Calcul de la vitesse de coupe pour une opération d'alésage
Calculez aisément et simplement les vitesses de coupe, de rotation, d'avance, le taux d'enlèvement de matière et les besoins en puissance pour vos opérations d'alésage.
Utiliser les bons paramètres d'alésage permet de réaliser des trous précis dans des pièces mécaniques, tout en optimisant la qualité, prolongeant la durée de vie des outils, et réduisant le temps d'usinage.
Pour les opérations de fraisage, tournage, ou perçage, consultez la page correspondante.
Vitesse de coupe - Alésage
L'alésage est une technique d'usinage par enlèvement de matière qui utilise une barre d'alésage rotative pour agrandir ou parfaire des trous préalablement percés dans des pièces en métal, plastique ou autres matériaux. Cette opération est essentielle pour obtenir des trous précis en termes de diamètre, de concentricité et de qualité de surface, souvent utilisés dans les industries mécanique, aéronautique et automobile. La maîtrise des paramètres tels que la vitesse de coupe, la vitesse de rotation, l'avance par dent, la vitesse d'avance, le taux d'enlèvement de matière (MRR) et les besoins en puissance garantit une qualité optimale, prolonge la durée de vie de l'outil et réduit le temps de production.
Vitesse de coupe (Vc)
La vitesse de coupe (Vc, exprimée en mètres par minute, m/min) représente la vitesse linéaire à la périphérie de la barre d'alésage au contact de la pièce. Elle dépend du matériau de la pièce, du matériau de l'outil (acier rapide supérieur ou carbure), du type d'opération (ébauche ou finition) et de la rigidité de la machine. Une vitesse de coupe adaptée réduit l'usure de l'outil, limite les vibrations dues au porte-à-faux de la barre, et améliore la précision du trou.
La formule pour calculer la vitesse de coupe est :
Vc = ( π × D × n ) / 1000
- Vc : Vitesse de coupe en m/min
- D : Diamètre de l'outil d'alésage en mm
- n : Vitesse de rotation en tours par minute (tr/min)
- π : 3,14159...
Si vous connaissez la vitesse de coupe souhaitée, saisissez-la dans le formulaire pour obtenir la vitesse de rotation correspondante. Sinon, laissez ce champ vide pour obtenir une plage de vitesses basée sur les paramètres sélectionnés.
Vitesse de rotation (n)
La vitesse de rotation (n, exprimée en tours par minute, tr/min) correspond à la fréquence de rotation de la barre d'alésage. Elle est calculée à partir de la vitesse de coupe et du diamètre de l'outil avec la formule :
n = ( 1000 × Vc ) / ( π × D )
- n : Vitesse de rotation en tr/min
- Vc : Vitesse de coupe en m/min
- D : Diamètre de l'outil d'alésage en mm
Une vitesse de rotation bien ajustée minimise les vibrations, particulièrement importantes en alésage en raison du porte-à-faux de la barre, et réduit l'échauffement de l'outil.
Avance par dent (fz) et vitesse d'avance (Vf)
L'avance par dent (fz, en mm/dent) représente le déplacement axial de la pièce par rapport à chaque dent de la barre d'alésage pendant un tour. Elle influence la rugosité de surface et le temps d'usinage. Une avance plus faible est recommandée pour la finition afin d'obtenir une surface lisse, tandis qu'une avance plus élevée accélère l'ébauche.
La vitesse d'avance (Vf, en mm/min) est calculée en fonction de la vitesse de rotation, de l'avance par dent, et du nombre de dents de l'outil :
Vf = n × fz × z
- Vf : Vitesse d'avance en mm/min
- n : Vitesse de rotation en tr/min
- fz : Avance par dent en mm/dent
- z : Nombre de dents de l'outil (souvent 1 pour l'alésage)
En alésage, le nombre de dents est souvent limité à 1 (plaquette unique), ce qui rend l'avance par dent particulièrement critique pour contrôler la productivité et la qualité.
Taux d'enlèvement de matière (MRR)
Le taux d'enlèvement de matière (MRR, en cm³/min) mesure le volume de matière retiré par unité de temps. Il est calculé comme suit :
MRR = ap × ae × Vf / 1000
- MRR : Taux d'enlèvement de matière en cm³/min
- ap : Profondeur de passe en mm
- ae : Largeur de coupe (passe radiale) en mm
- Vf : Vitesse d'avance en mm/min
Un MRR élevé indique une productivité accrue, mais il augmente les efforts sur la barre d'alésage et la machine, nécessitant une rigidité suffisante pour éviter les vibrations.
