ISO 3685:1993
(Main)Tool-life testing with single-point turning tools
Tool-life testing with single-point turning tools
Specifies recommended procedures for tool-life testing with high-speed steel, cemented carbide and ceramic single-point turning tools used for turning steel and cast iron workpieces. Establishes specifications for the following factors of tool-life testing: workpiece, tools, cutting fluid, cutting conditions, equipment, assessment of tool deterioration and tool life, test procedures and the recording, evaluation and presentation of results.
Essais de durée de vie des outils de tournage à partie active unique
La présente Norme internationale prescrit les exigences recommandées pour les essais de durée de vie des outils de tournage à partie active unique en acier rapide, en métal-dur et en céramique utilisés pour le tournage de pièces en acier et en fonte. Elle peut-être utilisée dans des laboratoires aussi bien qu'en production. En tournage, deux catégories de conditions de coupe peuvent être considérées comme suit: a) conditions entraînant une détérioration de l'outil principalement due à l'usure; b) conditions pour lesquelles la détérioration de l'outil est principalement due à d'autres phénomènes tels que brisure d'arête ou déformation plastique. La présente Norme internationale concerne seulement les recommandations pour des essais aboutissant principalement à une usure d'outil. Les essais suivant le second groupe de conditions ci-dessus doivent faire l'objet d'une étude ultérieure. La présente Norme internationale fixe les spécifications pour les facteurs suivants d'essais de durée de vie des outils de tournage à partie active unique: pièce, outil, liquide de coupe, conditions de coupe, équipement, détermination de la détérioration de l'outil et de la durée de vie, procédures d'essai, enregistrement, évaluation et présentation des 241résultats. Des informations générales complémentaires sont données dans l'annexe A. NOTE 1 La présente Norme internationale ne constitue pas un essai de réception et il ne convient pas de l'utiliser comme tel.
General Information
Relations
Overview
ISO 3685:1993 - "Tool‑life testing with single‑point turning tools" provides recommended procedures for measuring and reporting tool life when turning steel and cast iron with single‑point tools. The standard covers tests using high‑speed steel (HSS), cemented carbide and ceramic tools (indexable inserts) and is intended for both laboratory and production environments. It defines how to prepare workpieces, select tools and cutting fluids, set cutting conditions and equipment, assess tool deterioration, and record, evaluate and present results.
Key Topics
- Scope and objectives
- Standardizes tool‑life testing to improve reliability and comparability of results for cutting tools, work materials, cutting parameters and fluids.
- Focuses on tool deterioration caused predominantly by wear (not fracture/plastic deformation).
- Workpiece requirements
- Recommends reference materials (e.g., steel C45 per ISO 683‑1, cast iron grade 25 per ISO 185).
- Specifies surface prep (remove mill scale/skin, clean‑up cuts), hardness measurement across section, and realistic hardness variation limits (practical deviation guidance).
- Guidance on workpiece geometry: avoid length/diameter ratios that induce chatter (ratios >10 not recommended).
- Tool materials and geometry
- Reference tool types: uncoated HSS, sintered carbide (P10/K10 groups), and ceramic grades (e.g., Al2O3 or Si3N4 based).
- Recommends specific cutting‑edge honing for carbide inserts (examples: for a 0.4 mm corner radius, hone ≈ 0.02–0.03 mm; for larger radii, hone ≈ 0.03–0.05 mm).
- Indexable clamped inserts preferred for reference tests; brazed/adhesive bonded inserts excluded.
- Cutting fluids, conditions and equipment
- Defines standard and alternative cutting conditions, cutting speed control, and machine tool stability/ balancing requirements.
- Tool‑life criteria and measurement
- Defines tool wear, tool‑life criterion, and tool life (cutting time to reach criterion).
- Specifies measurement methods, assessment intervals and data recording formats.
- Test procedure and reporting
- Provides step‑by‑step test procedures, data sheets, diagrams and recommendations for statistical evaluation and presentation of results.
Applications and Users
ISO 3685:1993 is used by:
- Tool manufacturers and indexable insert designers to benchmark performance.
- Machining and process engineers to select cutting data, optimize productivity and predict tool‑change intervals.
- Testing laboratories and R&D groups conducting comparative tool‑life studies.
- Quality assurance teams needing standardized test protocols and reporting formats.
Practical uses include comparing tool materials/coatings, assessing cutting fluids, validating recommended cutting speeds, and improving process economics through reliable tool‑life data.
Related standards (examples)
- ISO 3002‑1 (tool geometry/terms)
- ISO 513 (carbide groups)
- ISO 683‑1 (steel grades)
- ISO 185 (cast iron classification)
- ISO 8688 (milling tool‑life testing)
Keywords: ISO 3685:1993, tool‑life testing, single‑point turning tools, tool wear, high‑speed steel, cemented carbide, ceramic inserts, turning steel, cast iron, cutting conditions, test procedures.
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD
Second edition
1993-11-15
Tool-life testing with single-point turning
tools
Essais de d&e de vie des outils de tournage 9 partie active unique
Reference number
IS0 3685:1993(E)
IS0 3685:1993(E)
Contents
Page
1 . 1
Scope
2 Normative references .
3 Definitions .
4 Workpiece . 2
......................................................................... 2
41 . Work material
.................................. 2
42 . Standard conditions for the workpiece
5 Tools . 3
. . 3
51 Tool materials
52 . Tool geometry .
53 . Standard conditions for the tool .
............................................................................... 8
6 Cutting fluid
..................................................................... 8
7 Cutting conditions
71 . Standard cutting conditions .
72 . Other cutting conditions . 9
......................................................................... 9
73 . Cutting speed
......................... 9
8 Tool-life criteria and tool wear measurements
81 . Introduction .
....................................................................... 9
82 . Tool-life criteria
83 . Tool wear measurements .
Equipment . 13
......................................................................... 13
91 . Machine tool
92 . Other equipment .
Tool-life test procedure . 14
............................................ 15
11 Recording and reporting results
11.1 Tool-life tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
0 IS0 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or
by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-
mission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.2 Data sheets and diagrams
Evaluation of tool-life data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3
Annexes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General information
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Reference work materials
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tool wear and tool-life criteria
Data sheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Preliminary tool-life test
Evaluation of tool-life data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chip characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
IS0 3685:1993(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(I EC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 3685 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 29, Small tools.
This second edition cancels and replaces the first edition
(IS0 3685:1977), of which it constitutes a technical revision.
Annexes A, B, C, D, E, F and G form an integral part of this International
Standard. Annex H is for information only.
IS0 3685:1993(E)
Introduction
The adoption by both industry and testing bodies of the recommendations
contained in IS0 3685:1977 created a demand for the publication of simi-
lar recommendations for other commonly used cutting processes.
is covered in IS0 8688-l :1989 and
Tool-life testing in milling
IS0 8688-2:1989. During the final stages of their preparation, it was rec-
ognized that there was a need to update the recommendations for
single-point turning tools.
This International Standard contains recommendations which are appli-
cable in both laboratories and manufacturing units. These recommen-
dations are intended to unify procedures in order to increase reliability and
comparability of test results when making comparisons of cutting tools,
work materials, cutting parameters or cutting fluids. In order to come as
close as possible to these aims, recommended reference materials and
conditions are included and should be used as far as is practical.
In addition, the recommendations can be used to assist in finding rec-
ommended cutting data or to determine limiting factors and machining
characteristics such as cutting forces, machined surface characteristics,
chip form etc. For these purposes in particular, certain parameters, which
have been given recommended values, may have to be used as variables.
The test conditions recommended in this International Standard have been
designed for turning tests using steel and cast iron workpieces of normal
microstructure, with solid high-speed steel tools or tools with cemented
carbide or ceramic indexable inserts. However, with suitable modifi-
cations, this International Standard can be applied, for example, to turning
tests on other work materials or with cutting tools developed for specific
applications.
The specified accuracy given in the recommendations should be con-
sidered as a minimum requirement. Any deviation from the recommen-
dations should be indicated in detail in the test report.
This page intentionally left blank
INTERNATIONAL STANDARD
IS0 3685:1993(E)
Tool-life testing with single-point turning tools
based on this International Standard are encouraged
1 Scope
to investigate the possibility of applying the most re-
cent editions of the standards indicated below.
This International Standard specifies recommended
Members of IEC and IS0 maintain registers of cur-
procedures for tool-life testing with high-speed steel,
rently valid International Standards.
cemented carbide and ceramic single-point turning
tools used for turning steel and cast iron workpieces.
IS0 185:1988, Grey cast iron - Classification.
It can be applied in laboratory testing as well as in
production practice.
IS0 229:1973, Machine tools - Speeds and feeds.
In turning, cutting conditions may be considered un-
IS0 468:1982, Surface roughness - Parameters,
der two categories:
their values and general rules for specifying require-
conditions as a result of which tool deterioration is men ts.
a)
due predominantly to wear;
IS0 513:1991, Application of hard cutting materials
for machining by chip removal - Designation of the
b) conditions under which tool deterioration is due
main groups of chip removal and groups of
mainly to other phenomena such as edge fracture
application.
or plastic deformation.
This International Standard is solely concerned with
IS0 683-l : 1987, Heat-treatable steels, alloy steels
recommendations for testing which results predomi-
and free-cutting steels - Part I: Direct-hardening
nantly in tool wear.
unalloyed and low-alloyed wrought steel in form of
different black products.
Testing for the second category of conditions above
is to be subject to further study.
IS0 841 :1974, Numerical control of machines - Axis
and motion nomenclature.
This International Standard establishes specifications
for the following factors of tool-life testing with
IS0 883: 1985, Indexable hardmetal (carbide) inserts
single-point turning tools: workpiece, tools, cutting
with rounded corners, without fixing hole - Dimen-
fluid, cutting conditions, equipment, assessment of
srons.
tool deterioration and tool life, test procedures and the
recording, evaluation and presentation of results.
IS0 1940-I : 1986, Mechanical vibration - Balance
quality requirements of rigid rotors - Part 1: Deter-
Further general information is given in annex A.
mina tion of permissible residual unbalance.
NOTE 1 This International Standard does not constitute
an acceptance test and should not be used as such. IS0 2540:1973, Centre drills for centre holes with
protecting chamfer - Type B.
IS0 3002-I :1982, Basic quantities in cutting and
grinding - Part 1: Geometry of the active part of
cutting tools - General terms, reference systems,
2 Normative references
tool and working angles, chip breakers.
