ISO 3685:1977

NOR M E INTERN ATID NALE 3685
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION *MEXnYHAPOnHAR OPïAHM3AUMR Il0 CTAHLIAPTI13AUACI.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Essais de durée de vie des outils de tournage à partie active
unique
Tool-life testing with single-point turning tools
Première édition - 1977-05-15
~~
-
U
-
CDU 621.941 .O25 : 620.178.3 Réf. no : IS0 3685-1977 (F)
h
k
Descripteun : outil, outil de coupe, outil de tour, travail du métal, essai, essai de coupe, essai de fatigue, essai d'usure, durée de vie, usure,
conditions d'essai, matériel de reference, résultats d'essai, fiche technique.
s
m
z
Prix base sur 40 pages
AVANT-PROPOS
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de 1'60. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme internationale IS0 3685 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 29, Petit outilage, et a été soumise aux comités membres en avril 1975.
Les comités membres des pays suivants l'ont approuvée :
Afrique du Sud, Rép. d' Italie Suisse
Allemagne Mexique Tchécoslovaquie
Australie Pays-Bas Turquie
Belgique Pologne U.R.S.S.
Espagne Portugal U.S.A.
Roumanie Yougoslavie
France
Hongrie Royaume-Uni
Israël Suède
Les comités membres des pays suivants l'ont désapprouvée pour des raisons
techniques :
Autriche
Japon
O Organisation internationale de normalisation, 1977
Imprimé en Suisse
II
SOMMAIRE Page
O Introduction . 1
1 Objet et domaine d'application . 1
2 Références . 1
3 Pièceàusiner . 2
3.1 Matériaux . 2
3.2 Conditions ((standard)) de la pièce à usiner . 3
4 Outil . 3
4.1 Matériau . 3
4.2 Géométrie de l'outil . 4
4.3 Conditions ((standard)) de l'outil . 5
5 Liquidedecoupe . 7
5.1 Liquide de coupe de référence . 7
5.2 Autres liquides de coupe . 7
5.3 Conditions «standard» du liquide de coupe . 7
6 Conditions de coupe . 7
6.1 Conditions ((standard)) de coupe . 7
6.2 Autres conditions de coupe . 8
6.3 Vitessedecoupe . 8
7 Critères de durée de vie de l'outil et mesurage de l'usure de l'outil . 8
7.1 Critères de durée de vie de l'outil . 8
7.2 Mesurage de l'usure de l'outil . 11
8 Equipements . 11
8.1 Machine.outi1 . 11
8.2 Autres équipements . 11
9 Essai de durée de vie de l'outil - Mode opératoire . 12
10 Enregistrement et exposé des résultats . 13
10.1 Essais de durée de vie de l'outil . 13
10.2 Fiches techniques et diagrammes . 14
10.3 Evaluation des résultats de la durée de vie de l'outil . 14
Annexes
A Informations générales . 17
B Affûtage de l'acier rapide . 18
C Usure de l'outil et critères de durée de vie de l'outil . 20
D Fiches techniques . 23
E Essai préliminaire de durée de vie de l'outil . 26
F Evaluation des résultats de durée de vie de l'outil . 27
G Formes des copeaux . 41
...
III
II
U
e
a
IS0 3685-1977 (F)
NORME INTERNATIONALE
Essais de durée de vie des outils de tournage à partie active
unique
I
O INTRODUCTION Si, pour certaines raisons, il est nécessaire de s'écarter des
spécifications données dans la présente Norme interna-
Les essais de durée de vie des outils, réalisés depuis au moins
tionale, il doit en être fait mention de facon détaillée dans
75 ans, se développent à une rapidité extraordinaire, mais
le procès-verbal.
suivant des conditions de coupe variées et des méthodes
d'essai qui n'ont que peu de rapports les unes avec les autres. NOTE - La présente Norme internationale ne constitue pas
I)
il est donc utile de normaliser des conditions d'essai de un essai de réception et il ne convient pas de l'utiliser
durée de vie des outils qui puissent être appliquées non comme telle.
seulement dans les laboratoires, mais aussi dans les ateliers
de fabrication.
1 OBJET ET DOMAINE D'APPLICATION
Les conditions d'essai ont été spécifiées de telle façon que
les différents facteurs qui affectent les résultats puissent
La présente Norme internationale établit les spécifications
être suffisamment bien maîtrisés, et cela de facon simple et
relatives aux facteurs suivants d'essai de durée de vie des
pratique.
outils de tournage à partie active unique : pièce à usiner,
outil, liquide de coupe, conditions de coupe, usure de
La présente Norme internationale a été établie de manière
l'outil et durée de vie de l'outil, équipement, mode opé-
a pouvoir être appliquée directement aux essais industriels
ratoire des essais, enregistrement, compte rendu et présen-
et à la recherche. Pour cette dernière, néanmoins, les
tation des résultats.
conditions spécifiées doivent être considérées comme des
conditions minimales, une plus grande attention pouvant
De plus amples informations d'ordre général sont données
être attachée aux facteurs influant sur la dispersion des
dans l'annexe A.
valeurs de durée de vie des outils. Bien qu'ils soient norma-
lisés, un ou plusieurs paramètres d'essai peuvent devenir
z RÉFÉRENCES
des variables au cours d'un essai quelconque, s'ils sont les
grandeurs étudiées.
IS0 3, Nombres normaux - Séries de nombres normaux.
Les limites de spécification des matériaux de référence sont
IS0 80, Essai de dureté Rockwell (échelles B et C1 pour
laissées plutôt larges pour des raisons d'ordre pratique. On
racier. 1 )
doit considérer que les résultats peuvent varier d'un lot à
l'autre. Si la reproductibilité est essentielle, des exigences
IS0 8 1, Essai de dureté Vickers pour l'acier (charges de 5
particulières doivent être débattues avec le fournisseur du
2 100 kgf).')
matériau à usiner.