Besoins en puissance
Les besoins en puissance (en kW) dépendent du MRR et du matériau usiné. Une approximation courante est de multiplier le MRR par un coefficient spécifique au matériau (par exemple, 0.1 kW/cm³/min pour l'aluminium, 0.15 kW/cm³/min pour l'acier). Notre calculatrice fournit une estimation basée sur une moyenne. Pour des calculs précis, consultez les spécifications du fabricant de l'outil ou effectuez des tests pratiques.
Matière de la pièce à usiner
Le choix de la matière de la pièce influence directement la vitesse de coupe et l'avance par dent. Les matériaux tendres (aluminium, plastiques comme le PEHD) permettent des vitesses élevées, tandis que les matériaux durs (acier dur, inox) nécessitent des vitesses plus faibles pour éviter une usure prématurée de l'outil. Notre calculatrice prend en compte une large gamme de matériaux : aciers (doux, mi-dur, dur, inoxydable), fonte, alliages d'aluminium, cuivre, bronze, laiton, et plastiques (PA6, PEHD, PETP, PP, PTFE, PVC, PC, PMMA).
Matière de l'outil de coupe
La matière de l'outil joue un rôle clé dans les performances d'alésage. Les outils en acier rapide supérieur (ARS) conviennent pour les matériaux tendres et les machines légères, mais leur durée de vie est limitée à haute vitesse. Les outils en carbure offrent une meilleure résistance à l'usure et permettent des vitesses de coupe plus élevées, idéales pour les métaux durs et les productions intensives. En alésage, les plaquettes carbure avec revêtements (TiN, TiAlN) sont souvent préférées pour leur robustesse.
Type de machine
Le type de machine (légère, intermédiaire, lourde) impacte les paramètres d'alésage. Une machine légère (tour d'établi) nécessite des avances et des profondeurs de passe réduites pour limiter les vibrations dues au porte-à-faux de la barre. Une machine lourde (CNC industrielle) supporte des coupes plus agressives, augmentant le MRR.
- Légère : Tour ou fraiseuse d'établi, adaptée aux petits ateliers.
- Intermédiaire : Tour conventionnel ou CNC, de 250 kg à 2 tonnes.
- Lourde : Tour ou centre d'usinage CNC, supérieur à 2 tonnes, pour une productivité élevée.
Profondeur et largeur de coupe
La profondeur de passe (ap, en mm) représente la profondeur axiale à laquelle la barre d'alésage pénètre dans la pièce à chaque passage, tandis que la largeur de coupe (ae, en mm) correspond à la passe radiale (augmentation du diamètre du trou). Ces paramètres influencent le MRR, les efforts sur l'outil, et la qualité de l'usinage. Leur choix dépend du matériau, du type d'outil, de l'opération (ébauche ou finition), et de la rigidité de la machine.
Recommandations générales
- Ébauche : Utilisez des profondeurs de passe et des passes radiales modérées (par exemple, ap ≤ 0,5 mm, ae ≤ 0,5 mm pour l'acier doux) pour maximiser le MRR tout en limitant les vibrations.
- Finition : Réduisez ap (0,1-0,3 mm) et ae (0,05-0,2 mm) pour obtenir une surface lisse et une précision dimensionnelle élevée.
- Machines légères : Privilégiez ap ≤ 0,3 mm et ae ≤ 0,2 mm pour minimiser les vibrations dues au porte-à-faux.
- Machines lourdes : Vous pouvez augmenter ap jusqu'à 1 mm et ae jusqu'à 0,8 mm pour l'acier doux avec carbure, en conditions stables.
Profondeur de passe et largeur de coupe selon le matériau
Voici des plages recommandées pour la profondeur de passe (ap) et la largeur de coupe (ae) en fonction du matériau, de l'outil, et du type d'opération :
| Matériau |
Outil |
Ébauche (ap, mm) |
Finition (ap, mm) |
Ébauche (ae, mm) |
Finition (ae, mm) |
| Acier doux |
ARS |
0,3 - 0,5 |
0,1 - 0,3 |
0,2 - 0,5 |
0,05 - 0,2 |
| Acier doux |
Carbure |
0,5 - 1 |
0,2 - 0,4 |
0,3 - 0,8 |
0,1 - 0,3 |
| Acier dur / Inox |
ARS |
0,2 - 0,4 |
0,05 - 0,2 |
0,1 - 0,3 |
0,05 - 0,1 |
| Acier dur / Inox |
Carbure |
0,3 - 0,6 |
0,1 - 0,3 |
0,2 - 0,5 |
0,05 - 0,2 |
| Alliage d'aluminium |
ARS |
0,5 - 1 |
0,2 - 0,5 |
0,3 - 0,8 |
0,1 - 0,3 |
| Alliage d'aluminium |
Carbure |
0,8 - 1,5 |
0,3 - 0,6 |
0,5 - 1 |
0,1 - 0,4 |
| Plastiques (PMMA, PC, etc.) |
ARS ou Carbure |
0,3 - 0,8 |
0,1 - 0,3 |
0,2 - 0,5 |
0,05 - 0,2 |
Ces valeurs sont indicatives pour des machines intermédiaires avec arrosage (pour les métaux). Réduisez ap et ae de 20-30 % sur une machine légère ou en usinage à sec.