The following standards contain provisions which,
IS0 4957:1980, Tool steels.
through reference in this text, constitute provisions
of this International Standard. At the time of publi-
IS0 5610: 1989, Single-point tool holders for turning
cation, the editions indicated were valid. All standards
and copying, for indexable inserts - Dimensions.
are subject to revision, and parties to agreements
IS0 3685:1993(E)
IS0 9361-l :1991, Indexable inserts for cutting tools
4.2 Standard conditions for the workpiece
- Ceramic inserts with rounded corners - Part 1:
Dimensions of inserts without fixing hole.
All mill scale or casting skin shall be removed by
clean-up cuts before testing, except when the effect
IS0 9361-2:1991, Indexable inserts for cutting tools
of the scale is being tested.
- Ceramic inserts with rounded corners - Part 2:
Dimensions of inserts with cylindrical fixing hole.
The plastic formed surface of the shoulder, i.e. “the
transient surface ”, and any other burnished or abnor-
mally work-hardened surface on the workpiece which
can come in contact with the test tool shall be re-
3 Definitions
moved with a sharp clean-up tool prior to testing in
’
order to reduce as much as possible the residual
Fo r the purposes of
this Internation al Sta ndard , the
sub-surface deformations due to the previous test.
fol lowing definitions a
PPlY*
However, this does not include removal of the
normally work-hardened surface on the test bar pro-
3.1 tool wear: The change of shape of the tool from
duced by the previous passes of the tool.
its original shape, during cutting, resulting from the
gradual loss of tool material or deformation.
The length/diameter ratio of the workpiece shall be
not more than the minimum ratio at which chatter
3.2 tool wear measure: A dimension to be meas-
occurs. The test shall be stopped when chatter oc-
ured to indicate the amount of tool wear. curs. A length/diameter ratio greater than 10 is not
recommended.
3.3 tool-life criterion: A predetermined threshold
The hardness of the work material shall be deter-
value of a tool wear measure or the occurrence of a
mined over the complete cross-section of one end of
phenomenon.
each test bar or tube.
3.4 tool life: The cutting time required to reach a
Where hardness variations are expected to be signifi-
tool-life criterion.
cant, measurements shall be taken to ascertain that
values fall within the prescribed limits.
The locations of measurement points and the method
4 Workpiece
of measurement should be noted in the test report.
It is recommended that the deviation within one batch
of material be as small as possible. A realistic hard-
ness value for the reference materials and similar
4.1 Work material
materials is + 5 % of the mean value.
In principle, testing bodies are free to select the work
The cutting test shall be conducted only in the range
materials according to their own interests. However,
of diameters where the hardness lies within the limits
in order to increase the comparability of results be-
given by the original hardness specification.
tween testing bodies, the use of one of the reference
materials, steel C 45 in accordance with IS0 683-l or
Quantitative metallography (as micro-
regards
cast iron grade 25 in accordance with IS0 185, is
structure, grain size, inclusion count, etc.) of the work
recommended. Detailed specifications of these ma-
material is recommended but when this is not practi-
terials are given in annex B. Within these specifi-
cal, photomicrographs shall be included in the test
cations, materials may vary with a resulting effect on
report. The magnification shall be in the range x 100
machinability. To minimize such problems the pro-
to x 500.
vision of a closer specified work material should be
discussed with the supplier.
In machining tests carried out on production com-
ponents, the fixing devices normally employed in the
It is recommended that information concerning the
process shall be utilized.
work material such as grade, chemical composition,
physical properties, microstructure, hardness, com-
plete details of the processing route of the work ma- The chuck and the spindle shall be stable and well
terial (e.g. hot rolled, forged, cast or cold drawn) and balanced (for a method of evaluating the balance, see
any heat treatment be given in the test report (see 4.2 IS0 1940-l). When fixing the workpiece between a
chuck or a faceplate and a centre, special care shall
and annex B).
be taken to prevent any bending loads on the
In order to be able to compare results over reasonably
workpiece.
long periods of time, it is recommended that testing
bodies procure sufficiently large quantities of refer-
For diameters above 90 mm, the use of a faceplate is
ence work material to cover their long term needs.
recommended.
IS0 3685:1993(E)
A centre hole of 6,3 mm diameter with 120” protect- 5.1.3 Ceramics
ing chamfer, in accordance with IS0 2540, is rec-
ommended. These shall be of commercially available grades and
the composition and physical properties shall be
noted in the test report in as much detail as possible.
5 Tools
The reference ceramics shall be
In principle, testing bodies are free to select testing
tools according to their own interests. However, in
a) A&-O,-based, with min. 70 % AI,O, and additions
order to increase the comparability of results between
of other hard materials such as ZrO,, titanium
testing bodies, the use of one of the reference tool
carbide (TIC) or titanium nitride (TIN);
shapes and tool materials, as specified hereafter, is
recommended.
b) S&N,-based, with min. 90 % S&N, and additions
of Y,O, and/or AI,O,.
5.1 Tool materials
5.1.4 Other tool materials
In all cutting tests in which the tool material is not it-
self the test variable, the investigation shall be con-
When the tool material is the test variable, the ma-
ducted with an appropriate reference tool material to
terial classification and, if possible, the chemical
be defined by the testing body.
composition, hardness and microstructure shall be
noted in the test report.
In principle, testing bodies are free to select the tool
materials according to their own interest. However, in
order to increase the comparability of results between
5.2 Tool geometry
testing bodies, the use of one of the reference ma-
terials, specified in this subclause, is recommended.
5.2.1 Cutting tool geometry
Within these specifications, tool materials may vary
with a resulting effect on performance. To minimize
The cutting tool geometry is defined in accordance
such problems, the provision of a closely specified
with IS0 3002-l.
tool material should be discussed with the supplier to
ensure as much uniformity as is practical.
Figure 1 illustrates those angles which are necessary
to define the orientation of the cutting edges, face
In order to be able to compare results over reasonably
and flank of a single-point cutting tool.
long periods of time, it is recommended that testing
bodies procure sufficiently large quantities of refer-
ence tool materials to cover their long term needs.
5.2.2 Standard tool geometry
Reference tool materials should not have any coating
All cutting tests in which the tool geometry is not the
or surface treatment.
test variable shall be conducted using one of the tool
geometries given in table 1. In the case of sintered
If the tool material itself, coating or surface treatment
carbide and ceramic tools, these shall be of the
is the test variable then the material classification,
clamped insert type. Brazed or adhesive-bonded in-
physical properties, microstructure hardness and pro-
sert tools shall not be used as reference tools.
cessing route should be reported in detail.
The tool shall be set on the machine correctly. This is
51.1 High-speed steel
accomplished by setting the corner on centre and
setting the tool shank perpendicular to the axis of ro-
The high-speed steel reference tool material should
tation of the workpiece. For carbide cutting tools used
be uncoated non-cobalt alloyed (S 2 and S 4) or cobalt
for machining steel and similar alloys only, the cutting
alloyed (S 8 and S 11) all of which conform to
edge shall have a radius m such that,
IS0 4957.
if rE = 0,4 mm, then m = 0,02 mm to 0,03 mm;
5.1.2 Sintered carbide
if r, > 0,4 mm, then r” = 0,03 mm to 0,05 mm.
The sintered carbide reference tool material shall be-
long to the IS0 groups of application P 10 for ma- The conditions of the cutting edge for ceramics shall
chining steel or K 10 for machining cast iron in be in accordance with the magnified view in figure 1.
m values shall be those obtained by grinding and shall
accordance with IS0 513.
be noted in the test report.
Since carbide grades for the same group of application
can vary between producers and are unlikely to be All other cutting tools shall be used with the normally
comparable, it is recommended to select a particular sharp edge produced by the grinding or finishing
supplier’s grade as a reference grade. operations indicated in 5.3.5.
IS0 3685:1993(E)
Dimensions in millimetr
-es
View on tool orthogonal plane 1 P,)
N-N
View on cutting edge normal plane 1 P,)
IL
SC
/
A
8n (negative)
Edgeroundness
Ceramic
Edgeroundness
----
Carbide
egative)
Corner radius rE
Minor cutting
edge
I/ -Minor flank
View on tool cutting edge plane 1 P,)
fl - w LMajorflank
Figure 1 - Illustration of tool angles
Table 1 - Standard tool angles
Angles in degrees
Cutting edge
Cutting tool material Rake ’) ClearanceI) Cutting edge angle Included angle
inclination
a
Y & Kf &f
High-speed steel 25 8 0 75 90
+6 5 0 75 90
Sintered carbide
-6 6 -6 75 90
Ceramic -6 6 -6 75
1) The tool rake and tool clearance angles may be measured in either the cutting edge normal plane (P,) or the tool
orthogonal plane (P,). The appropriate subscript shall be added to y and a to denote the plane of measurement, i.e. yn or
yO and a, or a,.
5.2.3 Other tool geometries
Alloys unusually difficult to machine, such as nickel
base and refractory materials, may require a departure
from the standard tool geometry, but such a departure
shall only be made when it is impossible to employ
the standard tool geometry. In such a case or where
tool geometry is the test variable, the following infor-
mation shall be indicated in the test report:
a) values of the tool angles and the corresponding
working angles (specified for the condition where
the feed speed is zero as shown in table I);
b) condition of the cutting edge: normally sharp,
rounded to a specified radius or chamfered (the
Blend angle
w--L-
widths and angles of any lands on the face or
flank).
Figure 2 - Details of rounded corner
5.3 Standard conditions for the tool
practice, this requirement is met when the corner is
5.3.1 Tool type and size
on centre within + 0,25 mm and the infeed of the tool
past a stationary reference point produces a deviation
A straight roughing tool shall be used.
of the top surface (parallel to the supporting plane)
and the side surface (parallel to the plane P ) of the
The shank cross-section h, x b for tool holders, in ac-
tool shank not in excess of & 0,4 mm per 58 mm of
cordance with IS0 5610, shall be
infeed motion (see figure 3).
25 mm x 16 mm for solid high-speed steel tools;
The tolerances of sintered carbide and ceramic inserts
shall correspond to IS0 1832 class G, except as indi-
25 mm x 25 mm for carbides; and
cated above.
32 mm x 25 mm for ceramics.
5.3.3 Tool finish
The distance from the corner of the tool to the front
The roughness, R,, of the face and flank of the tool
of the lathe tool post holder (overhang) shall be
25 mm. shall not exceed 0,25 pm (measured in accordance
with IS0 468).
Sintered carbide inserts shall be 12,7 mm square and
with a thickness of 4,76 mm for negative rake and The deviation from flatness of the supporting face of
3,18 mm for positive rake (see IS0 883). an insert, except in the immediate vicinity of its
edges, shall not exceed 0,004 mm.
