Document ressource - Usure des outils de coupe

L'usure de l'outil se manifeste essentiellement sous deux aspects (Fig.1) :

• L'usure "en cratère" sur la face de coupe de l'outil, par frottement du copeau. Au cours de l'usure, la profondeur "KT" et la position du cratère évoluent et influent, en particulier, sur le rayon d'enroulement du copeau ; le flanc arrière du cratère pouvant jouer le rôle d'un brise-copeau naturel.
• L'usure frontale sur les faces en dépouille, par frottement sur la pièce. Elle se manifeste par l'apparition d'une bande brillante et striée, parallèle à l'arête. Dans la zone B, la largeur "V_B" de cette bande évolue (dans le temps) parallèlement à la profondeur "K_T" du cratère jusqu'à la destruction de la pointe par la conjonction de ces deux effets.

Fig.1: Définition des principaux paramètres caractéristiques de l'usure (Suivant Normes NF et I.S.O).

A noter toutefois :

• l'accroissement de la largeur de la bande d'usure à ses extrémités, due à l'usinage des zones superficielles de la pièce, qui donne lieu à des phénomènes particuliers ;
• dans des conditions de coupe sévères, l'apparition d'une déformation plastique de la pointe de l'outil caractérisée par son affaissement "SV_P" ;
• dans le cas de chocs répétés ou de variations périodiques des efforts (coupe discontinue, vibrations) la possibilité d'un effritement de l'arête de coupe.

Les mesures de l’usure frontale "V_B" en fonction du temps de coupe (Fig.2) permettent en général de suivre l'évolution de l'usure. Cette évolution n'est pas rigoureusement continue et des irrégularités peuvent apparaître autour de la courbe traduisant la tendance moyenne.

Fig.2 : Évolution de l’usure frontale

Dans le cas des outils carbures, on explique l’évolution de cette usure par la superposition de deux types principaux d’usure :

• l’usure par adhésion favorisée par les pressions locales et les températures importantes.
• l’usure par diffusion, transfert de certains constituants de l’outil dans le copeau, favorisée par les fortes températures à l’interface outil/copeau.

On observe 3 zones :

Zone 1 : période d’adaptation du tranchant au régime de coupe.

Zone 2 : Stabilisation du gradient d’usure, évolution sensiblement linéaire en fonction du temps.

Zone 3 : croissance rapide de l’usure qui précède l’effondrement de l’arête ; dans cette zone les risques de rupture d’outil sont importants.