ISOIR 185, Classification des fontes grises de moulage.
Les conditions d'essai spécifiées dans la présente Norme
IS0 229, Machines-outils - Vitesses et avances.
internationale conviennent particulièrement aux essais sur
acier et sur fonte. Moyennant des modifications appropriées,
ISOIR 468, Rugosité de surface.
elles peuvent cependant être adaptées aux essais sur d'autres
matériaux.
IS0 51 3, Application des carbures métalliques pour usinage
par enlèvement de copeaux - Désignation des groupes
Les conditions d'essai spécifiées s'appliquent principalement
principaux d'enlèvement de copeaux et des groupes d'appli-
aux cas où l'usure de l'outil s'effectue de manière et à une
cation.
vitesse normales. II est toutefois évident qu'elles peuvent
aussi s'appliquer à certains types d'essais de durée de vie IS0 525, Produits abrasifs agglomérés - Généralités -
accélérés.
Désignation, gammes de dimension, et profils.
En préparation. (Révision de I'ISO/R 80 et de I'ISO/R 81 .)
1 )
IS0 3685-1977 (FI
L'acier doit être désoxydé à l'aluminium et la teneur
ISO/ R 643, Détermination micrographique de la grosseur
minimale en aluminium doit être 0,Ol %. Les désoxydants
du grain austénitique des aciers.
spéciaux ne doivent pas être utilisés.
ISO/R 683/1 I I, Aciers pour traitement thermique, aciers
La teneur en azote, dépendant dans une certaine mesure du
alliés et aciers pour décolletage - Troisième partie : Aciers
mode d'élaboration de l'acier, doit être la suivante :
corroyés non alliés trempés et revenus avec une teneur en
soufre contrôlée.
Source Azote
IS0 1832, Plaquettes amovibles pour outils coupants -
Four Martin ou convertis-
0,003 à 0,006 %
Désignation - Code de symbolisation.'
seurs à l'oxygène
IS0 2854, Interprétation statistique des données - Tech-
Four à arc et procédés
0,004 à 0,008 %
niques d'estimation et tests portant sur des moyennes et des
basiques
variances.
II est nécessaire d'analyser l'acier pour déterminer la teneur
IS0 3002/1, Géométrie de la partie active des outils cou-
en azote. L'acier doit satisfaire à la condition I de
pants - Notions générales, systèmes de référence, angles de
I'ISO/R 683/11 I (analyse chimique uniquement). Les limites
l'outil et angles en travail.
des éléments et le mode de désoxydation doivent être
établis en accord avec le fabricant d'acier et les analyses de
IS0 3534, Statistique - Vocabulaire et symboles,
C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, P, S, V, Cu, AI et N requises lors de la
IS0 5479, Interprétation statistique des données - Test des
passation de la commande.
écarts de normalité. 2,
Le diamètre minimal initial des barres d'essai doit être de
100 mm, mais le diamètre réel initial doit figurer dans le
procès-verbal des résultats.
3 PIÈCE À USINER
Après coupe à longueur, la dureté Brinell des barres d'essai
doit être amenée à une valeur comprise entre 180 et 200 HB.
3.1 Matériau
La valeur réelle de la dureté doit figurer dans le procès-
verbal.
Pour tous les essais de coupe dans lesquels le matériau de
la pièce n'est pas lui-même la variable d'essai ou un para-
3.1.2 Fonte
mètre important, les recherches doivent être réalisées sur
l'un des matériaux de référence indiqués en 3.1 .l, 3.1.2 et
La fonte utilisée comme matériau de référence devra être
3.1.3. Même dans les cas d'exception cités, il est souhaitable
conforme à I'ISO/R 185, nuance 25, avec une dureté Brinell
de réaliser les essais sur un matériau de référence, afin de
de 200 à 220 HB.
permettre les comparaisons.
Si possible, le matériau suivant doit être utilisé.
Les dispositions en vue d'approvisionner un matériau de
référence bien défini doivent être discutées avec le fabricant. La microstructure dans tout le volume de chaque barre
d'essai en fonte doit consister essentiellement en une matrice
de 100 %de perlite avec lamelles de graphite comportant
3.1.1 Acier
les spécifications suivantes :
L'acier utilisé comme matériau de référence doit être un
- perlite 100 %
acier à moyenne teneur en carbone laminé à chaud et de
- carbure de fer à l'état
composition correspondant à l'acier C 45 ea, conforme à
libre 0%
I'ISO/R 683/111.
- ferrite à l'état libre 5 % maximum
- stéadite (eutectique
Si % Mn %
5 % maximum
fer-phosphure de fer)
graphite lamellaire
- graphite
0,035 max.
seulement.
0.50 0,40 0,80 0,035
3.1.3 Autres matériaux
La présence des éléments suivants en quantité excédentaire
par rapport aux valeurs maximales données ci-dessous fera
Lorsque le matériau à usiner n'est pas l'un des matériaux
rejeter l'acier comme matériau de référence.
de référence, sa nuance, sa composition chimique, ses
propriétés physiques, sa microstructure et tous autres
Ni = 0,20 %
détails sur son élaboration (laminage à chaud, forgeage,
Cr = 0,15 %
moulage, étirage à froid par exemple) ou tout traitement
Mo = 0,05 %
thermique doivent si possible être indiqués dans le procès-
v = 0,02 %
verbal.
Cu = 0,20 %
Actuellement au stade de projet. (Révision de I'ISOIR 1832-1971.)
1)
2) Actuellement au stade d'avant-projet.
IS0 3685-1977 (FI
3.2 Conditions ((standard)) de la pièce à usiner 4.1 .I Acier rapide
La calamine ou la peau de moulage doit être enlevée avant La composition du matériau de référence de l'outil doit
l'essai par des passes d'écroûtage, sauf lorsqu'on étudie être la suivante :
l'influence de la calamine.
