ISO 8688-2:1989
(Main)Tool life testing in milling — Part 2: End milling
Tool life testing in milling — Part 2: End milling
specifies recommended procedures for tool-life testing with high-speed steel tools used for end milling of steel and cast iron workpieces. Can be applied to laboratory as well as to production practice. Considers conditions under which tool deterioration is mainly due to wear. Establishes specifications for workpiece, tool, cutting fluid, cutting conditions, equipment, assessment of tool deterioration and tool life, test procedures, recording, evaluation and presentation of results.
Essai de durée de vie des outils de fraisage — Partie 2: Fraisage combiné
La présente partie de l'ISO 8688 spécifie les exigences recommandées pour les essais de durée de vie des outils en acier rapide pour le fraisage combiné de pièces en acier et fonte. Elle peut être utilisée dans des laboratoires aussi bien qu'en production. La présente partie de l'ISO 8688 donne des spécifications pour les trois types d'essai de fraisage combiné suivants : a) rainurage (voir figure 1); b) fraisage combiné, prédominance en roulant (voir figure 2); c) fraisage combiné, prédominance en bout (voir figure 3). En fraisage combiné, deux catégories de conditions de coupe peuvent ête 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 partie de I'ISO 8688 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. Pour chacun de ces types d'essai, des recommandations sontfaites sur : piece, outil, liquide de coupe, conditions de coupe, équipement, détermination de la detérioration de l'outil et de sa duree de vie, procédure d'essais, enregistrement, évaluation et presentation des résultats.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8688-2
First edition
1989-05-01
Tool life testing in milling -
Part 2 :
End milling
Essai de duree de vie des outils de fraisage -
Partie 2 : Fraisage combine
Reference number
ISO 8688-2 : 1989 (E)
ISO 8688-2 : 1989 (El
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch 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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 8668-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 29,
Small tools.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless otherwise stated.
0 ISO 1989
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any
means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without Permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
ISO 8688-2 : 1989 (El .
Contents
Page
........................................................
0 lntroduction
.........................................
1 Scope and field of application
2 References .
3 Workpiece. .
3.1 Work material. .
3.2 Dimensions .
4 Tool:Cutter .
.......................................
4.1 Dimensions and tolerantes.
..................................................
4.2 Tool geometry
.................................................
4.3 Tool conditions
...................................................
4.4 Tool material.
.............................................
4.5 Mounting of the tool
5 Cutting fluid .
..................................................
6 Cutting conditions
.................................
6.1 Recommended cutting conditions
..........................................
6.2 Other cutting conditions
...................................................
6.3 Cuttingspeed
..................................
7 Tool deterioration and tool-life criteria
....................................................
7.1 Introduction
.....................................................
7.2 Definitions
.....................................
7.3 Tool deterioration phenomena
................
7.4 Tool deterioration phenomena used as tool-life criteria
7.5 Assessment of tool deterioration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
Ill
ISO 8688-2 : 1989 (El
8 Equipment . 15
8.1 Machine tool. .
8.2 Other equipement .
9 Procedure .
9.1 Purpose .
9.2 Planning .
9.3 Preparation of material, tools and equipment . 17
9.4 Test techniques .
9.5 Measurements and recording of tool deterioration . 17
10 Evaluation of results .
10.1 General considerations .
10.2 Treatment of test values/observations .
10.3 Number of test runs .
10.4 Diagrams .
10.5 Statistical interpretation .
Annexes
.............................................
A Reference work materials
..................................................
B Exampledatasheet
................................................
C Statistical calculations
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
iv
ISO 8688-2 : 1989 (EI
INTERNATIONAL STANDARD
Tool life testing in milling -
Part 2 :
End milling
- This part of ISO 8688 does not constitute acceptance tests
NOTE
0 Introduction
and should not be used as such.
Procedures and conditions for tool-life testing with Single-Point
turning tools are the subject of ISO 3685. Successful applica-
1 Scope and field of application
tion of ISO 3685 resulted in requests for similar documents
relating to other commonly used cutting methods.
This part of ISO 8688 specifies recommended procedures for
tool-life testing with high-speed steel tools used for end milling
This part of ISO 8688 has been developed on the initiative of the
of steel and cast iron workpieces. lt tan be applied to laboratory
International Institution for Production Engineering Research
as well as to production practice.