Ceramic inserts, in accordance with IS0 9361-I and
IS0 9361-2, shall be 12,7 mm square and with a The cutting edge on high-speed steel tools shall have
thickness of 4,76 mm. neither burrs nor feather edge. These may be re-
moved by careful light honing of the face and flank
surfaces of the tool.
5.3.2 Tolerances
Each cutting edge to be used in testing shall be
Tolerances for all tool angles shall be & 0,5” (30 ’) for
examined at a minimum magnification of x 10 for
the complete cutting tool.
visual defects such as chips or cracks. These defects
shall be corrected if possible, otherwise the tool shall
The angle between a tangent to the rounded corner
not be used.
and the major or minor cutting edges at the point
where these blend shall not be greater than 5” (see
figure 2). 5.3.4 Tool holders for inserts
The tolerance for the corner radius &) shall be
For cutting tests, tool holders shall meet the following
+ 0,l x rc.
-
conditions.
The tolerance on parallelism between the tool refer-
The geometry shall be as indicated in table I.
ence plane P, and the tool back plane P, (see
IS0 3002-l :I 982, subclauses 4.1 .I and 4.1.3) and the The tolerance on the angles for tool holder plus in-
fixed setting axes Xm and Zm (see IS0 3002.2:1982, serts shall be + 0,5” (30 ’) and for the tool holder
subclause 2.2) of the machine tool, shall be + 0,5 ”. In alone + 0,2” (12 ’).
-
IS0 3685:1993(E)
Dimensions in millimetres
-ym i3;
cv
A d
t
Plane P,
L
-
A
z
d
I
t
V
-xn
A
1 -
In
d
t
k
u!
I
Figure 3 - Tolerance on parallelism
The angle for locating the indexable insert in the tool
The faces on the tool holder or the shim supporting
holder shall be as specified in figure4.
the insert shall be flat to within 0,Ol mm.
The underside of the indexable insert shall not project
over the supporting face of the tool holder by more
than 0,3 mm (see figure5).
The chip breaker height and chip breaker distance and
the method of clamping the insert shall be noted in
the test report. (See 5.3.7.)
Indexable insert
5.3.5 Tool grinding of high-speed steel
The sequence of operations, types of grinding wheel,
Tool holder
cutting data and recommended procedures should be
7-
obtained from the grinding wheel manufacturers.
For tools having a positive rake, each subsequent
Figure 4 - Tolerances on squareness of insert
corner shall be lower than the preceding one. The
and tool holder location
decrease in tool corner height shall not exceed
5 mm, otherwise a new rake face shall be ground at
the original height.
The tool holder material shall be steel with a tensile
The cutting direction of the active periphery of the
strength not less than 1 200 N/mm* (1 200 MPa).
grinding wheel should be approximately perpendicular
The flatness of the base of the tool holder shall be
to the tool major cutting edge and in a direction away
within 0,l mm over the length and width of the tool
from the major cutting edge across the tool surface
holder.
being ground.
fD
-h
-.
n
ii
a
-0’
D
CT 0
;;: -VI -. 3
--t
P SF-
F
-b
al
n
ii.
z
-.
IS0 3685:1993(E)
When using a plain grinding wheel the direction of For ceramic tools, the distance lBn may not be too
feed motion may be either in the same direction or small with regard to the risk for crushing the edge.
opposite to the cutting direction of the wheel relative
NOTE 2 Particular attention should be paid to the fact
to the surface being ground.
that the crater can be different when turning with or without
There is a danger of overheating, especially when the a chip breaker.
grinding machine does not permit a perfect control of
depth setting and feed. Overheating is usually fol-
lowed by oxidation colours but when colours are not 6 Cutting fluid
obvious, overheating may still influence the hardness.
Therefore, a hardness check shall be made. Cutting fluid shall be used when cutting steel
workpieces with high-speed steel tools unless the
After grinding, the hardness of the tool shall be
high-speed steel tools are being tested to catastrophic
measured on the flank or face as near as possible to
failure (see 8.2.1).
the cutting edge. The hardness shall correspond to
the previously measured hardness of the tool ma- When cutting steel workpieces with carbides or cer-
terial. If this hardness value is not obtained after
amics cutting fluid normally should not be used.
grinding, further grinding or cutting back shall be per-
When cutting cast iron the use of cutting fluids is not
formed until the desired hardness is achieved.
recommended.
be restored after testing
The profile of the tool shall
The cutting fluid shall be clearly specified either by
and table 1.
as s Ihown i n figures 1 and 2
trademark or composition of the active elements, the
When regrinding, the tool shall be ground back at
actual concentration, hardness of water (when used
least 2 mm beyond the wear marks. The tool ge-
as a diluent) and the pH value of the solution or
ometry has to be maintened as specified in figures 1
emulsion.
and 2 and table 1. Care shall be taken to ensure that
When using cutting fluid the flow should “flood” the
the tool corner has not been displaced sideways.
active part of the tool. The flow-rate should not be
less than 3 I/min or 0,l I/min for each cubic centi-
5.3.6 Carbide, ceramic
metre per minute of metal removal rate, whichever is
the larger. The orifice diameter, flow-rate and reser-
These inserts shall be used in the manufacturer ’s de-
voir temperature should be noted in the test report.
livery condition and shall not be reground.
5.3.7 Chip breaker
7 Cutting conditions
A chip breaker shall not be used on high-speed steel
tools unless the chip breaker is itself a test variable
7.1 Standard cutting conditions
or if chipbreaking is necessary. The use of a chip
breaker is permissible when testing with sintered
For all tests in which feed,f, depth of cut, aP, or corner
carbide and ceramic tools. A chip breaker is often re-
radius, rE, are not the prime test variables, the cutting
quired when using these tool materials as a safety conditions shall be one or more of the combinations
factor.
listed in table 2.
The chip breaker, if used, shall rest flat on the
indexable insert. The deviation in flatness of the face Table 2 - Standard cutting conditions
of the chip breaker in contact with the insert shall not
B
Cutting condition A C D
exceed 0,004 mm.
The chip breaker angle es,, (see figure51 is the angle
a1 0,25 0,4 0,63
Feed, f, mm/rev
between the line of intersection of the chip breaker
Depth of cut, ap, mm 1 2,5 2,5 2,5
and the tool face and the straight portion of the major
Corner radius, rt, mm 0,4 0,8 0,8 I,2
cutting edge. The angle @BY can be varied with differ-
ent work piece materials so that an acceptable chip
form is achieved and in order to guide the chip direc-
The tolerance on feed shall be Tz % (in accordance
tion to or from the work piece, see IS0 3002-I :I 982,
with IS0 229).
subclause 7.5. The chip breaker wedge angle (os), i.e.
the angle between the active face of the chip breaker
The tolerance on depth of cut shall be + 5 %.
and the tool face shall be between 55” and 60 ”.
The edge geometry on corner radius is defined in
The chip breaker distance lsn shall be chosen so that
5.3.2.
an acceptable chip form is achieved (see figure 5). The
actual chip breaker distance shall be noted in the test
NOTE 3 Designations in accordance with IS0 3002-3
report. have been used.
7.2 Other cutting conditions
8 Tool-life criteria and tool wear
measurements
When it is not possible to choose one of the standard
cutting conditions, or when the feed, the depth of cut
or the corner radius is the test variable, it is rec-
ommended that only one parameter be altered at a
time and that the values chosen be at the intersection
8.1 Introduction
of designated feeds and depths of cut within the tri-
angular areas shown in figure6. The limits of the tri-
In practical/workshop situations, the time at which a
angular areas are defined in table3.
tool ceases to produce workpieces of the desired size
and surface quality usually determines the end of
useful tool life. The period up to the instant when the
Table 3 - Limits of other cutting conditions
tool is incapable of further cutting may also be con-
sidered as useful tool life. However, the reasons for
Minimum depth of cut 2 times corner radius ’)
which tools may be considered to have reached the
Maximum depth of cut 10 times feed
end of useful tool life will be different in each case
Maximum feed 0,8 times corner radius
depending upon cutting conditions etc.
I) A smaller depth of cut may make measurements of
To increase reliability and comparison of test results,
tool wear more difficult and less accurate.
it is essential that tool life is defined as the total cut-
ting time of the tool to reach a specified value of
tool-life criterion.
7.3 Cutting speed
Depending on where at the cutting edges the de-
The cutting speed, in metres per minute (m/min), shall
terioration occurs different values can be accepted.
be determined on the surface of the workpiece to be
cut, i.e. the work surface and NOT on the diameter
This International Standard recommends that tool de-
resulting from the cut, i.e. the machined surface.
terioration in the form of wear shall be used for de-
Furthermore, the cutting speed shall be measured af-
termining tool life.
ter the tool has engaged the workpiece to take into
account any loss of cutting speed resulting from the
Where more than one type of wear becomes
cutting action.
measurable, each type should be recorded and when
any one of the wear phenomena limits has been at-
At least four different cutting speeds shall be chosen
tained, then the end of tool life has been reached.
for each cutting condition, except for ceramics, when
a limitation to three speeds is practical with regard to
The numerical value of tool wear used to determine
the material consumption. In general, the cutting
tool life governs the quantity of testing materials re-
speeds shall be chosen such that the tool life at the
quired and the costs of testing. If the limiting value is
highest speed is not less than 5 min, for ceramics not
too high, the cost of establishing results may exceed
less than 2 min.
the worth of these results. If the limiting value is too
low, the established result may be unreliable since it
When machining expensive materials, a shorter tool
may be determined during the initial stages of wear
life may be chosen, but shall not be less than 2 min.
development under the test conditions.
In order to obtain adequately spaced points on the
cutting speed tool-life curve, it is recommended that
successive cutting speeds bear a ratio which will re-
sult in an approximately double tool life. The ratios can
8.2 Tool-life criteria
be chosen from a geometrical series of preferred
numbers given in IS0 3 and/or IS0 229.
The type of wear that is believed to contribute most
As a guideline, the following speed ratios can be to the end of useful tool life in a specific series of
used: tests shall be used as a guide to the selection of one
of the tool-life criteria specified hereafter. The type
and value of the criterion used shall be noted in the
high-speed steel tool: 1,06
test report. If it is not clear which type of wear will
carbide tools: 1 ,12
predominate, it is possible to use either two criteria,
resulting in two v,-T, curves, or a mixed criterion, re-
ceramic: 1,25 sulting in a broken V& curve (see figure7).
IS0 3685:1993(E)
Cornerradii,mm
6.3
3,s
=
Standard cutting conditions
g 2s
.
