Les efforts de coupe dans les opérations de tournage

Quels efforts de coupe sont en jeu dans les opérations de tournage ?

En tournage, l’effort de coupe désigne l’effort de coupe principal Fc qui est tangentiel et souvent le plus important. Comme le montre la figure 1 ci-dessous, Fc est, en tournage, l’effort de coupe principal qui est tangentiel au sens de rotation. Il est possible en tournage de mesurer directement l’effort de coupe Fc, l’effort d’avance Ff et l’effort de pénétration Fp, mais l’effort axial Fa et la résultante R sont à calculer. L’effort axial est la somme vectorielle de l’effort de coupe principal Fc et de l’effort d’avance Ff. Il est parfois utilisé pour comparer les différents réglages des processus. La résultante est la somme vectorielle de l’effort de coupe principal Fc, de l’effort d’avance Ff et de l’effort de pénétration Fp. Elle sert également à comparer les différents réglages des processus.

Comment mesurer les efforts de coupe dans les opérations de tournage

Le tournage - et le tournage longitudinal en particulier - est l’exemple type d’un usinage à l’arête de coupe géométriquement définie ; l’arête étant constamment engagée dans le processus de coupe, elle permet de déterminer et de caractériser les efforts spécifiques à certains matériaux soumis à différentes conditions limites.

Pour optimiser les mesures de l’effort de coupe et des autres composants d’effort, l’outil est fixé sur un dynamomètre piézoélectrique stationnaire. En partie de structure modulaire, ce type de dynamomètre se monte sur la tourelle de la machine-outil à l’aide d’un adaptateur. L’outil est fixé avec un porte-outil sur le dynamomètre qui se retrouve ainsi coincé entre l’outil et la tourelle. Cette configuration permet d’effectuer des mesures de force précises et hautement dynamiques et il est ainsi possible de quantifier immédiatement les changements même les plus infimes survenus dans la chaîne du processus. À l'aide de dynamomètres multicomposantes, l’effort de coupe principal généré par l'opération de tournage est directement décomposé en trois composantes : l'effort de coupe Fc, l’effort d’avance Ff et l'effort de pénétration Fp.

Quels sont les avantages d’un dynamomètre fixe dans la mesure des efforts de coupe en tournage ?

La mesure des efforts de coupe en tournage offre de nombreuses applications, notamment : 

• étude des comportements plastiques dans le processus de coupe en question
• analyse de la formation des copeaux et de son impact sur le processus
• identification des processus d’usure par les progressions des efforts