Conseils pratiques
- Acier doux avec ARS : Utilisez ap = 0,3 mm et ae = 0,2 mm en ébauche sur une machine légère pour limiter les vibrations. En finition, passez à ap = 0,1 mm et ae = 0,05 mm pour une précision accrue.
- Aluminium avec carbure : Augmentez ap à 1 mm et ae à 0,8 mm en ébauche sur une machine lourde, mais réduisez à ap = 0,3 mm et ae = 0,2 mm en finition pour éviter les bavures.
- Plastiques (PMMA, PC) : Maintenez ap ≤ 0,3 mm et ae ≤ 0,2 mm pour éviter la surchauffe et les fissures. Utilisez une barre d'alésage polie pour réduire l'adhérence des copeaux.
- Vibrations : Si des vibrations apparaissent, réduisez ap de 20-30 % et vérifiez la rigidité de la fixation de la barre. Une longueur de porte-à-faux minimale est cruciale.
Astuce : Testez toujours avec une profondeur de passe réduite (par exemple, 0,2 mm) sur un trou d'essai avant d'augmenter, surtout pour les matériaux durs ou sur une machine légère.
Adaptez ap et ae en fonction de la rigidité de votre machine et de la longueur de la barre d'alésage. Une profondeur ou une passe radiale trop élevée peut provoquer des vibrations, endommager l'outil ou la pièce.
Choix de la barre d'alésage
La barre d'alésage est un outil long et fin, souvent sujet à des vibrations dues à son porte-à-faux. Voici des recommandations pour optimiser son utilisation :
- Longueur minimale : Choisissez une barre avec le porte-à-faux le plus court possible (idéalement L/D < 4, où L est la longueur de la barre et D son diamètre) pour réduire les vibrations.
- Matériau de la barre : Préférez des barres en carbure ou avec amortissement interne (anti-vibratoires) pour les trous profonds ou les matériaux durs.
- Plaquettes : Utilisez des plaquettes carbure avec géométrie adaptée (par exemple, géométrie positive pour l'aluminium, négative pour l'acier dur) pour améliorer l'évacuation des copeaux et la qualité de surface.
Conseil : Pour les trous profonds (L/D > 4), réduisez Vc de 10-20 % et utilisez un arrosage haute pression pour évacuer les copeaux efficacement.
Refroidissement et lubrification
L'arrosage est crucial en alésage pour réduire la chaleur et faciliter l'évacuation des copeaux, surtout dans les trous profonds. Pour les métaux, utilisez des huiles solubles ou un brouillard d'huile. Pour les plastiques (PMMA, polycarbonate), préférez de l'air comprimé ou de l'eau claire pour éviter les fissures dues au stress thermique. L'usinage à sec est possible pour certains plastiques tendres (PEHD, PP), mais nécessite des vitesses et avances réduites.
Sécurité en alésage
L'alésage présente des risques spécifiques en raison du porte-à-faux de la barre, des copeaux longs, et des hautes vitesses de rotation. Voici les précautions essentielles :
- Portez des lunettes de protection et des vêtements adaptés pour éviter les blessures causées par les copeaux ou un bris de la barre.
- Fixez solidement la pièce et la barre d'alésage pour éviter tout desserrage pendant l'usinage.
- Vérifiez l'absence de jeu dans le porte-outil et assurez-vous que la barre est bien alignée.
- Utilisez un système d'aspiration ou des écrans pour contenir les copeaux, surtout pour les métaux durs qui produisent des copeaux fins et dangereux.
- Ne laissez jamais la clé de serrage sur le porte-outil ou le mandrin.
Les valeurs fournies par cette calculatrice sont indicatives, basées sur des standards industriels avec arrosage pour les métaux. Elles n'engagent pas la responsabilité de ToutCalculer.com. Testez toujours les paramètres sur votre équipement et adaptez-les en fonction des résultats observés.