I C% I Si % 1 Mn % 1
Le métal formant la surface de l'épaulement, c'est-à-dire
1 0.80à0.85 I 0.10à0.40 I O,lOà0,40 1
la «surface coupée)) ou toute autre surface brunie ou anor-
malement écrouie sur la pièce susceptible d'entrer en
contact avec l'outil, doit être enlevé avant l'essai avec un
I Cr % I Mo % I W% 1
outil d'écroûtage bien affûté, afin de réduire au maximum
I 4,O à4.25 I 4.75 à 5.25 I 6,O à 6,5 I
les déformations résiduelles internes dues à l'essai précédent.
Cela ne comprend toutefois pas l'enlèvement de la couche
superficielle écrouie normalement, produite par les passes I V% I P% 1 S% I
de l'outil.
1.7 à 2.1 0.03 max. 0.03 max.
I 1
Le rapport de la longueur de ia pièce à son diamètre ne doit
Le traitement thermique des barreaux préalablement recti-
pas être supérieur au rapport minimal occasionnant un
fiés doit être le suivant :
broutage. L'essai doit être interrompu quand le broutage
se produit. Un rapport longueur/diamètre supérieur à 10
Recuit : Le matériau de l'outil doit être recuit à une tempé-
n'est pas recommandé.
rature ne dépassant pas 850 OC, le refroidissement s'effec-
tuant dans le four (la vitesse de refroidissement ne doit pas,
La dureté du matériau à usiner doit être déterminée sur
si possible, excéder 30 OC à l'heure).
toute la section d'une des extrémités des barres d'essai.
Préchauffage : À 850 OC. Un préchauffage préliminaire à
L'essai de coupe ne doit être réalisé sur la barre que dans la
650 OC est éventuellement admis.
plage de diamètres où la dureté est comprise dans les limites
spécifiées.
Trempe : Trempe 1 220/1 240 OC. La durée du maintien à
température doit dépendre de l'importance du lot et de la
Il est recommandé de procéder à une analyse métallogra-
dimension du four. Si possible, utiliser des bains de sels
phique quantitative (microstructure, taille des grains,
neutres. La température doit être maintenue durant 2 min
etc.) du matériau à usiner, ou sinon, de
nombre d'inclusions,
environ.
joindre au procès-verbal des micrographies de ce matériau.
Le grossissement doit être de l'ordre de 100 à 500 X.
Refroidissement : Les barreaux traités doivent être trempés
à l'huile ou en bain de sel, puis redroidis à l'air.
Les essais d'usinage réalisés sur les éléments de fabrication
doivent utiliser les dispositifs de fixation normalement
Revenu : Le revenu doit s'effectuer durant deux périodes
employés.
de 1 h chacune à une température constante entre 550 et
560 OC. Après l'essai de dureté, le matériau doit subir un
Le mandrin et la broche doivent être stables et bien équi-
à une température donnant une dureté
troisième revenu
librés. Lors de la fixation de la pièce entre le mandrin ou le
Rockwell de 65 it 1 HRC, correspondant à 846 f 23 HV, et
e
plateau et la contre-pointe, il faut éviter toute flexion de
être contrôlé suivant I'ISO/R 80 et I'ISO/R 81.
la pièce.
Si la dureté requise est obtenue après le deuxième revenu,
II est recommandé de prévoir un trou de centrage de diamè-
le troisième doit se faire à une température de 550 OC.
tre 6,3 mm avec un chanfrein de protection à 120'.
Après traitement thermique, la grosseur du grain doit cor-
respondre environ au no 12, selon I'ISO/R 643. La valeur
4 OUTIL
réelle doit être indiquée dans le procès-verbal.
4.1 Matériau
4.1.2 Carbures métalliques frittés
Pour tous les essais de coupe dans lesquels le matériau de
l'outil n'est pas lui-même la variable d'essai ou un para- L'utilisation de carbures métalliques frittés provenant d'une
mètre important, les recherches doivent être réalisées sur «Banque de matériaux d'outils))l) est recommandée. Si cela
l'un des matériaux de référence d'outil indiqués en n'est pas possible, les nuances de carbures métalliques
4.1.1, 4.1.2, 4.1.3 et 4.1.4. Même dans les cas d'exception devant être utilisées doivent appartenir aux groupes d'appli-
cités, il est souhaitable de réaliser des essais avec un matériau cation P 10 ou P 30 pour l'usinage de l'acier et K 10 ou K 20
de référence, afin de permettre les comparaisons. la fonte selon I'ISO 513.
pour l'usinage de
1) Par exemple, plaquettes amovibles usinées spécialement en vue d'essais.
IS0 3685-1977
F)
4.2 Géométrie de l'outil
Puisque les nuances de carbures métalliques d'un même
groupe d'application IS0 varient d'un fabricant à l'autre
(et qu'il n'y a donc pas de comparaison possible au moment
4.2.1 Géométrie de la partie coupante de l'outil
de l'élaboration de la présente Norme internationale), et
La géométrie de la partie coupante de l'outil est définie
dans une moindre mesure d'un lot à l'autre, la performance
conformément à 1'1Ç0 3002/1.
de ces plaquettes devra être étalonnée, si possible, par
rapport à celle de plaquettes provenant d'une ((Banque de
La figure 1 montre les angles nécessaires à la définition de
matériaux d'outils)).
l'orientation des arêtes, des faces de coupe et de dépouille
d'un outil de coupe à partie active unique.
4.1.3 Céramiques
Elles doivent être de nuances commercialisées. La composi-
tion et les propriétés physiques devront être portées au
4.2.2 Ggométrie ( procès-verbal, de manière aussi détaillée que possible.
Tous les essais de coupe dans lesquels la géométrie de
l'outil ne constitue pas la variable doivent s'effectuer en
4.1.4 Autres matériaux
utilisant l'une des géométries d'outil figurant au tableau 1.