0" 2
I I I
5 1 ‘25
I I I I
n 1
0,63
OS
0,4
r
Y
0,32
I
,. , , , , I I I
0,25
.
I I I I 1 1 I I
Ln
In 2 g ~s,Zs*m~a,
9 9 r
.
0 0 d d d d d 0‘ d d d d 0 T
Feed f, mm/rev
Figure 6 - Limits of cutting conditions
IS0 3685:1993(E)
\
.-
\
\
E
.
\
I2
\ 7 Criterion : depth of crater KT
\
aJ
G
.- v
d
\
I=
Resulting curve
<
Criterion : width of flank wear land i@B
\
\
Cutting speed vc, m/min
Figure 7 - Broken V& curve, combined flank and crater wear (Logarithmic scales)
8.2.1 Common criteria for high-speed steel tools
KT = 0,06 + 0,3f
(see figure 8)
wheref is the feed expressed in millimetres per rev-
The criteria most commonly used for high-speed steel
olution. For standard feeds, this leads to the values
tools are as follows:
of KT given in table4 when KT applies as a criterion.
a) the maximum width of the flank wear land
Table 4 - Values of KT
VB, max. = 0,6 mm if the flank wear is not regu-
/
larly worn, scratched, chipped or badly grooved in
Feed J mm/rev. 0,25 0,63
0,4
zone B;
Crater depth KT, mm 0,14 0,18 0,25
b) the average width of the flank wear land
VB, = 0,3 mm if the flank wear land is considered
to be regularly worn in zone B;
d) the crater front distance reduces to a value of
c) catastrophic failure. KF = 0,02 mm (see figure 8);
e) the crater breaks through at the minor cutting
edge, causing a poor finish of the machined sur-
8.2.2 Common criteria for sintered carbide tools
face.
(see figure 8)
NOTES
The criteria most commonly used for sintered carbide
tools are as follows:
4 It should be recognized that notch wear is normally due
to chemical action and occurs outside the area of physical
contact between tool and workpiece both along the major
a) the maximum width of the flank wear land
cutting edge and to a lesser extent along the minor cutting
VB, max. = 0,6 mm if the flank wear land is not
edge. In both instances notch wear affects both the face
regularly worn in zone B;
and the flank simultaneously.
b) the average width of the flank wear land
5 Notch wear, which in some cases can cause cata-
VB, = 0,3 mm, if the flank wear land is considered
strophic failure , should be distinguished from abrasive wear
to be regularly worn in zone B;
VB, which occurs along the cutting edge coincident with the
work surface. Notch wear is often caused by work harden-
c) the depth of the crater KT given, in millimetres,
ing effects in the workpiece by the previous pass of the
by the formula tool.
IS0 3685:1993(E)
Dimensions in millimetres
I A-A
a”
Flank wear land
Crater
max.
m--------w
Notch
wear
KF = crater front distance
KB = crater width
KM= crater centre distance
KT = crater depth
(see clause C.4)
Figure 8 -
Some types of wear on turning tools
8.2.3 Common criteria for tools of ceramics (see
9 Equipment
figure 8)
The criteria most commonly used for ceramics are as
9.1 Machine tool
follows:
The lathe on which the test is carried out shall be of
a) the maximum width of the flank wear land
stable design and in such good condition that no
VB, max. = 0,6 mm if the flank wear land is not
tendencies to vibrations or abnormal deflections can
regularly worn in zone B;
be observed under the test conditions (balance quality
grade G 6.3 in accordance with IS0 1940 is rec-
b) the average width of the flank wear land
ommended).
= 0,3 mm if the flank wear land is considered
VBB
to be regularly worn in zone B. The machine tool used for testing shall be equipped
with an infinitely variable speed spindle drive covering
the range of spindle speeds to be used.
8.2.4 Other criteria
This is particularly important in turning in order to be
able to maintain the same cutting speed as the diam-
The criteria specified in 8.2 are usually sufficient when
eter of the workpiece is reduced by successive cuts.
turning steel and cast iron.
Furthermore, a variable speed drive allows precise
The reasons for the selection and choice of other cri-
predetermination of cutting speeds and reduces the
teria for special cases are discussed in annex C.
time required to obtain the data for a complete tool
life curve.
8.3 Tool wear measurements
9.2 Other equipment
Particles adhering to the flank directly under the wear
land can give the appearance of a larger width of the
The following equipment is needed for specific
wear land. Also a deposit in the crater results in lower
measurements and shall be of sufficient resolution to
values of the crater depth. Loose material shall be
discriminate the tolerances specified in this Inter-
removed carefully but chemical etchants shall not be
national Standard
used except at the end of the test.
- a device for measuring tool geometry accurately;
For the purpose of the wear measurements, the
major cutting edge is considered to be divided into
- a profile projector for inspection of the tool cor-
four zones as shown in figure8.
ners;
Zone C is the curved part of the cutting edge at the
- a stopwatch for recording the cutting time;
tool corner.
Zone B is the remaining straight part of the cutting - a toolmaker ’s microscope, or a microscope
edge between zone C and zone A. equipped with a filar eyepiece, for measuring flank
wear;
Zone A is the quarter of the worn cutting edge length
b farthest away from the tool corner.
- a dial indicator with a contact point approximately
0,2 mm in diameter for measuring crater depth;
Zone N extends beyond the area of mutual contact
between the tool and workpiece for approximately
- an X - Y table is recommended to obtain more ac-
1 mm to 2 mm along the major cutting edge. The
curate tool wear measurements;
wear is of notch type.
- a profile recorder if registration of the crater profile
The width of the flank wear land VBB shall be meas-
is desired;
ured within zone B in the tool cutting edge plane Psl)
perpendicular to the major cutting edge. The width of
- hardness testing equipment for the determination
the flank wear land shall be measured from the pos-
of hardness of the workpiece and the tool;
ition of the original major cutting edge.
- a portable roughness measuring apparatus for
The crater depth KT shall be measured as the maxi-
measuring workpiece roughness while the
mum distance between the crater bottom and the
workpiece is mounted on the lathe;
original face in zone B.
Further details are given in annex C.
- an instrument for measuring cutting speed;
I) The tool cutting edge plane P, is the plane containing the major cutting edge and the assumed direction of primary motion.
IS0 3685:1993(E)
- a slide caliper for measuring workpiece diameter The machine shall be set to the required cutting con-
and for setting the chip breaker distance; ditions. If necessary, a preliminary tool-life test as de-
scribed in annex E shall be carried out.
- equipment for measuring the flow-rate of cutting
Tool wear measurements shall be made at suitable
fluids (this can be done by measuring the time to
fill a barrel of known volume). intervals. All data shall be recorded on the “Wear
versus time measurements” data sheet as shown in
annex D. The readings shall be plotted on a tool wear
10 Tool-life test procedure
(ordinate) versus time (abscissa) diagram (see figures
9 and 10).
It is only possible to describe tool-life test procedure
in general terms, as conditions will vary with each
Such diagrams shall show at least five experimental
situation.
points for each curve so that the time at which the
value that is selected as the tool-life criterion is
The method to follow is the same as that used for
reached can be assessed with sufficient accuracy.
good machine tool operation, except that great care
and observation must be exercised and that certain
Under no circumstances shall the tool life be deter-
measurements must be taken.
mined by extrapolating the tool wear versus time dia-
gram.
Most details of the measurements and the pre-
cautions to be taken have already been covered else-
Finally, the results of a series of tests shall be re-
where in this International Standard.
corded on the “Tool life versus cutting speed
Before starting the test, ascertain that the lathe,
diagram” data sheet as shown in annex D.
workpiece and tools fulfil all the requirements of this
International Standard. Complete the data sheet The evaluation of the tool-life data is dealt with in
“General conditions” (see annex D). clause 11.
Tool-Life criterion
-
Cutting time t, min
Approximately equal to the edge
roundness (rn in figure 1)
Figure 9 - Development of flank wear for different cutting speeds, v,~-v~~ (Linear scales)
IS0 3685:1993(E)
Tool-life criterion
r
T
c4
Cutting time t, min
Figure 10 - Development of crater depth for different cutting speeds, vcl-vc4 (Linear scales)
If catastrophic failure is used as a criterion, the tool
11 Recording and reporting results
life, Tc., is plotted directly against the cutting speed,
vc, whrch will provide tool-life curves.
11 .I Tool-life
...
NORME
IS0
I N T E R NAT I O NA LE 3685
Deuxième Bdition
1993-1 1-1 5
Essais de durée de vie des outils de
tournage à partie active unique
Tool-life testing with single-point turning tools
Numero de reference
IS0 3685:1993(F)
IS0 3685:1993(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Définitions . 2
4 Pièce . 2
4.1 Matériau de la pièce . 2
4.2 Conditions standards de la pièce . 2
5 Outil . 3
5.1 MatBriau d'outil . 3
5.2 GBométrie de l'outil . 4
5.3 Conditions standards de l'outil . 4
6 Liquide de coupe . 8
7 Conditions de coupe . 9
7.1 Conditions de coupe standards . 9
7.2 Autres conditions de coupe . 9
7.3 Vitesse de coupe . 9
8 Criteres de dur6e de vie et mesurage de l'usure de l'outil . 10
8.1 Introduction . 10
8.2 Critères de durBe de vie . 11
8.3 Mesurage de l'usure de l'outil . 13
9 Équipement . 13
9.1 Machine-outil . 13
9.2 Autre Bquipement . 13
10 Essai de durBe de vie de l'outil . Mode opératoire . 14
11 Enregistrement et exposé des résultats . 15
11.1 Essais de durée de vie de l'outil . 15
O IS0 1993
Droits de reproduction réservés Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé. electronique ou mkcanique .
y compris la photocopie et les microfilms. sans I accord écrit de I éditeur
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 CH-1 21 1 Genkve 20 Suisse
Imprimé en Suisse
II
IS0 3685:1993(F)
11.2 Fiches techniques et diagrammes . 16
11.3 Évaluation des resultats de duree de vie de l'outil . 17
Annexes
A Informations generales . 19
....................................... 20
B Materiaux de la piece de reference
............ 22
C Usure de l'outil et criteres de duke de vie de l'outil
Fiches techniques . . 25
D
.......................... 29
E Essai preliminaire de duree de vie de l'outil
F haluation des resultats de duree de vie de l'outil .
G Caracteristiques des copeaux . 45
H Bibliographie . . 48
...
IS0 3685:1993(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une federation
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comites membres de
I'ISO). L'klaboration des Normes internationales est en general confiee aux
comites techniques de I'ISO. Chaque comite membre interesse par une
etude a le droit de faire partie du comite technique cr& B cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I'ISO participent Bgalement aux travaux. L'ISO colla-
bore etroitement avec la Commission Blectrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation electrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptes par les comites techniques
sont soumis aux comites membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75% au moins des co-
mites membres votants.
