La formation du copeau en coupe orthogonal.

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Les théories analytiques permettant la modélisation de la formation du copeau en coupe orthogonale.

On parle de coupe orthogonale lorsque l’arête de coupe est rectiligne et perpendiculaire à la direction donnée par la vitesse d’avance %; (FiS. 1.1). Lorsque la largeur usinée u.r est grande devant I’avance t1, on peut alors considérer que le copeau se forme suivant les conditions de déformations planes.

Frc. 1.1 – Présentation de la coupe orthogonale.

Quand I’outil entre en contact avec la couche superficielle de la pièce, l’avance de celui-ci provoque une forte compression de la matière et génère un cisaillement intense entre la pointe de l’outil et la surface de la pièce, Merchant (1945). Cette zone de formation du copeau est appelée zone de cisaillement primaire et s’étend de I’arête de coupe à la surface externe du copeau. Celui-ci ainsi formé frotte sur la face de coupe de l’outil; cette zone de frottement entre I’outil et le copeau est appelée zone de cisaillement secondaire, Pomey (1971). Une troisième zone que I’on nomme zone tertiaire de cisaillement est le résultat du frottement entre la surface usinée et la face en dépouille de I’outil (Fig. 1.2). Les déformations plastiques engendrées par cisaillement dans la zone primaire peuvent atteindre des valeurs très élevées, et les vitesses de déformation sont souvent comprises entre 10 puissance 3  et 10 puissance 6 s-1. La génération de la chaleur induite d’une part par la déformation plastique, et d’autre part par les frottements outil-copeau et outil-pièce conduit à une élévation de la température dans cette zone. La répartition de la chaleur ainsi produite se fait entre le copeau, I’outil, et la pièce.

La formation du copeau en coupe orthogonal. dans - - - Fiches pratiques outils coupants. 3f

Frc. 1.2 – Définition des zones de cisaillement.

Le copeau formé lors du processus de coupe peut être de différents types: continu avec ou sans bande de cisaillement adiabatique, ou discontinu avec ou sans segmentation. La formation d’un copeau continu ne fait intervenir, d’un point de vue mécanique, qu’un processus de déformation plastique par cisaillement dans la zone primaire. La valeur de la contrainte de cisaillement n’atteint pas la limite de rupture du métal et celui-ci s’écoule de manière continue le long de la face de coupe de I’outil. Ce type de copeau est observé en général pour des faibles valeurs de la profondeur de passe tr et de la vitesse de coupe V, Heim (1996), Faure (1993). Dans le cas de copeaux discontinus, un mécanisme d’instabilité dans la zone de cisaillement primaire conduit à la rupture du matériau. Cette rupture peut être de type fragile pour des matériaux durs. Une rupture de type ductile apparaîtra pour des matériaux moins durs mais pour des vitesses de déformation plus importantes. Elle est alors souvent accompagnée de la formation de bandes de cisaillement dans la zone primaire.

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