Lorsque le matériau de l'outil est la variable de l'essai, sa Dans le cas d'outils en carbures métalliques frittés et en
classification et, si possible, sa composition chimique, sa céramique, ceux-ci doivent être du type à plaquette fixée
dureté et sa microstructure devront être portées au procès- mécaniquement. Les outils à plaquette brasée ou collée ne
verbal. doivent pas servir d'outils de référence.
Section suivant le plan
normal à l'arête iP,) ou
suivant le plan orthogonal
Rayon de bec re Arête secondaire de l'outil (POI
Face de dépouille
secondaire
Arête principale
Face de dépouille
m
FIGURE 1 - Illustration des anglesde l'outil
1 - Angles d'outils, en degrés
TABLEAU
Angle Angle de
Matériau de Angle de Angle de
Dépouille') d'inclinaison direction
l'outil de coupel) pointe
d'arête d'arête
de l'outil
coupe de l'outil de l'outil
de l'outil de l'outil
7 a! A, f r
Acier rapide 25 8 O 75 90
+6 5 O 75 90
Carbures métalliques frittés
-6 6 -6 75 90
Céramique -6 6 -6 75 90
IS0 3685-1977 (F)
L'outil doit être correctement placé sur la machine. Cela
La tolérance du rayon de bec (re) est de f 0,l x re.
s'obtient en plaçant le bec au centre et la queue de l'outil
perpendiculairement à l'axe de rotation de la pièce à usiner.
Pour les outils coupants en carbures métalliques utilisés
pour l'usinage de l'acier et d'alliages similaires uniquement,
l'arête doit avoir un rayon rn tel que :
- si re = 0,4 mm, rn = 0,02 à 0,03 mm;
- si re > 0,4 mm, rn = 0.03 à 0,05 mm.
Pour les outils en céramique, les conditions de l'arête
doivent être portées dans le procès-verbal. Tous les autres
outils de coupe doivent être utilisés avec l'arête normale-
ment affûtée, obtenue par les opérations d'affûtage ou de
< 5" I kngle de raccordement
finition, comme indiqué en 4.3.5.
a.: -'
FIGURE 2 - Détails de i'arrondi de bec
@ 4.2.3 Autres géométries d'outils
La tolérance de parallélismeentre l'axe de la queue de l'outil
Les alliages particulièrement difficiles à usiner, tels que
et le plan de référence P, de l'outil, d'une part, et le plan
matériaux à base de nickel et matériaux réfractaires, peuvent
vers l'arrière de l'outil P,, d'autre part, (voir IS0 3002/1) est
nécessiter une dérogation à la géométrie «standard» de
de f 0,5'. En pratique, cette condition est satisfaite si, le
l'outil, mais seulement dans le cas où il est impossible
bec de l'outil étant à hauteur de la ligne des centres à
d'utiliser la géométrie ((standard)) de l'outil. Dans ce cas, ou
f 0,25 mm, l'avance de l'outil à partir d'un point de réfé-
si la géométrie de l'outil est la variable d'essai, les informa-
rence fixe ne produit pas une déviation des surfaces supé-
tions suivantes doivent être indiquées au procès-verbal :
rieure et latérale de la queue de l'outil supérieure à f 0,4 mm
par 50 mm d'avance.
- valeurs des angles de l'outil et des angles en travail
correspondants (spécifiées dans le cas où la vitesse
Les tolérances des plaquettes en carbures métalliques frittés
d'avance est nulle, comme indiqué au tableau 1);
et en céramique doivent correspondre à la classe G, selon
I'ISO 1832, exception faite des indications ci-dessus.
- condition de l'arête : normalement affûtée, arrondie
pour former un rayon donné ou chanfreinée (les largeurs
et les angles de toutes les facettes de la face de coupe ou
4.3.3 Fini de l'outil
de dépouille).
La rugosité Ra des faces de coupe et de dépouille de l'outil
ne doit pas excéder 0.25ym (mesurée conformément à
I'ISO/R 468).
4.3 Conditions ((standard)) de l'outil
d)
La tolérance de planéité de la face d'appui des plaquettes
4.3.1 Type et dimensions de l'outil
ne doit pas être supérieure à 0,004 mm, excepté au voisinage
immédiat des arêtes.
Utiliser un outil d'ébauche droit.
L'arête des outils en acier rapide ne doit avoir ni bavure ni
La section transversale de la queue doit être de
morfil. Ces défauts peuvent être enlevés par un léger passage
25 mm x 25 mm, pour les porte-plaquette, et de
à la pierre des faces de coupe et de dépouille de l'outil.
25 mm x 16 mm pour les outils monoblocs en acier rapide.
Chaque arête à utiliser pendant l'essai doit être examinée
La distance entre le bec de l'outil et la face du porte-outil
avec un grossissement minimal de 10 X pour déceler les
sur le tour (porte-à-faux) doit être de 25 mm.
défauts visibles tels que : écaillages ou fissures. Ces défauts
doivent si possible être corrigés, sinon l'outil ne doit pas
Les plaquettes en carbures métalliques frittés doivent avoir
être utilisé.
12,7 mm de côté, une épaisseur de 4,76 mm pour les outils
à coupe négative et de 3,18mm pour les outils à coupe
positive.
4.3.4 Porte-plaquette
Pour les essais de coupe, les porte-plaquette doivent remplir
4.3.2 Tolérances
les conditions suivantes :
La tolérance pour tous les angles d'outil est de * 0,5' (30').
La géométrie doit être celle indiquée au tableau 1 I
L'angle entre une tangente à l'arrondi de bec et les arêtes
La tolérance sur les angles du porte-plaquette équipé de sa
principale ou secondaire, à leur point de raccordement, doit
plaquette est de _+ 0.5' (30') et celle du porte-plaquette
être inférieur ou égal à 5" (voir figure 2). seul de f 0,2" (12'3.