La Norme internationale IS0 3685 a été 6laboree par le comité technique
lSO/TC 29, Petit outillage.
Cette deuxikme edition annule et remplace la premiere edition
(IS0 3685:1977), dont elle constitue une revision technique.
Les annexes A, B, C, D, E, F et G font partie integrante de la presente
Norme internationale. L'annexe H est donnee uniquement B titre d'infor-
mation.
IV
IS0 3685:1993(F)
Introduction
L'adoption, tant par l'industrie que par les organismes d'essai, des re-
commandations contenues dans I'ISO 3685:1977 a conduit à demander la
publication de recommandations similaires pour d'autres procédés de
coupe d'utilisation courante.
Les essais de durée de vie des outils de fraisage qui font l'objet de
I'ISO 8688-1 et de I'ISO 8688-2 ont été publiés en 1989 et, au cours de
il a été noté le besoin d'actualiser les recom-
leur mise au point finale,
mandations pour les outils de tournage B partie active unique.
Les recommandations de la présente Norme internationale sont applica-
bles à la fois dans les laboratoires et les unités de fabrication. Elles sont
destinées à unifier les procédures afin d'augmenter la fiabilité et la
comparabilité des résultats d'essai, lors de comparaison d'outils, maté-
riaux à usiner, parametres de coupe ou de liquides de coupe. Afin de se
rapprocher le plus possible de ces objectifs, des matériaux de référence
et des conditions recommandés sont prévus, qui devraient être utilisés
chaque fois qu'ils conviennent.
De plus, les recommandations peuvent être utilisées comme aide lors de
la recherche de données de coupe à recommander ou de détermination
de facteurs limites et de caractéristiques d'usinage tels que forces de
coupe, caracteristiques de la surface engendrée, forme du copeau, etc.
Pour ces objectifs en particulier, certains paramètres, auxquels ont été
attribuées des valeurs recommandées, peuvent devoir être utilisés
comme variables.
Les conditions d'essai recommandées dans la présente Norme interna-
tionale conviennent pour des essais de tournage sur des pièces en acier
et en fonte de microstructure normale, avec des outils monobloc en acier
à plaquettes amovibles en métal-dur ou en céramique. Cepen-
rapide ou
dant, moyennant des modifications appropriees, la présente Norme inter-
nationale peut être appliquée, par exemple, B des essais de tournage sur
d'autres matériaux de piece, ou avec des outils développés pour des ap-
plications spécifiques.
La précision spécifiée dans ces recommandations devrait être considérée
comme exigence minimale. Toute différence par rapport aux recomman-
dations devrait être mentionnée dans le rapport d'essai de façon détaillée.
V
NORME INTERNATIONALE IS0 3685:1993(F)
Essais de durée de vie des outils de tournage à partie
active unique
tuent des dispositions valables pour la prksente
1 Domaine d'application
la publication,
Norme internationale. Au moment de
les editions indiquées étaient en vigueur. Toute
La présente Norme internationale prescrit les exi-
à révision et les parties prenantes
norme est sujette
gences recommandees pour les essais de duree de
des accords fondés sur la prksente Norme internatio-
vie des outils de tournage à partie active unique en
nale sont invitées à rechercher la possibilite d'appli-
acier rapide, en métal-dur et en céramique utilisés
quer les éditions les plus recentes des normes
pour le tournage de pieces en acier et en fonte. Elle
indiquées ci-apres. Les membres de la CE1 et de I'ISO
peut-être utilisée dans des laboratoires aussi bien
possedent le registre des Normes internationales en
qu'en production.
à un moment donné.
vigueur
En tournage, deux catégories de conditions de coupe
peuvent être considérées comme suit: IS0 185:1988, Fontes grises de moulage - Classi-
fica tion.
a) conditions entraînant une détérioration de l'outil
principalement due à l'usure; IS0 229:1973, Machines-outils - Vitesses et
avances.
b) conditions pour lesquelles la déterioration de l'outil
IS0 468:1982, Rugosit6 de surface - Paramètres,
est principalement due à d'autres phénomenes
leurs valeurs et les règles g6nerales de la determi-
tels que brisure d'arête ou deformation plastique.
nation des specifications.
La presente Norme internationale concerne seu-
lement les recommandations pour des essais abou-
IS0 513:1991, Application des materiaux durs de
tissant principalement à une usure d'outil.
coupe pour usinage par enlevernent de copeaux -
Designation des groupes principaux d'enlèvement de
Les essais suivant le second groupe de conditions ci-
copeaux et des groupes d'application.
dessus doivent faire l'objet d'une étude ulterieure.
IS0 683-1 : 1987, Aciers pour traitement thermique,
La presente Norme internationale fixe les spécifica-
aciers allies et aciers pour decolletage - Partie 1:
tions pour les facteurs suivants d'essais de duree de
Aciers corroyes non allies et faiblement allies 9 dur-
vie des outils de tournage à partie active unique:
cissement par trempe directe se prbsentant sous la
piece, outil, liquide de coupe, conditions de coupe,
forme de differents produits noirs.
équipement, détermination de la deterioration de
l'outil et de la duree de vie, procédures d'essai, enre-
IS0 841 :1974, Commande numerique des machines
gistrement, évaluation et présentation des résultats.
- Nomenclature des axes et des mouvements.
Des informations générales complémentaires sont
IS0 883: 1985, Plaquettes amovibles en metaux-durs
donnees dans l'annexe A.
(carbures m8talliques) avec arrondi de pointe, sans
NOTE 1 La présente Norme internationale ne constitue
trou de fixation - Dimensions.
pas un essai de réceDtion et il ne convient Das de l'utiliser
comme tel.
IS0 1940-1 : 1986, Vibrations mdcaniques - €xi-
gences en matière de qualit6 dans I'equilibrage des
- Partie 1: DBtermination du balourd
rotors rigides
2 Références normatives
residue1 admissible.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
est faite, consti-
qui, par suite de la réference qui en
IS0 3685:1993(F)
IS0 2540:1973, Forets B centrer pour centres avec Les materiaux peuvent être différents B l'intérieur des
chanfrein de protection - Type B. specifications, ce qui affecte I'usinabilite. Pour mini-
miser de tels problèmes, il convient que la livraison
IS0 3002-1 :1982, Grandeurs de base pour la coupe d'un materiau d'essai suivant des specifications plus
et la rectification - Partie 1: Gbometrie de la partie serrees soit discutee avec le fournisseur.
active des outils coupants - Notions g&n&rales, sys-
Il est recommande que les informations concernant le
teme de reference, angles de l'outil et angles en tra-
matériau d'essai telles que nuance, composition chi-
vail, b rise-copea ux.
mique, propriétés physiques, microstructure, détails
complets sur le procéde de mise en œuvre du mate-
IS0 4957:1980, Aciers B outils.
riau d'essai (par exemple laminé à chaud, forgé,
moulé ou etire B froid) et tout traitement thermique
IS0 561 0:1989, Porte-plaquette de tournage et de
soient mentionnes dans le rapport d'essai (voir 4.2 et
copiage B partie active unique - Dimensions.
annexe B).
IS0 9361-1 : 1991, Plaquettes amovibles pour outils
Afin de pouvoir comparer les resultats sur des perio-
coupants - Plaquettes en ceramique avec arrondi de
des de temps raisonnablement longues, il est recom-
pointe - Partie 7: Dimensions des plaquettes sans
mande que les organismes d'essai se procurent des
trou de fixation.
quantities suffisamment importantes de materiau de
référence pour couvrir leurs besoins B long terme.
IS0 9361-2: 1991, Plaquettes amovibles pour outils
coupants - Plaquettes en ceramique avec arrondi de
pointe - Partie 2: Dimensions des plaquettes avec
trou de fixation cylindrique.
4.2 Conditions standards de la pièce
La calamine ou la peau de moulage doit être enlevee
3 Définitions
avant l'essai par des passes d'ecroûtage, sauf lors-
Qu'on étudie l'influence de la calamine.
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
les definitions suivantes s'appliquent.
La surface de I'épaulement déformee plastiquement,
c'est-à-dire la ((surface coupeeu ou toute autre sur-
3.1 usure de l'outil: Changement, lors de la coupe,
face brunie ou anormalement écrouie sur la pièce
de la forme de l'outil par rapport B sa forme initiale,
susceptible d'entrer en contact avec l'outil, doit être
resultant de la perte progressive de materiau de l'outil
enlevee avant l'essai avec un outil d'ecroûtage bien
ou de deformation.
affûté, afin de réduire au maximum les deformations
résiduelles internes dues à l'essai précedent. Cela ne
3.2 mesure de l'usure de l'outil: Dimension B me-
comprend toutefois pas l'enlèvement de la couche
surer pour indiquer la valeur de l'usure.
superficielle écrouie normalement, produite par les
passes de l'outil.
3.3 critère de durée de vie de l'outil: Valeur limite
prédéterminée de la mesure de l'usure d'un outil ou
Le rapport de la longueur de la pièce B son diamètre
apparition d'un phhomène.
ne doit Das être swérieur au ramort minimal occa-
sionnant un broutage. L'essai doit être interrompu
3.4 durée de vie de l'outil: Temps de coupe ne- quand le broutage se produit. Un rapport
longueur/diamètre supérieur B 1 O n'est pas recom-
cessaire pour atteindre le critère de duree de vie de
l'outil. mande.
La durete du materiau B usiner doit être determinée
sur toute la section d'une des extremites des barres
4 Pièce
ou tubes d'essai.
Lorsque des variations de dureté significatives sont
4.1 Matériau de la pièce
prévisibles, des mesurages doivent être faits pour
s'assurer que les valeurs sont B l'intérieur des limites
En principe, les organismes d'essai sont libres de
prescrites.
choisir les matériaux de piece en fonction de leurs
interêts propres. Cependant, afin d'augmenter la II convient que l'emplacement des points de mesure
comparabilité des résultats entre organismes d'essai, et la methode de mesurage soient notés dans le rap-
l'utilisation de l'un des matériaux de reference, acier port d'essai. Il est recommande que les karts de
C 45 suivant I'ISO 683-7 ou fonte nuance 25 suivant durete pour un lot de matériau soient aussi faibles que
I'ISO '1 85, est recommandée. Des spécifications plus possible. Une valeur realiste pour les matériaux de
precises sur ces matériaux sont données dans I'an- réference et les materiaux similaires est f 5 % de la
nexe B. valeur moyenne.
