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RÉSUMÉ
Inventés au XIXe siècle, les premiers matériaux de coupe ont depuis fait l’objet d’innovation et d’augmentation des performances. À ce jour, des matériaux tels les CBN ou les PCD permettent l’usinage de matériaux très complexes et très durs. Le matériau de coupe qui a le plus évolué ces trente dernières années est le carbure de tungstène dont les améliorations permanentes l’ont rendu de plus en plus polyvalent et performant. Cet article reprend en détail toutes ces évolutions.
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François BAGUR : Travailleur indépendant – Consultant et formateur en ingénierie d’usinage depuis 1987, Aulnay (17), France
INTRODUCTION
Les outils coupants sont des instruments destinés à travailler la matière par enlèvement de copeaux. Il semble que les premiers outils obtenus par forgeage avant le début de l’ère chrétienne aient été le bédane, le burin et le foret à langue d’aspic, puis la lime et la scie.
Avec l’apparition du tour, le peigne a permis la création des outils de filetage : tarauds puis filières. Jusqu’à la fin du XIXe siècle, tous les outils étaient ainsi fabriqués soit par forgeage et usinage, soit par usinage seul. Le matériau de coupe était l’acier fondu.
Dans le courant du XXe siècle sont apparus d’une part de nouveaux matériaux (aciers rapides, carbures métalliques, céramiques, cermets, diamants, etc.) et d’autre part des techniques de mise en forme telles que moulage, rectification dans la masse, métallurgie des poudres, revêtements, l’ensemble fournissant des outils de plus en plus efficaces.
Le XXIe siècle démarre aussi par des avancées technologiques importantes dans le domaine des matériaux pour outils de coupe. Il n’y a pas eu (pour l’instant) de nouveaux matériaux créés, mais une partie des matériaux existants ont été fortement améliorés.
Au niveau technico-économique, il est courant d’admettre que depuis 2005 environ, la productivité a pu être multipliée par trois compte tenu des améliorations des outils coupants, des machines, des FAO… Cet article décrit toutes les avancées technologiques sur les matériaux de coupe.
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- Version archivée 1 de oct. 1999 par François BAGUR
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4. Conclusion
Les matériaux de coupe ont énormément évolué et progressé ces dernières années. Compte tenu des difficultés technico-économiques et géopolitiques d’accès aux matières premières, l’un des enjeux majeurs des prochaines années est le développement de matériaux se basant sur de nouveaux composés (par exemple, les fabricants de matériaux de coupe travaillent depuis plusieurs années sur le remplacement du cobalt).
Les tendances de développement vont également sur l’amélioration des matériaux existants afin de leur augmenter les champs d’applications possibles. Par exemple, certains fournisseurs viennent de mettre au point des diamants compatibles avec l’usinage des aciers, ce qui était encore impossible il y a quelques années.
Des procédés naissants d’assistance à l’usinage tels le CO2 supercritique vont peut-être amener des modifications des matériaux de coupe et en particulier des carbures afin qu’ils soient plus résistants au froid généré par ce procédé.
Le procédé d’assistance par ultrasons se développe également de plus en plus.
Enfin, de plus en plus de fabricants d’outils cherchent à développer de nouvelles applications à partir des céramiques de coupe afin d’améliorer la productivité et/ou les durées de vie des outils.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CHEVALIER (A.), BIHAN (J.) - Guide du technicien en productique. - Méthodes de production en usinage, Hachette (2013).
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(2) - OXLEY (P.L.B.) - Modelling machining processes with a view to their optimization - . – (1988).
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(3) - DUDZINSKI (D.), MOLINARI (A.) - A modelling of cutting for viscoplastic materials. - International Journal of Mechanical Sciences, 39, p. 369-389 (1997).
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(4) - BING HOU (Z.), KOMANDURI (R.) - Modelling of thermomechanical shear instability in machining. - International Journal of Mechanical Sciences, 39, p. 1273-1314 (1997).
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(5) - ALTINTAS (Y.) - Manufacturing Automation, Metal Cutting Mechanics. - Cambridge University Press (2000).
-
(6) - MOLINARI (A.), MOUFKI (A.) - A new thermomechanical model of...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 1 : présentation générale. - NF E66-520-1 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 2 : description général. - NF E66-520-2 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 3 : application à la technologie de tournage. - NF E66-520-3 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 4 : mode d'obtention du couple outil-matière en tournage. - NF E66-520-4 - Septembre 1997
-
Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 5 : application à la technologie de fraisage. - NF E66-520-5 - Septembre 1999
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Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière – Partie 6 : mode d'obtention du couple outil-matière en fraisage. - NF E66-520-6 - Septembre 1999
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...
1 Acteurs institutionnels importants en usinage
Laboratoires des Arts et Métiers, en particulier le LABOMAP de Cluny.
Laboratoire CIRTES (développement, entre autres, du procédé Actarus® de mesure des températures en usinage).
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