IS0 3685-1977 (F)
Le profil de l'outil doit être rétabli après l'essai comme
L'angle du logement de la plaquette amovible sur le porte-
indiqué par les figures 1 et 2 et le tableau 1.
plaquette doit être tel que spécifié à la figure 3.
Lors du réaffûtage, l'outil doit être meulé à au moins 2 mm
au-delà des traces d'usure comme l'indique la figure 5. La
géométrie de l'outil doit être conservée, telle qu'indiquée
aux figures 1 et 2 et au tableau 1. S'assurer avec soin que le
bec n'a pas été déplacé latéralement.
Chaque bec successif doit être plus bas que le précédent
pour les outils ayant un angle de coupe positif. La diminu-
tion de hauteur du bec ne doit pas dépasser 5 mm, sinon
Plaquette amovible
une nouvelle face de coupe doit être meulée à la hauteur
I
initiale.
Porte-plaquette
Après réaffûtage, la dureté de l'outil doit être mesurée sur
€
la face de dépouille ou sur la face de coupe aussi près que
possible de l'arête. La dureté doit correspondre à celle du
FIGURE 3 - Tolérances sur l'angle de la plaquette et
matériau de l'outil mesurée précédemment. Si cette valeur
de son logement
de dureté n'est pas obtenue après réaffûtage, un autre
affûtage ou un taillage doivent être effectués jusqu'à ce que
Les porte-plaquette doivent être en acier et d'une résistance
la dureté désirée soit obtenue.
minimale à la traction de 1 200 N/mm2 (1 200 MPa).
II y a danger de surchauffe, particulièrement lorsque la
La tolérance de planéité de la surface d'appui du porte-
machine à meuler ne permet pas un contrôle parfait du
plaquette est de 0,l mm sur toute la longueur et la largeur
réglage de la profondeur et de l'avance. La surchauffe
du porte-plaquette.
provoque généralement une coloration par oxydation.
La tolérance de planéité des surfaces du porte-plaquette
Même si cette coloration n'est pas évidente, la surchauf-
supportant la plaquette ou des cales est de 0,Ol mm.
fe peut influer sur la dureté. En conséquence, une vérifi-
cation de la dureté doit être effectuée.
la plaquette amovible ne doit pas
La partie inférieure de
dépasser la surface de support du porte-plaquette de plus de
0,3 mm (voir figure 4).
4.3.6 Plaquettes en carbures métalliques et en céramique
La hauteur du brise-copeaux, la distance du brise-copeaux
Les plaquettes doivent être entièrement usinées et, lors de
et le mode de fixation de la plaquette devront être portés
l'affûtage, une meule diamant doit être utilisée. Ces pla-
au procès-verbal.
quettes ne doivent pas être réaffûtées.
Face active du brise-copeaux
Hauteur du brise- r
4.3.7 Brise-copeaux
Les brise-copeaux ne doivent pas être utilisés sur les outils
en acier rapide, à moins qu'ils ne constituent la variable
d'essai ou qu'il soit nécessaire de briser le copeau. L'emploi
d'un brise-copeaux est admis pour les essais sur outils en
carbures métalliques frittés ou en céramique où il constitue
souvent un facteur de sécurité indispensable.
Le brise-copeaux doit reposer à plat sur la plaquette amo-
7-7- Distance du brise-copeaux (lBn)
vible. La tolérance de planéité de la face du brise-copeaux
en contact avec la plaquette doit être inférieure à
0,004 mm.
L'angle du brise-copeaux (pBT) doit être QUI de sorte que la
ligne d'intersection du brise-copeaux et de la face de coupe
de l'outil soit parallèle à la portion droite de l'arête prin-
cipale. L'angle de taillant du brise-copeaux (us), c'est-à-
dire l'angle entre la face active du brise-coptaux et la face
de coupe de l'outil doit être compris entre 55 et 60".
FIGURE 4 - Brise-copeaux et dépassement de la plaquette
La distance du brise-copeaux est choisie de manière à donner
une forme acceptable aux copeaux (voir figure 4). La dis-
4.3.5 Affûtage de l'outil en acier rapide
tance réelle du brise-copeaux sera notée au procès-verbal.
L'annexe B donne l'ordre dans lequel les opérations d'affû-
tage et de réaffûtage préalables à l'essai doivent être effec- NOTE - II convient d'attirer l'attention sur le fait que le cratère
peut varier suivant que l'on utilise ou non un brise-copeaux.
tuées.
IS0 3685-1977 (F)
g-= outil originel
2 - - - -- = outil réaffûté
-.--._ = éauidistance de 2 mm
Usure en dépouille Usure en cratère Défaillance brutale
FIGURE 5 - Réaffûtage de l'outil après essai
e
5 LIQUIDE DE COUPE en 1 min, en choisissant la valeur la plus élevée. Le jet du
liquide de coupe doit être dirigé sur la face de coupe de
l'outil et englober toute la partie active de l'outil.
5.1 Liquide de coupe de référence
Indiquer, si possible, dans le procès-verbal, le diamètre de
Tous les essais de coupe dans lesquels le liquide de coupe
l'orifice, le débit, la température du réservoir, la dureté de
n'est pas la variable doivent être réalisés soit à sec soit en
l'eau utilisée comme diluant et le pH de la solution ou de
employant le liquide de coupe de référence spécifié ci-après.
I 'émulsion.
5.1.1 Les outils en acier rapide doivent être utilisés à sec
lorsqu'on désire avoir comme critère de durée de vie une
défaillance brutale de l'outil.
6 CONDITIONS DE COUPE
Si l'usure en dépouille est le critère de durée de vie de l'outil,
l'essai doit se faire avec une solution aqueuse contenant,
en masse, 0,5 %de triéthanolamine et 0,2 %de nitrite de 6.1 Conditions ((standard)) de coupe
sodium (NaNO,).