IS0 3685:1993(F)
mande que les organismes d'essai se procurent des
L'essai de coupe ne doit être realise que dans la plage
quantites suffisamment importantes de materiau
de diamètres où la durete est comprise dans les limi-
tes prescrites. d'outil de reference pour couvrir leurs besoins à long
terme.
II est recommande de proceder à une analyse metal-
lographique quantitative (microstructure, taille des II est recommande que les materiaux d'outil de refe-
grains, nombre d'inclusions, etc.) du materiau à usi- rence n'aient ni revêtement ni traitement de surface.
ner, ou sinon, de joindre au rapport d'essai des mi-
Si le matériau d'outil lui-même, le revêtement ou le
crographies de ce materiau. Le grossissement doit
il
traitement de surface est la variable d'essai,
être compris entre x 100 et x 500.
convient que la classification du materiau, ses pro-
Les essais d'usinage realises sur des elements de prietés physiques, sa microstructure, sa durete et le
fabrication doivent utiliser les dispositifs de fixation procede de mise en œuvre soient notes en detail dans
normale ment em p I oyes. le rapport d'essai.
Le mandrin et la broche doivent être stables et bien
equilibres (pour une methode d'kquilibrage, voir
5.1.1 Acier rapide
IS0 1940-1). Lors de la fixation de la pièce entre le
mandrin ou le plateau et la contre-pointe, il faut eviter
II convient que l'acier rapide de reference soit en acier
toute flexion de la pièce.
non revêtu sans cobalt (S 2 et S 4) ou avec cobalt
(s 8 et s 11) conforme ['Is0 4957.
Pour les diamètres superieurs à 90 mm, il est recom-
mande d'utiliser un plateau.
II est recommande de prévoir un trou de centrage de
5.1.2 M6tal-dur
diamètre 6,3 mm avec un chanfrein de protection à
120" d'après I'ISO 2540.
II convient que le metal-dur de reference appartienne
aux groupes d'application IS0 P 10 pour l'usinage de
l'acier ou K 10 pour l'usinage de la fonte conformé-
ment à I'ISO 513.
5 Outil
Du fait que les nuances de metal-dur, pour un même
En Principe, ISO, peuvent varier d'un fabricant
les organismes d'essai sont libres de groupe d'application
choisir les outils d'essai en fonction de leurs interêts à l'autre et qu'il est peu probable qu'elles soient
propres. Cependant, afin d'augmenter la com- comparables, il est recommande de choisir une
parabilite des resultats entre organismes d'essai, nuance d'un fournisseur comme nuance de reference.
l'utilisation de l'une des formes d'outil de reference
et de l'un des materiaux d'outil de reference, specifies
ci-après, est recommandée.
5.1.3 Céramiques
II doit s'agir de nuances disponibles commer-
5.1 Matériau d'outil
cialement. La composition et les proprietes physiques
doivent être notees dans le rapport d'essai de la façon
Pour tous les essais de coupe, dans lesquels le ma-
la plus d6tailllee possible.
tériau d'outil n'est pas la variable d'essai, l'investi-
gation doit être faite avec un materiau de référence Les ceramiques de réference doivent être
approprie, à definir par l'organisme d'essai.
a) constituees d'oxyde d'aluminium (A1203) pour au
En principe, les organismes d'essai sont libres de
moins 70 %, et d'autres materiaux durs tels que
choisir les materiaux d'outil en fonction de leurs inté-
l'oxyde de zirconium (ZrO,), le carbure de titane
la
rêts propres. Cependant, afin d'augmenter
(TIC) ou le nitrure de titane (TIN);
comparabilite des resultats entre organismes d'essai,
l'utilisation de l'un des matériaux de reference, speci-
b) constituees de nitrure de silicium (Si3N,) pour au
fies dans ce paragraphe, est recommandee.
moins 90 %, avec additions d'oxyde d'yttrium
(Y,O,) et/ou d'oxyde d'aluminium (A1203).
Les materiaux d'outil peuvent varier à I'interieur des
specifications, ce qui affecte la performance. Pour
minimiser de tels problèmes, il convient que la livrai-
5.1.4 Autres matériaux d'outils
son d'un materiau d'outil, specific de façon precise,
soit discutee avec le fournisseur pour garantir la plus
Lorsque le materiau de l'outil est la variable de l'essai,
grande uniformite possible.
sa classification et, si possible, sa composition chimi-
Afin de pouvoir comparer les resultats sur des perio- que, sa durete et sa microstructure doivent être no-
des de temps raisonnablement longues, il est recom- tees dans le rapport d'essai.
IS0 3685:1993(F)
5.2 Géométrie de l'outil a) valeurs des angles de l'outil et des angles en tra-
où la
vail correspondants (spécifiees dans le cas
vitesse d'avance est nulle, comme indiqué dans le
5.2.1 Géométrie de la partie coupante de l'outil
tableau 1);
La geométrie de la partie coupante de l'outil est defi-
condition de l'arête: normalement affûtee, arrondie
b)
à I'ISO 3002-1.
nie conformement
pour former un rayon donné ou chanfreinée (les
La figure 1 montre les angles necessaires à la défini- largeurs et les angles de toutes les facettes de la
tion de l'orientation des arêtes, des faces de coupe face de coupe ou de d6pouille).
et de depouille d'un outil de coupe à partie active
unique.
5.2.2 Géométrie standard de l'outil
5.3 Conditions standards de l'outil
Tous les essais de coupe dans lesquels la géométrie
5.3.1 Type et dimensions de l'outil
de l'outil ne constitue pas la variable doivent s'effec-
tuer en utilisant l'une des geométries d'outil figurant
Un outil d'ébauche droit doit être utilisé.
dans le tableau 1. Dans le cas d'outils en métal-dur et
en ceramique, ceux-ci doivent être du type à plaquette
La section de queue h, x b des porte-plaquette,
fixee mecaniquement. Les outils à plaquette brasee
conformément à I'ISO 5610. doit être:
ou collée ne doivent pas servir d'outils de reference.
25 mm x 16 mm pour les outils monobloc en acier
L'outil doit être correctement placé sur la machine.
rapide;
Cela s'obtient en plaçant la pointe au centre et la
queue de l'outil perpendiculairement à l'axe de rota-
25 mm x 25 mm pour les metaux-durs;
tion de la piece à usiner. Pour les outils coupants en
metal-dur utilises pour l'usinage de l'acier et d'alliages
32 mm x 25 mm pour les céramiques.
similaires uniquement, l'arête doit avoir un rayon r,, tel
que,
La distance entre la pointe de l'outil et la face du
porte-outil sur le tour (porte-à-faux) doit être de
si Y, = 0,4 mm, r, = 0,02 mm a 0,03 mm;
25 mm.
si r, > 0,4 mm, r,, = 0,03 mm à 0,05 mm.
Les plaquettes en metal-dur doivent être de forme
carree, de grandeur 12,7 mm et d'epaisseur
Les conditions d'arête pour les ceramiques doivent
4,76 mm pour un angle de coupe négatif et 3,18 mm
être conformes à la vue agrandie de la figure 1. Les
pour un angle de coupe positif (voir IS0 883).
valeurs de r,, doivent être celles obtenues par recti-
fication et doivent être notees dans le rapport d'essai.
Les plaquettes en céramique, conformément à
I'ISO 9361-1 et à I'ISO 9361-2, doivent être de forme
Tous les autres outils de coupe doivent être utilisés
carree, de grandeur 12,7 mm et d'épaisseur
avec l'arête normalement affûtee, produite par les
4,76 mm.
operations de rectification ou de finition indiquees en
5.3.5.
5.3.2 Tolérances
5.2.3 Autres géométries d'outil
La tolérance pour tous les angles d'outil est de
k 0,5" (30'), pour l'outil complet.
Les alliages particulibrement difficiles 4 usiner, tels
à base de nickel et materiaux refrac-
que materiaux
L'angle entre une tangente à l'arrondi de pointe et les
taires, peuvent necessiter une derogation à la geo-
arêtes principale ou secondaire, à leur point de rac-
métrie standard de l'outil, mais seulement dans le cas
cordement, doit être inférieur ou égal à 5" (voir
où il est impossible d'utiliser la géometrie standard
figure 2).
de l'outil. Dans ce cas, ou si la geometric de l'outil est
la variable d'essai, les informations suivantes doivent
La tolerance sur le rayon de pointe (r,) est de
être indiquees dans le rapport d'essai:
L- 0,l x r,.
IS0 3685:1993(F)
Dimensions en millimbtres
Figure 1 - Illustration des angles de l'outil
Tableau 1 - Angles d'outil standard
Angles en degrés
Angle Angle de
Materiau Angle de pointe
Angle de coupel) DBpouillel) de d'inclinaison direction d'arête
de l'outil
d'outil de l'outil l'outil
d'arête de l'outil de l'outil
Y a As Kr Er
Acier rapide 25 8 O 75 90
+6 5 O 75 90
Méta I-d u r
-6 6 -6 75 90
Céramique -6 6 -6 75 90
IS0 3685: 1993(F)
IS0 3002-1 :1982, paragraphes 4.1.1 et 4.1.3) et les
axes fixes de position de la machine X, et Z, (voir
IS0 3002-2:1982, paragraphe 2.2) est de 5 0,5'. En
pratique, cette condition est satisfaite si, la pointe de
l'outil étant à hauteur de la ligne des centres à
k 0,25 mm, l'avance de l'outil à partir d'un point de
réference fixe ne produit pas une déviation de la sur-
face superieure (parallèle au plan d'appui) et de la
surface laterale (parallkle au plan Pp) de la queue de
à k 0,4 mm par 50 mm d'avance
l'outil superieure
(voir figure 3).
Les tolérances des plaquettes en metal-dur et en cé-
ramique doivent correspondre à la classe G, confor-
mement à I'ISO 1832, exception faite des indications
ci-dessus.
5.3.3 Fini de l'outil
Angle de raccordement
La rugosite, Ra, des faces de coupe et de dépouille
Figure 2, - Détail de l'arrondi de pointe de l'outil ne doit pas excéder 0,25 pm (mesurée
conformément à I'ISO 468).
Le defaut de planeit6 de la face d'appui des plaquet-
La tolerance de parall6lisme entre le plan de reference
tes ne doit pas être superieur à 0,004 mm, excepté
de l'outil P, et le plan vers I'arrikre de l'outil P, (voir
au voisinage immediat des arêtes.