(CIRP) and applies to end milling operations with high-speed
steel tools, as illustrated in figures 1, 2 and 3, which represent a
This part of ISO 8688 establishes specifications for three types
major manufacturing activity.
of end milling tests as follows :
a) slot milling (see figure 1);
The recommendations contained in this part of ISO 8688 are
applicable in both laboratories and factories. They are intended
b) end milling in which the tool periphery is used
to unify procedures in Order to increase the reliability and com-
predominantly (see figure 2);
parability of test results when making comparison of cutting
tools, work materials, cutting Parameters or cutting fluids. In
c) end milling in which the end teeth of the tool are used
Order to achieve as far as possible these aims, recommended
predominantly (sec figure 3).
reference materials and conditions are included and should be
used as far as is practical.
The cutting conditions in end milling may be considered under
two categories as follows :
In addition, the recommendations tan be used to assist in
a) conditions as a result of which tool deterioration is due
establishing recommendable cutting data, or to determine
predominantly to wear;
limiting factors and machining characteristics such as cutting
forces, machined sutface characteristics, chip form, etc. For
b) conditions under which tool deterioration is due mainly
these purposes in particular, certain Parameters, which have
to other phenomena such as edge fracture or plastic defor-
been given recommended values, may have to be used as
mation.
variables.
This part of ISO 8688 considers only those recommendations
The test conditions recommended in this part of ISO 8688 have
concerned with testing which results predominantly in tool
been designed for end milling tests using steel and cast iron
wear.
workpieces of normal microstructure. However, with suitable
modifications, this part of ISO 8688 tan be applied to end mill-
Testing for the second group of conditions given above is cur-
ing tests on, for example, other work materials or with cutting
rently under study.
tools developed for specific applications.
For each of these test types, recommendations are made con-
The specified accuracy given in these recommendations should cerning the following : workpiece, tool, cutting fluid, cutting
be considered as a minimum requirement. Any deviation from conditions, equipment, assessment of tool deterioration and
the recommendations should be reported in detail in the test tool life, test procedures, recording, evaluation and presenta-
report. tion of results.
jso8688-2:1989(E)
Slot milling
Figure 1 -
b) Down milling
a) Up milling
End milling (a, > 0,)
Figure 2 -
ISO8688-2 : 1989 (EI
b) Down milling
a) Up milling
Figure 3 - End milling (a,< a,)
ISO 5414-2, Tool chucks (end mill holders) with clamp screws
2 References
for flatted parallel shank tools - Part 2 : Connecting dimen-
sions of chucks.
ISO/ R 185, Classification of grey cast iron.
3 Workpiece
ISO 468, Surface roughness - Parameters, their values and
general rules for specifying requiremen ts.
3.1 Work material
ISO/R 683-3, Heat-treated steels, alloy steels and free-cutting
In principle, testing bodies are free to select the work materials
s teels - Part 3 : Wrought quenched and tempered unalloyed
according to their own interest. However, in Order to increase
s teels with con trolled sulphur con ten t.
the comparability of results between testing bodies, the use
of one of the reference materials, steel C45 according to
ISO/R 683-3 or cast iron grade 25 according to ISO/R 185, is
ISO 1641-1, End mills and slot drills - Part 7 : Milling Cutters
recommended. More detailed specifications of these materials
with parallel shanks.
are given in annex A.
ISO 1701, Test conditions for mifling machines with table of
Within the specification, materials may vary with a resulting af-
variable height, with horizontal or vertical spindie - Testing of
fett on machinability. To minimize such Problems, the provi-
the accuracy.
sion of a work material in compliance with stricter specifica-
tions shall be discussed with the supplier.
ISO 2854, Sta tistical in terpreta tion of data - Techniques of
Information concerning the work material such as grade,
estima tion and tests relating to means and variances.
Chemical composition, physical properties, microstructure,
complete details of the processing route of the work material
ISO 3002-1, Basic quantities in cutting and grinding - Part 7 :
(e.g. hot rolled, forged, cast or cold drawn) and any heat treat-
Geomett-y of the active patt of cutting tools - General terms,
ment should be reported in the test report (sec 9.3.1 and
reference Systems, tool and working angles, Chip breakers.
annex A).