Pour tous les essais de coupe dans lesquels l'avance f, la
profondeur de passe a, ou le rayon de bec re ne constituent
5.1.2 Les outils en carbures métalliques frittés et en
pas les variables principales de l'essai, les conditions de
céramique doivent être employés sans liquide de coupe. Si
coupe doivent correspondre à une ou plusieurs combinai-
les circonstances exigent l'utilisation d'un liquide de coupe,
2.
sons énumérées au tableau
on utilisera le liquide de référence donné en 5.1.1.
TABLEAU 2 - Conditions «standard» de coupe
5.2 Autres liquides de coupe
Condition de coupe
Dans tous les cas, lorsque le liquide de coupe n'est pas le
liquide de référence, toutes les données connues devront
ProfoLdeur de passe a, rnrn
être indiquées au procès-verbal, en particulier la nature du
Rayon de bec re, mrn 0,4 0,8 0.8 1.2
diluant et la concentration des éléments d'addition.
La tolérance sur l'avance doit être de a % (selon I'ISO 229).
5.3 Conditions «standard» du liquide de coupe
La tolérance sur la profondeur de passe doit être de +_ 5 %.
Le débit du liquide de coupe ne doit pas être inférieur a
3 I/min ou à 0,l I/min par centimètre cube de métal enlevé La tolérance sur le rayon de bec est définie en 4.3.2.
IS0 3685-1977 (FI
TABLEAU 4 - Séries géométriques des nombres normaux
6.2 Autres conditions de coupe
pour les vitesses de coupe (mlmin)
Lorsqu'il n'est pas possible de choisir une des conditions
Carbures
«standard» de coupe ou lorsque l'avance, la profondeur de
Acier rapide Céramique
I métalliques
passe ou le rayon de bec représente la variable de l'essai, il
(R 40)
(R 10)
est recommandé de ne faire varier qu'un paramètre à la fois
1 ,O0
et de choisir les valeurs à l'intersection des avances et pro-
1 ,O6
fondeurs de passe spécifiées, à l'intérieur des aires triangu-
1,12 1,12
laires de la figure 6. Les limites des aires triangulaires sont
1 ,î8
définies au tableau 3.
1.25
1,25
TABLEAU 3 - Limites des autres conditions de coupe
Profondeur de passe minimale
2 fois le rayon de becl)
1.60
Profondeur de passe maximale 10 fois l'avance
1,70
Avance maximale 0.8 fois le ravon de bec
1,80 1,80
1,90
1) Une profondeur de passe plus faible peut rendre la mesure de
l'usure de l'outil plus difficile et moins précise. 2 ,O0 2 ,O0 2 ,O0
2.1 2
2,24
2,36
6.3 Vitesse de coupe
2,50 2,50 2,50
I
2,65
La vitesse de coupe (m/min) se détermine sur la surface de
2.80 2,80
la pièce à usiner, et NON sur le diamètre résultant de coupe,
3,OO
c'est-à-dire la surface engendrée. De plus, la vitesse de coupe
3.1 5 3.1 5
3,15
se détermine une fois l'outil en prise sur la pièce de manière
3,35
à tenir compte de la perte de vitesse due à la coupe.
3.55 3,55
3.75
Pour chaque condition de coupe, choisir au moins quatre
4.00 4,OO
4,OO
vitesses de coupe différentes. En général, les vitesses de
4.25
coupe seront choisies de façon telle que la durée de vie de
4.50 4.50
l'outil à la vitesse la plus élevée ne soit pas inférieure à 4.75
5,OO 5,OO
5 min. 5,OO
5.30
5.60 5.60
Pour l'usinage de matériaux coûteux, la durée de vie peut
6,OO
être réduite, mais elle ne doit pas être inférieure à 2 min.
6,30 6,30 6.30
6,70
Pour obtenir des points correctement espacés sur la courbe
7,l O 7,lO
vitesse de coupe-durée de vie de l'outil, il est recommandé
7.50
que les vitesses de coupe successives soient dans un rapport
8,OO 8 ,O0
8,OO
constant qui corresponde sensiblement à un doublement de
8.50
la durée de vie de l'outil. Cela est réalisé en choisissant la
9,00 9.00
vitesse de coupe dans une série géométrique des nombres 9.50
10,oo 10,oo
10.00
normaux, comme indiqué au tableau 4.
Pour une extension du tableau vers le haut ou vers le bas,
7 CRITÈRES DE DURÉE DE VIE DE L'OUTIL ET
multiplier ou diviser par 10 ou une puissance de IO, la
MESURAGE DE L'USURE DE L'OUTIL
valeur indiquée. Les valeurs sont extraites des séries de
7.1 Critères de durée de vie de l'outil
nombres normaux (voir IS0 3).
Le mode d'usure qui semble contribuer principalement a
Cependant, lorsqu'on estime nécessaire d'avoir une gamme
la fin de la durée de vie utile de l'outil dans la série d'essais
plus étendue de vitesses de coupe, les séries suivantes sont
considérée devra servir de guide pour le choix du critère,
recommandées :
parmi ceux qui sont indiqués ci-dessous. Le type et la valeur
du critère utilisé devront être notés au procès-verbal. Si le
Pour les essais de coupe utilisant des outils en acier rapide,
mode d'usure prédominant n'est pas évident, il est possible
la série R 20 pourra être substituée à la série R 40 et, de
d'utiliser soit deux critères donnant deux courbes v-T,
façon similaire, la série R 10 pourra être substituée à la série
soit un critère mixte donnant une courbe v-T brisée, voir
R 20 pour les outils en carbures métalliques.