Dimensions en millimètres
/YPLan pr
+ Zm
Plan P,
+ 0,s' (OU - 0,5')
Figure 3 - Tolérance de parallélisme
IS0 3685:1993(F)
L'arête des outils en acier rapide ne doit avoir ni ba- La hauteur du brise-copeaux, la distance du brise-
vure ni morfil. Ces defauts peuvent être enleves par copeaux et le mode de fixation de la plaquette doivent
un leger passage à la pierre des faces de coupe et de être portes sur le rapport d'essai (voir 5.3.7).
dépouille de l'outil.
Chaque arête à utiliser pendant l'essai doit être exa- 5.3.5 Affûtage de l'outil en acier rapide
minee avec un grossissement minimal de x 10 pour
deceler les defauts visibles tels que: 6caillages ou
II convient que l'ordre des operations, les types de
fissures. Ces defauts doivent si possible être corriges,
meule, les conditions de coupe et les procedures re-
sinon l'outil ne doit pas être utilise.
commandees soient obtenues auprbs des fabricants
de meules.
Pour les outils ayant un angle de coupe positif, chaque
5.3.4 Porte-plaquette
pointe successive doit être plus basse que la prece-
dente. La diminution de hauteur de pointe ne doit pas
Pour les essais de coupe, les porte-plaquette doivent
depasser 5 mm, sinon une nouvelle face de coupe
remplir les conditions 6noncees ci-aprbs.
doit être meulee à la hauteur initiale.
La géometrie doit être celle indiquee dans le
II convient que la direction de coupe de la peripherie
tableau 1.
active de la meule soit approximativement perpendi-
culaire à l'arête principale de l'outil, et dans le sens
La tolérance sur les angles du porte-plaquette equip6
qui s'bloigne de l'arête principale vers la surface de
k 0,5" (30') et celle du porte-
de sa plaquette est de
l'outil à meuler.
plaquette seul de * 0,2" (12').
II y a danger de surchauffe, particulibrement lorsque
L'angle du logement de la plaquette amovible sur le
la machine à meuler ne permet pas un contrôle parfait
porte-plaquette doit être tel que specifid B la figure4.
du reglage de la profondeur et de l'avance. La sur-
chauffe provoque generalement une coloration par
oxydation. Même si cette coloration n'est par Bvi-
dente, la surchauffe peut influer sur la durete. En
consequence, une verification de la durete doit être
effectuee.
Aprbs reaffûtage, la duret6 de l'outil doit être mesuree
sur la face de depouille ou sur la face de coupe aussi
prbs que possible de l'arête. La dureté doit corres-
pondre A celle du materiau de l'outil mesuree prbc6-
demment. Si cette valeur de durete n'est pas obtenue
Plaquette amovible
aprbs reaffûtage, un autre affûtage ou un taillage doi-
I I
vent être effectues jusqu'à ce que la durete desiree
soit obtenue.
Porte-plaquette
-ILI
5.3.6 Métal-dur, céramique
Figure 4 - Tolérances sur l'angle de la plaquette
Ces plaquettes doivent être utilisees dans leurs
et de son logement
conditions de livraison, et ne doivent pas être r6affÛ-
tees.
Les porte-plaquette doivent être en acier d'une r6sis;
5.3.7 Brise-copeaux
tance minimale à la traction de 1 200 N/mm
(1 200 MPa).
Les brise-copeaux ne doivent pas être utilises sur les
outils en acier rapide, à moins qu'ils ne constituent la
La tolerance de planeité de la surface d'appui du
variable d'essai ou qu'il soit necessaire de briser le
porte-plaquette est de 0,l mm sur toute la longueur
copeau. L'emploi d'un brise-copeaux est admis pour
la largeur du porte-plaquette.
et
les essais sur outils en metal-dur ou en ceramique où
il constitue souvent un facteur de seCurit6 indispen-
La tolérance de plankite des surfaces du porte-
sable.
plaquette supportant la plaquette ou des cales est de
0,Ol mm.
Le brise-copeaux doit reposer B plat sur la plaquette
amovible. Le defaut de planeit6 de la face du brise-
La partie inferieure de la plaquette amovible ne doit
copeaux en contact avec la plaquette ne doit pas ex-
pas depasser la surface de support du porte-plaquette
0,004 mm.
de plus de 0,3 mm (voir figure5). ceder
IS0 3685:1993(F)
Dimensions en millimètres
A-A A
Intersection de Ps et An
Point considere du brise-copeaux
Face active du brise-copeaux
Point considere de L'arete
Systerne de fixation
Angle du brise-copeaux -
Figure 5 - Dépassement de la plaquette et brise-copeaux
L'angle du brise-copeaux ,oBy (voir figure 5) est l'angle
6 Liquide de coupe
entre la ligne d'intersection du brise-copeaux avec la
face de coupe de l'outil et la partie droite de l'arête
principale. Cet angle peut varier en fonction du mate- Un liquide de coupe doit être utilise lors du tournage
riau de la pièce de façon B obtenir une forme de co- de pièces en acier avec des outils en acier rapide sauf
peau acceptable et afin de guider la direction du lorsque les outils en acier rapide sont essayés avec,
copeau vers la pièce ou vers I'exterieur de la pièce, comme critère de duree de vie, la defaillance brutale
voir IS0 3002-1:1982, paragraphe 7.5. L'angle de (voir 8.2.1 ),
taillant du brise-copeaux (ag), c'est-&-dire l'angle entre
la face active du brise-copeaux et la face de coupe de Lors du tournage de pièces en acier avec des
l'outil doit être compris entre 55" et 60". metaux-durs ou des ceramiques, il convient nor-
malement de ne pas utiliser un liquide de coupe.
La distance du brise-copeaux I,, est choisie de ma-
nière B donner une forme acceptable aux copeaux Lors du tournage de la fonte, l'utilisation de fluides de
(voir figure 5). La distance reelle du brise-copeaux doit
coupe n'est pas recommandée.
être notee dans le rapport d'essai.
Le liquide de coupe doit être clairement specifié soit
Pour les outils en ceramique, la distance IBn ne peut par sa marque commerciale, soit par la composition
pas être trop faible du fait du risque d'6crasement de en elements actifs, la concentration reelle, la dureté
I 'arête. de l'eau (lorsqu'elle sert de diluant) et le pH de la so-
lution ou de I'emulsion.
NOTE 2 II convient d'attirer l'attention sur le fait que le
cratere peut varier suivant que l'on utilise ou non un brise-
Lorsqu'un liquide de coupe est utilise, il convient de
copeaux.
diriger le jet du liquide de coupe vers la partie active
de l'outil.
IS0 3685:1993(F)
II est recommandé que son débit ne soit pas inférieur
à 3 I/min ou B 0,l I/min par centimetre cube de métal
Tableau 3 - Limites des autres conditions de
enlevé en 1 min, en retenant la valeur la plus élevée.
coupe
II convient de noter dans le rapport d'essai le diametre
de l'orifice, le débit et la température du réservoir.
I de I 2 fois le rayon de pointel)
minimale
Profondeur de passe
1 O fois l'avance
I maximale
7 Conditions de coupe
Avance maximale 0,8 fois le rayon de pointe
7.1 Conditions de coupe standards
mesurage de l'usure de l'outil plus difficile et moins
Pour tous les essais de coupe dans lesquels l'avance,
f, la profondeur de passe, ap, ou le rayon de pointe,
r,, ne constituent pas les variables principales de I'es-
sai, les conditions de coupe doivent correspondre à
une ou plusieurs combinaisons énumérées dans le
tableau 2.
7.3 Vitesse de coupe
La vitesse de coupe, en metres par minute (m/min),
doit être déterminée sur la surface de la piece à usi-
ner, et non sur le diametre résultant de coupe, c'est-
Condition de coupe ABCD
la surface engendrée. De plus, la vitesse de
à-dire
coupe doit être mesurée une fois l'outil en prise sur
Avance, f, mm/tr 0,l
0,25 0,4 0,63
la piece de maniere à tenir compte de la perte de vi-
Profondeur de passe, up, mm 1
2,5 2,5 2,5
tesse due à la coupe.
Rayon de pointe, r,, mm 0,8 0,8 1,2
0,4
Pour chaque condition de coupe, au moins quatre vi-
tesses de coupe différentes doivent être choisies sauf
pour les céramiques pour lesquelles trois vitesses
suffisent du fait de la consommation de matériau. En
La tolérance sur l'avance doit être T: % (conformé-
général, les vitesses de coupe doivent être choisies
ment B I'ISO 229).
de façon telle que la durée de vie de l'outil à la vitesse
la plus élevée ne soit pas inférieure à 5 min, ou
La tolérance sur la profondeur de passe doit être de
2 min dans le cas des céramiques.
* 5%.
Pour l'usinage de matériaux coûteux, la durée de vie
La géométrie de l'arête au rayon de pointe est définie
peut être réduite, mais elle ne doit pas être inférieure
en 5.3.2.
à 2 min.
NOTE 3 Les designations utilisees sont conformes b
Pour obtenir des points correctement espacés sur la
I'ISO 3002-3.
courbe vitesse de coupe-durée de vie de l'outil, il est
recommandé que les vitesses de coupe successives
soient dans un rapport constant qui corresponde sen-
siblement à un doublement de la durée de vie de
7.2 Autres conditions de coupe l'outil. Les rapports peuvent être choisis dans une
série géométrique de nombres normaux, donnée
dans I'ISO 3 et/ou I'ISO 229.
