LES LOIS D'USINAGE

Vous avez entendu parler de vitesse de coupe, fréquence de rotation, pas d’usinage voir pas principal et pas secondaire sans vraiment en connaître la signification.
De la même manière lorsque l’on parle de réglage de la fréquence de rotation vous avez quelques difficultées.
Pas de problèmes on va voir cela ensemble.

Qu’es ce que l’usinage ?

L’usinage consiste à mettre à la côte une pièce de bois, en largeur, hauteur, longueur ou au profil à l'aide de l'outillage adéquat:

- à main, ciseaux, gouge, rabot …
- avec des machines-outils stationnaires, dégauchisseuse, raboteuse, toupie, ou diverses machines électroportatives.

Je traiterai des machines coupante à mouvement circulaire c’est à dire tout sauf la scie à ruban.

exemple de porte outil :


La raboteuse coupe par-dessus:


La toupie coupe sur le coté:


Les machines comportent un porte outils et des outils amovibles:

- fixe sur la majorité des fraises de défonceuse et de toupie,
- bloqués à l’aide d'un contre-fer sur les raboteuses, dégauchisseuse, les portes-outils de toupie, les corroyeuses etc.

A partir de là j'emploie le mot "outil" pour l'ensemble "porte outil + l’outil" ceci afin de simplifier, il est aussi coutume de le faire.

L’extrémité de l’outil tourne entraînée par un moteur. La fréquence de rotation symbolisée par la lettre S est exprimée en tours/min ( anciennement N)

Le sens d’avance de la pièce ou de l’outil est opposé au sens de rotation de l’outil. C'est le travail dit en opposition qui concerne 99 % des usinages.
Lorsque le sens d’avance est dans le même que celui de rotation de l’outil on l’appellera travail en concordance

L’arête tranchante (ou dent) possède donc une certaine vitesse de déplacement. On l’appelle vitesse de coupe ( Vc ) elle est exprimée en mètre/seconde
Elle est directement proportionnelle:

- au diamètre de l’outil ( D ) exprimée en mètres et,
- à la fréquence de rotation ( S )

Elle se calcule de la manière suivante :

Vc = ( pi x D x S ) /60 ( 60 car Vc en seconde et S en minutes )

NOTE : pensez à divisé par 1000 votre diamétre si il est exprimé en millimètre.

ou appliquer la formule ainsi :

Vc = (pi x D x S) / 60 000
avec D en millimètres et S en trs/min

Calculer la vitesse de coupe ne donnera pas grand chose en soit, mais avec cette dernière on peut en déduire les autres.
On donnera donc :

POUR LES FRAISES DE TOUPIES OU DE DEFONCEUSES

Bois tendres:
- 50 à 70 m/s pour les fraises HSS,
- 60 à 80 m/s pour les fraises HM,

Bois dur:
- 40 à 50 m/s pour les fraises HSS,
- 50à 70 m/s pour les fraises HM.


POUR LES LAMES DE SCIE HM

- Bois tendres : 70 à 100 m/s
- Bois durs : 70 à 90 m/s
- Panneaux CP, MDF, OSB, particules : 60 à 80 m/s
Panneaux mélaminés et stratifiés : 60 à 120 m/s

NOTE : pensez à vérifier la vitesse de coupe maximal de votre outils.


Grâce à ses infos on pourra donc facilement calculer la fréquence de rotation en transformant la formule.
Ce qui nous donnera:

S = ( 60 x V ) / ( pi x D )

Hélas un outil circulaire ne donne pas un usinage lisse, mais une succession d'ondulations:

Ces dites ondulations s’appelle le pas d’usinage ( Ps ) exprimé en mm ( distance entre deux ondulations)
La formule de calcul pour le trouver étant la suivante :

Ps = A /( S x Z )

On trouve donc deux nouvelles variables :
A : avance exprimée en mm/min
Z : nombre de dents de l’outil

Le pas d’usinage sera donc directement lié au nombre de dents et à la vitesses d’avance.

Une vitesse d’avance trop faible entraîne un échauffement de la pièce et une usure prématurée des arêtes tranchantes.
Une vitesse d’avance trop rapide créera un pas d’usinage trop important.

Un pas de référence permet de déduire les autres variables, comme base on pourra prendre :

2 mm : travail grossié = charpente, pièce con vue
1,5 mm = travail courant de mensuiserie
1 mm = travail fin, ébenisterie

Manquent encore quelque informations pour connaître avec exactitude l’état final de la pièce: il nous faudrait connaître l’épaisseur moyenne du copeau (EM)

Voici comment se forme un copeau:


L’épaisseur du copeau est proportionnelle au pas, à la profondeur et au diamètre de l'outil, selon la formule de Schlesinger:

Où :
em : épaisseur moyenne du copeau (mm)

A : vitesse d’avance (en mm/min)
S : fréquence de rotation (tours/min)
Z : nombre d’arête tranchante
H : profondeur ou hauteur de passe (mm)
D : diamètre de l’outil en mm

Voici l'épaisseur du copeau suivant la qualité d’usinage attendue:
Ebauche: 0.16 à 0.40 mm
Soigné: 0.04 à 0.16 mm
Très soigné: 0.02 à 0.04 mm

Plus cette épaisseur est faible plus les outils se désâffutent.

D’une manière générale préférez deux passes rapides à une passe lente.

Voilà un aperçu des lois d’usinages, bien entendu il vous reste beaucoup de choses à apprendre pour vraiment vous y connaître, mais ce début d’explication devrait vous permettre de mieux travailler avec vos machines et de mieux corriger certaines valeurs suivant le résultat que vous désirez.