7 (par exemple, cas typique d'une avance de 0.4 mm
figure
par tour, la vie de l'outil devra être considérée comme ter-
inversement, une gamme de vitesses plus étroite pourra
minée lorsque, soit VB, = 0,3 mm soit KT= 0.18 mm est
être utilisée, si nécessaire. atteint).
IS0 3685-1977 (F)
Rayons de bec, rnrn
Profondeu r
de passe
Conditions
((standard))
de coupe
Lo~w~~~ov>~oomoo m Lo v>
O O 0- (v N. cr) d Ln CD w 0- Avance f, mmlt
0- 0- O 0. 0- 0- 0- O O' 0- a- 0- 0- -
FIGURE 6 - Limites des conditions de coupe
Durée de vie
de l'outil T, min
(Echelles logarithmiques)
Courbe
de l'usure en
I
Vitesse de coupe v, m/min
FIGURE 7 - Courbe brisée v-T, usures en dépouille et en cratère combinées

IS0 3685-1977 (F)
a) largeur moyenne de l'usure en dépouille
7.1 .I Critères usuels pour les outils en acier rapide (voir
VB, = 0,3 mm, si l'usure en dépouille est considérée
figure 8)
comme régulière dans la zone B,
Les critères le plus généralement utilisés pour les outils en
acier rapide sont les suivants : b) largeur maximale de l'usure en dépouille
VB, max. = 0,6 mm, si l'usure en dépouille est irrégu-
a) défaillance brutale,
lière dans la zone B,
b) largeur moyenne de l'usure en dépouille
c) profondeur du cratère KT, en millimètres, donnée
VB, = 0,3 mm, si l'usure en dépouille est considérée
par la formule
la zone B,
comme régulière dans
c) largeur maximale de l'usure en dépouille
KT = 0,06 f 0,3 f
VB, max. = 0,6 mm, si l'usure en dépouille est irrégu-
où f est l'avance en millimètres par tour. Pour les avances
lière, rayée, écaillée ou fortement striée dans la zone B.
((standard)), cela aboutit aux valeurs suivantes de KT
lorsque KT est pris comme critère :
7.1.2 Critères usuels pour les outils en carbures métalliques
frirrés (voir figure 8)
0,25 0,4 0,63
Avance f, mmltr
Les critères le plus généralement utilisés pour les outils en
0.25
Profondeur du cratère KT, mm 0,14 0,18
carbures métalliques frittés sont les suivants :
Section A-A
N t -Fr-Usure en dépouille
Usure en
KB = largeur du cratère
KM = distance du centre du cratère
Ki = profondeur du cratère
(Voir chapitre C.5, annexe Ci
FIGURE 8 - Quelques types d'usure d'outils de tournage
IS0 3685-1977 (F)
7.1.3 Critères usuels pour les outils en céramique (voir 8 ÉQUIPEMENTS
figure 8)
8.1 Machine-outil
Les critères le plus généralement utilisés pour les outils en
céramiques sont les suivants :
Le tour sur lequel s'effectue l'essai doit être de construction
rigide et tel qu'aucune tendance à vibrer ou à fléchir anor-
a) largeur moyenne de l'usure en dépouille
malement ne soit constatée en cours d'essai.
V5, = 0,3 mm si l'usure en dépouille est considérée
comme régulière dans la zone B,
La machine-outil utilisée pour l'essai doit être équipée
d'une commande avec variation continue de la vitesse
b) largeur maximale de l'usure en dépouille
couvrant toute la gamme des vitesses à utiliser.
V5, max. = 0.6 mm si l'usure en dépouille est irrégu-
lière dans la zone B,
Ce facteur est essentiel en tournage, pour pouvoir maintenir
la même vitesse de coupe malgré la diminution du diamètre
c) défaillance brutale.
à chaque passe.
7.1.4 Critère usuel pour tournage de finition
Une commande à vitesse variable permet en outre la prédé-
termination précise des vitesses de coupe et réduit le temps
La rugosité de surface est un critère usuel pour le tournage
nécessaire à l'obtention d'une courbe complète de durée de
de finition et les valeurs suivantes de Ra, conformes à
c)
vie de l'outil.
l'lSO/R 468, sont recommandées.
0.4 - 0.8 - 1,6 - 3'2 - 6,3 - 123 pm
8.2 Autres équipements
7.1.5 Autres critères
L'équipement suivant est nécessaire pour des mesures
Les critères définis en 7.1 sont généralement suffisants
spécifiques et doit être assez précis compte tenu des tolé-
pour le tournage de l'acier ou de la fonte.
rances spécifiées dans la présente Norme internationale :
Les raisons de sélection et de choix d'autres critères pour
- un appareil pour mesurer avec précision la géométrie
des cas spéciaux sont examinées dans l'annexe C.
de l'outil;
- un projecteur de profil pour la vérification des becs
7.2 Mesurage de l'usure de l'outil
de l'outil;
Des particules adhérant à la face de dépouille directement
- un chronomètre pour enregistrer le temps de coupe;
sous la plage d'usure peuvent donner l'impression d'une
largeur plus importante de la plage d'usure. Un dépôt dans
- un microscope oculaire équipé d'un dispositif micro-
le cratère peut également donner des valeurs de profondeur
métrique ou d'un appareil destiné au contrôle des outils
du cratère inférieures. Les déchets devront être enlevés avec
pour mesurer l'usure en dépouille;
soin mais l'on ne pourra employer de décapant chimique
- un comparateur à cadran muni d'un palpeur d'envi-
qu'à la fin de l'essai.
a ron 0,2 mm de diamètre à la pointe pour mesurer la
-
Pour les mesurages de l'usure, l'arête principale sera divisée
profondeur du cratère;
en trois zones comme le montre la figure 8.