Lorsqu'il n'est pas possible de choisir une des condi-
la pro-
tions de coupe standards ou lorsque l'avance,
À titre de lignes directrices, les rapports de vitesse
fondeur de passe ou le rayon de pointe représente la
suivants peuvent être utilisés:
variable de l'essai, il est recommandé de ne faire va-
rier qu'un parametre à la fois et de choisir les valeurs
outils en acier rapide: 1 ,O6
à l'intersection des avances et profondeurs de passe
spécifiées, à l'intérieur des aires triangulaires de la fi-
outils en métaux-durs: 1,12
gure 6. Les limites des aires triangulaires sont définies
dans le tableau3.
céramique: 1,25
IS0 3685:1993(F)
Rayons de pointe, mm
a,/f
rr,= 0.4 1 - ,
I
6,3
3,15
Conditions de coupe standards
E 2,5
al
1.6
n
8 1.25
L
U 21
2 0,8
e
a 0.63
0,5
0.4
0.32
0,25
0.2
Figure 6 - Limites des conditions de coupe
Suivant l'endroit où la deterioration se produit sur
8 Critères de durée de vie et mesurage
l'arête, differentes valeurs peuvent être acceptées.
de l'usure de l'outil
La présente Norme internationale recommande de
determiner la vie de l'outil en retenant la deterioration
8.1 Introduction en forme d'usure.
Dans les situations pratiques d'atelier, le moment où Lorsque plus d'un type d'usure devient mesurable, il
convient d'enregistrer chacun d'eux, et la fin de vie
un outil cesse de produire des pieces de dimension
de l'outil est atteinte lorsque l'une quelconque des li-
et de qualité de surface desirees determine la fin de
la durde de vie utile de l'outil. La periode s'ktendant mites d'usure est obtenue.
jusqu'au moment où l'outil est incapable de couper
davantage peut aussi être considerbe comme duree La quantite de materiau d'essai requise et le coût des
utile de l'outil. Cependant, les raisons pour lesquelles essais dependent de la valeur numerique d'usure de
on pourra considerer que les outils ont atteint la fin l'outil utilisee pour determiner la duree de vie. Si la
de leur duree de vie utile seront différentes dans valeur limite est trop elevée, le coût d'obtention des
chaque cas, en fonction des conditions de coupe, etc. resultats peut être excessif en regard de la valeur de
ces résultats. Si la valeur limite est trop faible, le ré-
Pour augmenter la signification et la comparaison des
sultat obtenu peut être non significatif puisqu'il peut
resultats d'essais, il est essentiel que la duree de vie
être determiné durant les étapes initiales du develop-
de l'outil soit definie comme le temps de coupe total
pement de l'usure en fonction des conditions d'essai.
de l'outil pour atteindre une valeur specifiee de critere
de duree de vie.
IS0 3685:1993(F)
a) largeur maximale de l'usure en depouille
8.2 Critères de durée de vie
VB, max. = 0,6 mm, si l'usure en depouille est ir-
Le mode d'usure qui semble contribuer princi- reguliere dans la zone B;
palement à la fin de la duree de vie utile de l'outil dans
la série d'essais considerbe doit servir de lignes di- b) largeur moyenne de l'usure en depouille
rectrices pour le choix du critere, parmi ceux qui sont VB, = 0,3 mm, si l'usure en depouille est consi-
indiques ci-après. Le type et la valeur du critere utilise déree comme reguliere dans la zone B;
doivent être notes dans le rapport d'essai. Si le mode
il est possible c) profondeur du cratere KT, en millimètres, donnee
d'usure predominant n'est pas evident,
par la formule
d'utiliser soit deux critères donnant deux courbes
vc-Tc, soit un critere mixte donnant une courbe vc-Tc
KT = 0,06 + 0,3f
brisee (voir figure 7).
où f est exprime en millimètres par tour; pour les
8.2.1 Critères usuels pour les outils en acier
avances standards, cela aboutit aux valeurs de KT
rapide (voir figure 8)
donnees dans le tableau 4 lorsque KT est pris comme
critère;
Les criteres le plus generalement utilises pour les
outils en acier rapide sont les suivants:
a) largeur maximale de l'usure en depouille
Tableau 4 - Valeurs de KT
VB, max. = 0,6 mm, si l'usure en depouille est ir-
reguli&re, rayee, ecailke ou fortement striee dans
Avancef, mm/tr 0,25 0,4 0,63
la zone B:
Profondeur du cratere KT, mm 0,14 0,18 0,25
b) largeur moyenne de l'usure en depouille
VB, = 0,3 mm, si l'usure en depouille est consi-
la zone B;
déree comme reguliere dans
c) défaillance brutale.
d) la distance l'avant du cratere, reduite à une va-
leur KF = 0,02 mm (voir figure8);
8.2.2 Critères usuels pour les outils en métal-dur
(voir figure 8)
e) le cratere debouche au niveau de l'arête secon-
daire, provoquant un pietre fini de la surface usi-
Les criteres le plus generalement utilises pour les
outils en metaux-durs sont les suivants: née.
C
.-
E
profondeur du cratere KT
I2
d
c
al
-0
al
.-
>
al
U
al
Courbe
PI L
O
Critere : largeur de l'usure en deDouille
Vitesse de coupe vc, rn/rnin
Figure 7 - Courbe bris6e vc-Tc, usures en dépouille et en cratère combinees (Échelles logarithmiques)
IS0 3685:1993(F)
Dimensions en millimètres
A-A
VI
n
Usure en deDouille-
C
CI
a
Cratere
VBB rnax
il
I'A
4 =I i H
Usure en
__
entaille
N
KF = distance h l'avant du cratere
KB = largeur du cratere
KM= distance du centre du cratere
KT= profondeur du cratere
(voir article C.4)
Figure 8 - Quelques types d'usure d'outils de tournage
IS0 3685:1993(F)
NOTES La zone N s'&end au-del8 de la zone de contact entre
l'outil et l'arête sur environ 1 mm 8 2 mm le long de
entaille est nor-
4 II convient de noter que l'usure en
l'arête principale. L'usure est de type en entaille.
malement due 8 une action chimique et se produit 8 I'ext6-
rieur de la zone de contact physique entre l'outil et la pibce,
La largeur de l'usure en depouille VB, doit être me-
B la fois le long de I'ar&te principale et dans une moindre
suree dans la zone B sur le plan d'arête de l'outil Psl)
mesure le long de I'argte secondaire. Dans les deux cas,
perpendiculairement 8 l'arête principale. La largeur de
l'usure en entaille affecte sirnultanement la face de coupe
l'usure en depouille doit être mesuree 8 partir de
et la face de depouille.
l'arête principale initiale.
5 Il convient de distinguer l'usure en entaille, qui dans
La profondeur KT du cratère doit être mesuree
certains cas peut provoquer la defaillance brutale, de l'usure
comme la distance maximale entre le fond du cratère
abrasive VBA qui se produit le long de I'argte coïncidant avec
et la face de coupe initiale dans la zone B.
la surface de la pibce. L'usure en entaille est souvent pro-
voquke par des effets d'6crouissage de la piece par la passe
Des explications compkmentaires sont donnees dans
Dr6c6dente de l'outil.
l'annexe C.
8.2.3 Critères usuels pour les outils en ceramique
(voir figure 8)
9 Équipement
Les critères le plus géneralement utilises pour les
ceramiques sont les suivants:
9.1 Machine-outil
a) largeur maximale de l'usure en depouille
Le tour sur lequel s'effectue l'essai doit être de
VB, Max. = 0,6 mm, si l'usure en depouille est ir-
8 vibrer
construction rigide et tel qu'aucune tendance
rkgulière dans la zone B;
ou fl6chir anormalement ne soit constatee en cours
d'essai (le degr4 d'kquilibrage G 6.3 conformement 8
b) largeur moyenne de l'usure en depouille
I'ISO 1940 est recommande).
VB, = 0,3 mm, si l'usure en depouille est consi-
deree comme regulière dans la zone B.
La machine-outil utilisée pour l'essai doit être Bquipee
d'une commande avec variation continue de la vitesse
8.2.4 Autres critères couvrant toute la gamme des vitesses 8 utiliser.
Ce facteur est essentiel en tournage, pour pouvoir
Les critères definis en 8.2 sont generalement suffi-
maintenir la même vitesse de coupe malgr6 la dimi-
sants pour le tournage de l'acier ou de la fonte.
nution du diamètre 8 chaque passe.
Les raisons de selection et de choix d'autres critères
Une commande 8 vitesse variable permet en outre la
pour des cas spéciaux sont examinees dans
predetermination precise des vitesses de coupe et
l'annexe C.
reduit le temps necessaire 8 l'obtention d'une courbe
complète de duree de vie de l'outil.
8.3 Mesurage de l'usure de l'outil
Des particules adherant 8 la face de depouille direc- 9.2 Autre équipement
tement sous la plage d'usure peuvent donner I'im-
pression d'une largeur plus importante de la plage
L'kquipement suivant est necessaire pour des mesu-
d'usure. Un depôt dans le cratère peut également
rages specifiques et doit être assez precis compte
donner des valeurs de profondeur du cratère inferieu-
tenu des tolerances prescrites dans la présente
res. Les dechets doivent être enleves avec soin mais
Norme internationale:
l'on ne pourra employer de décapant chimique qu'à la
fin de l'essai. - un appareil pour mesurer avec précision la géo-
metrie de l'outil;
Pour les mesurages de l'usure, l'arête principale est
divisee en quatre zones comme le montre la figure8.
- un projecteur de profil pour la vérification des
pointes de l'outil;
La zone C est la partie courbe de l'arête 8 la pointe
de l'outil.
- un chronomètre pour enregistrer le temps de
coupe;
B est la partie droite restante de l'arête, entre
La zone
la zone C et la zone A.
- un microscope oculaire équip6 d'un dispositif mi-
La zone A est le quan de la longueur usee b de l'arête crometrique ou d'un appareil destine au contrôle
B I'oppos6 de la pointe de l'outil. des outils pour mesurer l'usure en d6pouille;
1) La plan d'argte de l'outil P, est le plan contenant l'ar&te principale et la direction supposee de coupe.
IS0 3685:1993(F)
- un comparateur à cadran muni d'un palpeur d'en- machine-outil avec, en plus, les précautions particu-
viron 0,2 mm de diametre B la pointe pour mesurer lières à prendre, la surveillance et les mesurages à
la profondeur du cratere; effectuer.
- une table X - Y est recommandée pour obtenir des Davantage de détails sur les mesurages et les pré-
mesures plus précises de l'usure de l'outil; cautions à prendre sont don& en divers endroits de
la présente Norme internationale.
- un dispositif d'enregistrement si l'enregistrement
du profil du cratere est désiré; Avant de commencer l'essai, s'assurer que le tour, la
piece et les outils remplissent les conditions de la
- un appareil d'essai de dureté pour mesurer la du- présente Norme internationale. Remplir la fiche tech-
reté de la piece et d
...
Frequently Asked Questions
ISO 3685:1993 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Tool-life testing with single-point turning tools". This standard covers: Specifies recommended procedures for tool-life testing with high-speed steel, cemented carbide and ceramic single-point turning tools used for turning steel and cast iron workpieces. Establishes specifications for the following factors of tool-life testing: workpiece, tools, cutting fluid, cutting conditions, equipment, assessment of tool deterioration and tool life, test procedures and the recording, evaluation and presentation of results.
Specifies recommended procedures for tool-life testing with high-speed steel, cemented carbide and ceramic single-point turning tools used for turning steel and cast iron workpieces. Establishes specifications for the following factors of tool-life testing: workpiece, tools, cutting fluid, cutting conditions, equipment, assessment of tool deterioration and tool life, test procedures and the recording, evaluation and presentation of results.
ISO 3685:1993 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 25.100.10 - Turning tools. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
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