The hardness of the prepared workpiece shall be determined on
ISO 3685, Tool-life testing with Single-Point turning tools.
one end of each test piece over the testing zone on the cross-
section (see 9.3.1). For the recommended workpiece sections,
ISO 4957, Tool steels.
the hardness indentations shall be placed along the centre-line
of the zone parallel to the longest edge. The minimum number
of test Points shall be five; one on the centre, one near each
ISO 5414-1, Tool chucks (end mill holders) with clamp screws
edge and one on either side of the centre Point between the
for flatted parallel shank tools - Part 7 : Dimensions of the
centre and the edge Points (see figure 4).
driving System of tool shanks.
ISO 8688-2 : 1989 (El
,- Testing zone \-, Testing zone
\- Testing zone
Hardness testing
Figure 4 -
slot drill 25 mm in diameter is recommended for slot cutting
For workpieces which are tut from larger billets or for which
tests (see figure 1) and a four-fluted end mill25 mm in diameter
hardness Variation might be expected to be significant, addi-
is recommended for end milling tests (see figures 2 and 3).
tional hardness measurements should be taken to ascertain
that the hardness values fall within the prescribed limits. The
Any deviation from the recommended Cutter should be
location of such measurement Points and the method of
reported.
measuring should be reported in the test report.
The deviation in hardness within one batch of material should
4.1 Dimensions and tolerantes
be as small as possible. A realistic value for the reference
materials given in annex A and similar materials is Ifr 5 % of the
The dimensions of the recommended Cutter shall be in accord-
arithmetic mean value.
ante with ISO 1641-1. The main dimensions of the recommen-
ded Cutter are given in figures 5 and 6.
In Order to be able to compare results over reasonably long
periods of time, it is recommended that testing bodies procure
The devia tion between individual tools used in the same testing
sufficiently large quantities of reference work materials to cover
sequence should be kept to a mi nimum (see 4.2 and 9.
3).
their needs.
4.2 Tool geometry
3.2 Dimensions
4.2.1 lt is recommended that all cutting tests in which the tool
3.2.1 The recommended workpiece for end milling (see 9.3.1) geometry is not the test variable be conducted using the cut-
shall be a bar or billet of rectangular Cross-section with a ting tool geometry given in table 1.
minimum width of 2 times the Cutter diameter (50 mm min. for
D = 25 mm) and a minimum length of 10 times the Cutter The cutting tool angular geometry designations are in accord-
diameter (250 mm min. for D = 25 mm) but preferably with
ante with ISO 3002-1 (see figure 7).
a recommended length of 20 times the Cutter diameter. The
actual length should be reported. The deviation between individual tools used in the same testing
sequence should be kept to a minimum. This means that smaller
The maximum and minimum values of height and width may be
tolerantes than those given in table 1 are recommended. This
determined according to the number of tests to be made and applies especially to the primary clearance angle CQ.
the need for uniform material properties. These dimensions
should be restricted to ensure adequate stability during machin- The Provision of tools with closer geometrical tolerantes
ing. The actual dimensions shall be reported.
should be discussed with the supplier.
the dimensions of the parallelepiped 4.2.2 In cutting tests, in which the tool geometry is the test
3.2.2 For cast material,
shall be Chosen to obtain the required metallographic structure. variable, all the tools shall be manufactured together in the
same batch of steel from the same Charge (heat) and using the
same heat treatment.
The deviation between individ used in the same test
4 Tool : Cutter ual tools
sequence should be kept to a imum
In principle, testing bodies are free to select the Cutter accord-
The Provision of tools fulfilling this demand should be dis-
ing to their own interests. However, in Order to increase the
comparability of results between testing bodies, the use of a cussed with the supplier.
ISO 8688-2 : 1989 (E)
in Order to guarantee as much uniformity of the tool as is prac-
4.3 Tool conditions
tical (see 4.2.2). These reference tool materials should not have
any coating or surface treatment.
In Order to avoid regrinding Problems it is recommended to use
new tools only. However, if the effects of regrinding are being
If the tool material is the test variable, the material classification
investigated, the diameter of the tool should not be reduced
and as many characteristics as possible shall be reported.
below 90 % of the original tool diameter, and for such tests the
actual diameter should be reported in the test report.
