trouvé un calculateur sur le Web (mais pas téléchargeable) , mais j'aimerais ajouter cette info au mien en plus du calcul de puissance ... (feuille excel)

merci
++
David

 

[JieMBe]

Salut,

Quelqu'un pourrait il me dire comment calculer le couple nécessaire à la broche (Nm) pour un usinage donné (en fraisage), sachant que je dispose des résultats du calcul de puissance absorbée à la broche et bien sur de tous les paramètres d'usinage ; je ne suis pas arrivé à trouver la formule pour le couple (ou je suis miro !!) ... j'ai bien trouvé un calculateur sur le Web (mais pas téléchargeable) , mais j'aimerais ajouter cette info au mien en plus du calcul de puissance ... (feuille excel)

merci
++
David

Comme la puissance est le produit du couple par la vitesse de rotation, Si tu sais calculer la puissance à la broche, et que tu connais la vitesse de rotation le couple est simplement la puissance divisé par la vitesse de rotation : C=60.P/(2.Pi.N) avec N en N.m, P en W et N en tr/min

JMB

 

[JieMBe]

Bonjour à tous,

Je suis en ce moment entrain d'étudier le COM mais j'ai entendu dire que certaine courbe n'était pas aussi simple que celle dont vous avez parlez. Mon soucis est que certaines courbes ont plusieurs cassures donc savez vous comment discernez quel est la Vc min optimale ?

Merci d'avance.

Je n'avais pas vu cette question, je ne sais pas si tu attends encore une réponse. Mais c'est vrai que pour avoir expérimenté la courbe que l'on obtient n'a pas toujours l'allure attendue. Mais normalement tu as toujours une zone ou la pression spécifique de coupe est constante, par approximation le Vc mini correspond au début de cette zone. Normalement on peut aussi déceler une dégradation de l'état de surface à proximité de cette valeur, c'est un autre indice pour le voir. Sinon pour les matériaux à usinabilité améliorée qui contiennent du souffre ou du plomb, on peut descendre très très bas et très loin en dessous des valeurs utilisé en pratique. Dans ce cas la valeur du Vc mini n'a que peu d'intérêt.

JMB

 

[dh42]

Comme la puissance est le produit du couple par la vitesse de rotation, Si tu sais calculer la puissance à la broche, et que tu connais la vitesse de rotation le couple est simplement la puissance divisé par la vitesse de rotation : C=60.P/(2.Pi.N) avec N en N.m, P en W et N en tr/min

JMB

Re,

Un grand merci

Serais tu en mesure de me dire si ces résultats te paraissent cohérents:

Ø fraise = 50 mm
Z = 4
Fz = 0.1 mm
Vc = 100 m/min

Rotation: 636 tr/min
Vf = 254 mm/min

Kc = 95 DaN/mm²
ap = 1 mm
ae = 50 mm

P abs = 201 W
C = 3.02 Nm

++
David

 

[JieMBe]

Comme la puissance est le produit du couple par la vitesse de rotation, Si tu sais calculer la puissance à la broche, et que tu connais la vitesse de rotation le couple est simplement la puissance divisé par la vitesse de rotation : C=60.P/(2.Pi.N) avec N en N.m, P en W et N en tr/min

JMB

Re,

Un grand merci

Serais tu en mesure de me dire si ces résultats te paraissent cohérents:

Ø fraise = 50 mm
Z = 4
Fz = 0.1 mm
Vc = 100 m/min

Rotation: 636 tr/min
Vf = 254 mm/min

Kc = 95 DaN/mm²
ap = 1 mm
ae = 50 mm

P abs = 201 W
C = 3.02 Nm

++
David

Vu d'avion cela parait correct, en tous cas la valeur du couple est cohérente avec la puissance et la vitesse.

JMB

 

[dh42]

Salut,

Ok, merci !

Si je comprends bien ta formule, le (2.pi.N), c'est une conversion en radians/s de la V de rotation ?

++
David

 

[JieMBe]

Salut,

Ok, merci !

Si je comprends bien ta formule, le (2.pi.N), c'est une conversion en radians/s de la V de rotation ?

++
David

Oui c'est ça l'idée pour convertir des tr/min en rad/s il faut multiplier par 2.Pi et diviser par 60. Cela revient à quelque chose prêt à diviser par 10 pour calculer mentalement tu peux faire P=C.N/10

JMB

 

[dh42]

Ok, merci pour les infos

++
David