Vitesse de coupe et vitesse de rotation
Tout usinage, du perçage à la perceuse à colonne au fraisage sur une machine à commande numérique, commence par deux réglages : la vitesse de rotation de la broche et la vitesse d’avance de l’outil dans la matière. Trop lent, on perd du temps ; trop rapide, l’outil chauffe, s’émousse ou casse. La vitesse de coupe propre à chaque matériau relie les deux.
Les formules
La vitesse de coupe Vc est la vitesse à laquelle l’arête coupante défile sur la matière, en mètres par minute. La vitesse de rotation dépend ensuite du diamètre :
N = 1 000 × Vc ÷ (π × D), avec N en tr/min, Vc en m/min et D en mm
C’est la formule enseignée dans les formations de technicien d’usinage. On la simplifie souvent en N ≈ 318 × Vc ÷ D.
Vitesses de coupe indicatives
| Matériau | Outil en acier rapide (m/min) | Outil carbure (m/min) |
|---|---|---|
| Aluminium | 90 | 250 |
| Acier doux | 30 | 120 |
| Acier inoxydable | 15 | 75 |
| Fonte | 20 | 90 |
| Laiton et bronze | 60 | 180 |
| Plastiques | 90 | 250 |
Ce sont des valeurs prudentes. Les outils revêtus, la lubrification abondante et les machines rigides permettent d’aller plus vite ; les outils en porte-à-faux, les petites machines d’atelier et les coupes interrompues demandent de ralentir.
L’avance
Vf = N × Z × fz
où Z est le nombre de dents (ou de lèvres pour un foret) et fz l’avance par dent, l’épaisseur de copeau enlevée par chaque arête à chaque tour. Pour les petites fraises dans l’acier, elle va souvent de 0,02 à 0,08 mm ; dans l’aluminium, elle peut être deux fois plus grande.
Exemple
Une fraise de 12 mm à 2 dents en acier rapide, dans de l’acier doux à 30 m/min :
- N = 1 000 × 30 ÷ (π × 12) ≈ 796 tr/min
- Vf = 796 × 2 × 0,05 ≈ 80 mm/min
La même fraise en carbure pourrait tourner environ quatre fois plus vite, vers 3 200 tr/min, avec une avance proportionnelle.
Perçage et tournage
- Perçage : prenez le diamètre du foret. Les gros forets demandent une vitesse plus faible, les très petits souvent plus que ce que permet une perceuse d’établi. Réduisez la vitesse d’environ un tiers pour les perçages profonds.
- Tournage : prenez le diamètre de la pièce, qui diminue à chaque passe. Recalculez pour chaque diamètre, ou utilisez la vitesse de coupe constante d’un tour à commande numérique.
Signes qu’il faut corriger
- Copeaux bleus ou odeur de brûlé dans l’acier : vitesse trop élevée ou lubrification insuffisante.
- Sifflement ou vibrations : réduisez la vitesse, augmentez légèrement l’avance ou raccourcissez le porte-à-faux.
- Copeaux en poudre et bruit de frottement : l’avance est trop faible.
Reportez-vous aux données du fabricant de l’outil quand elles existent et portez des lunettes de protection.