Tableau des vitesses de coupe et avances par dent
Les tableaux suivants récapitulent les plages de vitesses de coupe (Vc en m/min) et d'avances par dent (fz en mm/dent) pour différents matériaux, séparés par type d'outil : acier rapide supérieur (ARS) et carbure. Ces valeurs sont ajustées pour l'alésage et doivent être adaptées selon la profondeur du trou, la rigidité de la machine, et les conditions d'usinage.
Outils en Acier Rapide Supérieur (ARS)
| Matériau |
Vc (m/min) |
fz Ébauche (mm/dent) |
fz Finition (mm/dent) |
| Acier, inox et fonte |
| Acier doux |
15 - 25 - 35 |
0,10 |
0,03 |
| Acier mi-dur |
10 - 20 - 30 |
0,10 |
0,03 |
| Acier dur |
8 - 12 - 18 |
0,08 |
0,02 |
| Acier inoxydable |
8 - 15 - 20 |
0,08 |
0,02 |
| Fonte |
20 - 30 - 40 |
0,10 |
0,03 |
| Alliages d'aluminium |
| Alliage d'aluminium faible dureté |
100 - 150 - 200 |
0,20 |
0,05 |
| Alliage d'aluminium dur |
50 - 80 - 110 |
0,20 |
0,05 |
| Alliage d'aluminium à haute teneur en silicium |
25 - 40 - 60 |
0,15 |
0,05 |
| Cuivre et ses alliages |
| Cuivre |
60 - 80 - 100 |
0,20 |
0,05 |
| Bronze |
30 - 40 - 50 |
0,20 |
0,05 |
| Laiton |
50 - 70 - 90 |
0,20 |
0,05 |
| Matières plastiques |
| PA - Polyamide (Nylon) |
150 - 250 - 350 |
0,15 |
0,05 |
| PEHD - Polyéthylène haute densité |
150 - 250 - 350 |
0,15 |
0,05 |
| PETP - Polyéthylène haute densité |
150 - 250 - 350 |
0,15 |
0,05 |
| PP - Polypropylène |
150 - 250 - 350 |
0,15 |
0,05 |
| PTFE - Polytétrafluoroéthylène (Teflon) |
120 - 200 - 300 |
0,15 |
0,05 |
| PVC - Chlorure de Polyvinyle |
120 - 200 - 300 |
0,15 |
0,05 |
| PC - Polycarbonate |
120 - 180 - 240 |
0,15 |
0,05 |
| PMMA - Polymétacrylate (Plexi) |
120 - 180 - 240 |
0,15 |
0,05 |
Outils en Carbure
| Matériau |
Vc (m/min) |
fz Ébauche (mm/dent) |
fz Finition (mm/dent) |
| Acier, inox et fonte |
| Acier doux |
80 - 120 - 160 |
0,15 |
0,05 |
| Acier mi-dur |
70 - 100 - 130 |
0,15 |
0,05 |
| Acier dur |
40 - 70 - 100 |
0,12 |
0,03 |
| Acier inoxydable |
50 - 80 - 110 |
0,12 |
0,03 |
| Fonte |
40 - 60 - 80 |
0,15 |
0,05 |
| Alliages d'aluminium |
| Alliage d'aluminium faible dureté |
200 - 300 - 400 |
0,30 |
0,10 |
| Alliage d'aluminium dur |
120 - 180 - 240 |
0,30 |
0,10 |
| Alliage d'aluminium à haute teneur en silicium |
80 - 120 - 160 |
0,20 |
0,08 |
| Cuivre et ses alliages |
| Cuivre |
150 - 200 - 250 |
0,25 |
0,08 |
| Bronze |
60 - 80 - 100 |
0,25 |
0,08 |
| Laiton |
120 - 180 - 240 |
0,25 |
0,08 |
| Matières plastiques |
| PA - Polyamide (Nylon) |
200 - 300 - 400 |
0,20 |
0,08 |
| PEHD - Polyéthylène haute densité |
200 - 300 - 400 |
0,20 |
0,08 |
| PETP - Polyéthylène haute densité |
200 - 300 - 400 |
0,20 |
0,08 |
| PP - Polypropylène |
200 - 300 - 400 |
0,20 |
0,08 |
| PTFE - Polytétrafluoroéthylène (Teflon) |
150 - 250 - 350 |
0,20 |
0,08 |
| PVC - Chlorure de Polyvinyle |
150 - 250 - 350 |
0,20 |
0,08 |
| PC - Polycarbonate |
150 - 200 - 250 |
0,20 |
0,08 |
| PMMA - Polymétacrylate (Plexi) |
150 - 200 - 250 |
0,20 |
0,08 |
Les valeurs sont données pour des conditions d'usinage avec arrosage pour les métaux et un porte-à-faux modéré (L/D < 4). Adaptez-les en fonction de la profondeur du trou, du type de barre, et des conditions spécifiques (sèche ou avec lubrifiant).