The presence of any coating or surface treatment shall be
reported in detail.
The sutface roughness R, of the face of the tool shall not ex-
ceed 1,25 Fm. For the flank this limit is 0,8 Pm. The surface
roughness R, is measured in accordance with ISO 468.
4.5 Mounting of the tool
The end mill or slot dril shall be mounted in a chuck with dimen-
4.4 Tool material
sions in accordance with ISO 5414-1 and ISO 5414-2. The cut-
ter shall be securely fastened in the chuck and the runout of the
In all cutting tests, in which the tool material is not itself the test
Cutter shall be carefully checked at the cutting edges (on the
variable, the investigation shall be conducted with an ap-
mounted tool). The maximum value of the runout at any Point
propriate reference tool material to be defined by the testing
at the cutting edges shall not exceed the following values :
body.
-
radial runout : 50 Pm
In principle, testing bodies are free to select the tool materials
according to their own interests. However, in Order to increase
-
the comparability of results between testing bodies, the use of axial runout : 30 Fm
one of the following reference tool materials is recommended :
The values of runout specified above tan be achieved using
uncoated high-speed steel, non-Cobalt alloyed 62 and S4) or
Cobalt alloyed 68 and Sll), in accordance with ISO 4957. Standard tools and chucks mounted on conventional machines.
Whenever possible, supplies of tools from the same batch
should be requested. For testing conditions, using the lower value of feed per tooth
(see tables 2 and 31, efforts should be made to select tools and
chucks to minimize the actual values of runout. The actual
The Provision of a reference tool material of stricter specifica-
runout shall be measured and recorded.
tions for machining tests should be discussed with the supplier
Dimensions in millimetres Dimensions in millimetres
Q125h6
G25h6
r-7
1-25e8_1
Number of teeth z = 2
of teeth z = 4
Figure 5 - End mill Figure 6 - Slot drill
(sec ISO 1641-1) (sec ISO 1641-1)
ISO 8688-2 : 1989 (El
Radial land
Figure 7 - Tool geometry
- Tool geometry and tolerantes for end mills and slot drills
Table 1
Geometry and tolerantes
Terminology according to
Symbol Terminology in common use
End Slot
ISO 3002-1
mills drills
Tool cutting edge inclination Helix angle 3o” z!I z”
3o” Ik 2O
Tool minor cutting edge angle Minor cutting edge angle l0 -t 0,5O
l0 I!I 0,5O
Tool orthogonal ra ke Radial rake angle
12O I!I 3O 12O Ik 3O
YO
a Tool orthogonal clearance, first flank Primary clearance angle, face cutting
8O k 2O 8O 3~ 2O
edge
Tool minor cutting edge back clear- Primary clearance angle, end cutting 7O + l0 7O * l0
"pl
ante, first minor flank
edge
-
Radial land, mm
0,2 max.
Radial runout, pm 18
Axial runout, Pm 18
Corner chamfer (45O) or radius, mm 0,3 f 0,l
0,12 f 0,03
ISO 8688-2 : 1989 (EI
6.2 Other cutting conditions
5 Cutting fluid
In cases where the feed, the axial depth of tut or the radial
Cutting fluid shall be used when cutting steel. When cutting
depth of tut are the test variables, all data shall be clearly
cast iron, the use of cutting fluid is not recommended. The cut-
specified. lt should be noted, however, that the cutting condi-
ting fluid shall be clearly specified. This specification should in-
tions shall be Chosen to be compatible with the cutting tool, the
clude, for example, the trade-mark or composition of the active
machine tool, the clamping device, etc., in Order to obtain
elements, the actual concentration, the hardness of the water
reliable test data.
(when used as a diluent), or the pH value of the Solution or
emulsion.
In cases where the cutting conditions indicated in tables 2 or 3
cannot be achieved, other values as close as possible to those
When using cutting fluid the flow should “flood” the active
indicated may be used. Other cutting conditions should be
part of the tool. The flow-rate should not be less than 3 Vmin or
limited to the minimum values given in table 4.
0,l Vmin for each cubic centimetre per minute of metal removal
rate, whichever is the larger. The orifice diameter, the flow-rate
The maximum radial depths of tut a, for end milling should be
and the reservoir temperature should be reported.
limited to 0,8D1).