- une table X - Y est recommandée pour obtenir des
La zone C est la partie courbe de l'arête au bec de l'outil.
mesures plus précises de l'usure de l'outil;
La zone N est le quart de la longueur usée b de l'arête à
- un dispositif d'enregistrement si l'enregistrement du
l'opposé du bec de l'outil.
profil du cratère est désiré;
La zone B est la partie droite restante de l'arête, entre la
- un appareil d'essai de dureté pour mesurer la dureté
zone C et la zone N.
de la pièce et de l'outil;
La largeur de l'usure en dépouille V5, doit être mesurée
- un appareil portatif pour mesurer la rugosité de la
dans la zone B sur le plan d'arête de l'outil PSI' perpendicu-
pièce, celle-ci étant montée sur le tour;
lairement à l'arête principale. La largeur de l'usure en
- un instrument pour mesurer la vitesse de coupe;
dépouille doit être mesurée à partir de l'arête principale
initiale.
- un pied à coulisse pour mesurer le diamètre de la
La profondeur KT du cratère doit être mesurée comme la pièce et pour régler la distance du brise-copeaux;
distance maximale entre le fond du cratère et la face de
- un équipement pour mesurer le débit des liquides de
coupe initiale dans la zone B.
coupe (cela peut être obtenu en mesurant le temps
Des explications complémentaires sont données à l'annexe C. nécessaire pour vider un récipient d'un volume connu).
1) Le plan d'arête de l'outil P, est le plan contenant l'arête principale et la direction de coupe.
IS0 3685-1977 (F)
Les mesurages d'usure de l'outil doivent être effectués à
9 ESSAI DE DURÉE DE VIE DE L'OUTIL - MODE
intervalles convenables. Toutes les données devront être
OPE RAT0 I R E
enregistrées sur la fiche technique ((Mesures de l'usure de
Les conditions variant dans chaque cas, le mode opératoire
l'outil)) (voir annexe D). Les lectures devront être reportées
l'essai de durée de vie de l'outil ne peut être décrit qu'en
de
sur un diagramme ayant en ordonnée l'usure de l'outil et
termes généraux.
en abscisse le temps (voir les figures 9 et IO).
De tels diagrammes doivent comporter au moins cinq points
La méthode à suivre pour réaliser l'essai de durée de vie de
expérimentaux pour chaque courbe, afin que le temps au
l'outil est la même que celle utilisée pour réaliser une bonne
bout duquel est atteinte la valeur choisie comme critère de
opération de coupe sur machine-outil avec, en plus, les pré-
durée de vie puisse être déterminé avec une précision
cautions nécessaires, les observations à effectuer, ainsi que
suffisante.
les mesures à effectuer.
En aucun cas la durée de vie de l'outil ne doit être déter-
Avant de commencer l'essai, s'assurer que le tour, la pièce
minée par extrapolation du diagramme de l'usure de l'outil
et les outils remplissent les conditions de la présente Norme
en fonction du temps.
internationale. Remplir la fiche technique ((Conditions
Enfin, les résultats d'une série d'essais doivent être enre-
générales)) (voir annexe D).
gistrés sur une fiche technique ((Diagramme - durée de vie
--
de l'outil - vitesse de coupe)) (voir annexe D).
La machine doit être réglée aux conditions de coupe
exigées. Si nécessaire, on effectuera un essai préliminaire de L'évaluation du résultat de la durée de vie de l'outil est
durée de vie de l'outil tel que décrit dans l'annexe E. traitée au chapitre 10.
E
(Échelles linéaires)
E
*4
O
TI T2 T3 T4
Temps de coupe r, min
FIGURE 9 - Usure en dépouille pour différentes vitesses de coupe
E
(Échelles I inéaires)
E
4 0,18
U C
Y-
à
T1 T2 T4
Temps de coupe t, min
FIGURE 10 - Profondeur du cratère pour différentes vitesses de coupe
IS0 3685-1977 (F)
IO ENREGISTREMENT ET EXPOSÉ DES RÉSULTATS
\
C
.-
E
10.1 Essais de durée de vie de l'outil
i
E
m
O
10.1 .I Durée de vie en fonction de la vitesse de coupe
II
m
Les mesurages de l'usure en dépouille en fonction du temps,
L
pris à différentes vitesses de coupe, donnent des courbes
logarithmiques)
Q telles que celles de la figure 9. Des courbes correspondantes
h
sont obtenues par le mesurage du cratère comme le montre
- .-
Y
la figure 10, mesurage de la rugosité, etc.
O
-
al
U
al Si la défaillance brutale est utilisée comme critère, la durée
.-
>
de vie de l'outil, T, est tracée directement en fonction de la
a,
U
vitesse de coupe, Y, ce qui fournira les courbes de durée de
a,
vie de l'outil.
c
D
En reportant les coordonnées (v,, T,), (v2, T2) etc., obte-
v4 v3 v2 v1
nues à partir des figures 9 et 10 sur un diagramme log-log
Vitesse de coupe v, m/rnin
vitesse de coupe en fonction de la durée de vie de l'outil
(même module sur les deux axes), on obtient une courbe
v-T telle que la montrent les figures 11 et 12.
FIGURE 11 - Courbe v-T pour V5, = 0.3 mm
Ces courbes v-T peuvent être considérées comme linéaires,
dans une certaine gamme de vitesses. L'équation de cette
portion linéaire des courbes s'écrit :
vx~-l/k=~
où
v est la vitesse de coupe, en mètres par minute;
T est la durée de vie de t'outil, en minutes;
k = tg 01 (voir figures 11 et 12), qui définit la pente de
C
.-
la courbe de durée de vie de l'outil;
E
O
E
C = constante.
E
e
0-
Les valeurs de k et C de l'équation ci-dessus doivent être
II
h
mentionnées au procès-verbal. Des méthodes de détermina-
k
L
tion de k et C sont données en 10.3.
Q
I ogari th rn iq ues)
c
Si le critère de l'usure en dépouille est atteint avant celui de
l'usure en cratère, ou vice-versa, une courbe
...