Cas spécifiques, conseils et astuces pour l'alésage
L'alésage est une opération de précision qui demande une attention particulière aux paramètres pour éviter les vibrations, améliorer la concentricité, et prolonger la durée de vie de l'outil. Voici des conseils pratiques et des astuces pour optimiser vos opérations d'alésage.
1. Gestion des vibrations
Les vibrations sont un défi majeur en alésage en raison du porte-à-faux de la barre. Voici comment les minimiser :
- Rigidité de la fixation : Utilisez des brides ou des étaux robustes pour fixer la pièce. Vérifiez l'absence de jeu dans le porte-outil.
- Réduction de la profondeur de passe : Si des vibrations apparaissent, réduisez ap de 20-30 % (par exemple, de 0,5 mm à 0,3 mm) et augmentez légèrement fz pour maintenir le MRR.
- Barre anti-vibratoire : Pour les trous profonds (L/D > 4), utilisez une barre d'alésage avec amortissement interne ou en carbure massif.
- Équilibrage : Assurez-vous que la barre est bien centrée et que le porte-outil est propre pour éviter les vibrations dues à un déséquilibre.
Astuce : Effectuez un test à faible vitesse (50 % de Vc recommandée) pour vérifier la stabilité avant d'augmenter les paramètres.
2. Usinage des plastiques
Les plastiques comme le PMMA, le polycarbonate ou le PTFE nécessitent des précautions spécifiques :
- Éviter l'échauffement : Utilisez des vitesses de coupe élevées (par exemple, 200-300 m/min pour le carbure) avec des avances par dent faibles (0,08 mm/dent en finition) pour minimiser la chaleur.
- Refroidissement : Privilégiez l'air comprimé ou un brouillard d'eau pour le PMMA et le polycarbonate. Évitez les lubrifiants huileux, qui peuvent dégrader certains plastiques.
- Plaquettes polies : Utilisez des plaquettes carbure polies pour réduire l'adhérence des copeaux et obtenir une surface lisse.
Conseil : Pour le PMMA (Plexiglas), effectuez une passe de finition à ap = 0,1 mm et ae = 0,05 mm pour un rendu transparent sans polissage supplémentaire.
3. Optimisation de la productivité
Pour maximiser le MRR tout en préservant l'outil :
- Passes multiples : Préférez plusieurs passes avec ap modéré (par exemple, 0,5 mm pour l'acier) plutôt qu'une passe profonde pour réduire les efforts sur la barre.
- Évacuation des copeaux : Utilisez un arrosage haute pression ou des cycles de dégagement (retrait périodique de la barre) pour les trous profonds afin d'éviter l'accumulation de copeaux.
- Surveillance de l'usure : Inspectez régulièrement la plaquette pour détecter les signes d'usure (copeaux irréguliers, marques sur la surface). Remplacez-la dès que nécessaire.
Conseil : Pour les machines CNC, programmez des cycles d'alésage avec dégagement partiel pour faciliter l'évacuation des copeaux dans les trous profonds.
4. Alésage de trous profonds
Pour les trous profonds (L/D > 4) :
- Réduisez Vc de 10-20 % et fz de 20 % par rapport aux valeurs standards.
- Utilisez une barre avec un canal d'arrosage interne pour diriger le fluide directement sur la zone de coupe.
- Effectuez des passes incrémentielles avec des retraits fréquents pour évacuer les copeaux.
Astuce : Pour les aciers durs ou inoxydables, utilisez une plaquette avec un brise-copeaux pour produire des copeaux courts, facilitant leur évacuation.
5. Sécurité avancée
En plus des précautions générales, voici des recommandations spécifiques :
- Contrôle de la vitesse : Démarrez la rotation lentement pour vérifier l'absence de vibrations avant d'atteindre la vitesse cible.
- Protection auditive : Portez des protections auditives, car l'alésage de métaux durs peut générer un bruit intense.
- Gestion des copeaux : Installez un système d'aspiration ou des écrans pour éviter l'accumulation de copeaux dans le trou, ce qui peut provoquer un bourrage ou un bris de la barre.
Liste des pages de calculs
Argent
Automobile
Construction
Conversion
Divers
Electricité
Hydraulique
Informatique
Mathématiques
Arithmétique
Géométrie
Calculs des surfaces
Calculs des volumes et de leurs surfaces
Calculs des développantes
Trigonométrie
Mécanique
Santé
Sciences
Usinage