Table 4 - Minimum limits of cutting conditions
6 Cutting conditions
Slot End
Cutting condition
milling milling
The recommended cutting data (see tables 2 and 3) have been I 1 I
Chosen and combined in Order to correspond to and to em-
Minimum feed per
mm 0,05 0,05
phasize the milling principles dealt with in this part of ISO 8688 tooth fi
I / I
(sec figures 1, 2 and 3). Up milling (feed motion opposite to the
Minimum axial depth
mm 2
peripheral movement of the tool) as well as down milling (feed
of tut aa
I I I
motion in the same direction as the peripheral movement of the
Minimum radial depth
-
tool) are considered. mm
of tut a,
I / I
* For a, < 0,250 the value of a, should be at least 0,250.
6.1 Recommended cutting conditions
** For a, < 0,250 the value of a, should be at least 0,250.
The cutting conditions for all tests in which the feed per tooth
fz, the axial depth of tut a, or the radial depth of tut a,. are not 6.3 Cutting Speed
the Prime test variables, shall be selected from tables 2 and 3.
The cutting Speed is the peripheral Speed of the cutting tool
Table 2 - Recommended cutting conditions determined at the nominal diameter (sec figures 5 and 6). The
for slot milling average cutting Speed should be measured with the tool under
load at cutting conditions representative of the test conditions
Cutting condition I II
I I I
to take account of any losses resulting from the cutting action.
Axial depth of tut ua mm 1 12,5 1 20
I 1
lt is suggested that the desired cutting Speed be established
Radial depth of tut a, mm 25” 1 25”
from a preliminary test (see 9.2). An appropriate cutting Speed
mm/tooth 0,08 0,125
tan be found in machining data handbooks. For the reference
bd .fi
workpiece materials and the reference cutting tool this Speed
1) Diameter of the slot drill.
will be approximately 30 m/min for high-speed steel S2 and S4,
and approximately 35 m/min for S8 and Sll.
A relatively small Change in cutting Speed will significantly af-
Table 3 - Recommended cutting conditions
fett tool life, e.g. a Change of rf: 5 % may result in an approxi-
for end milling
mate doubling or halving of tool life.
I II Ill IV
Cutting condition
a, ’ ar a, < ar
(sec figure 3)
(sec figure 2)
7 Tool deterioration and tool-life criteria
Axial depth of
tut a, mm 20 20 12,5 12,5
7.1 Introduction
Radial depth of
In practical Workshop situations the time at which a tool ceases
tut a, mm 2,5 2,5 20 20
to produce workpieces of the desired size or surface quality
Feed fi mm/tooth 0,08 0,125 0,08 0,125
usually determines the end of useful tool Iife. The period up to
the instant when the tool is incapable of further cutting may
also be considered as the useful tool Iife. However, the reasons
for which tools may be considered to have reached the end of
The tolerante on the axial depth of tut and the radial depth of their useful tool life will be different in each case depending on
tut shall be * 5 %. the cutting conditions, etc.
1) D is the diameter of the Cutter (equal to 25 mm for a Standard Cutter, i.e. a, max. = 20 mm).
ISO 86882 : 1989 (E)
7.2 Definitions
To increase reliability and comparability of test results it is
essential that tool life be defined as the total cutting time of the
tool to resch a specified value of tool-life criterion. For the purposes of this patt of ISO 8688, the following defini-
tions apply.
In Order to produce test values which are reliable and com-
parable with test values produced from a variety of sources, it is
7.2.1 tool deterioration : All changes in a cutting part of a
necessary to identify and classify tool deterioration phenomena
tool caused by the cutting
process.
in accordance with 7.3 and to recommend those, together with
their limiting values, which should be used to determine the
Two major classes of tool
deterioration are distinguished , i.e.
end of useful tool life in accordance with 7.4.
tool wear and chipping.
Depending on where the deterioration occu rs at the cutting
7.2.1.1 tool wear : Change in shape of the cutting patt of a
edges, different values tan be accepted
tool from its original shape, resulting from the progressive loss
of tool material during cutting.
This patt of ISO 8688 recommends that tool deterioration in the
form of wear be used for determining tool Iife. Since other
7.2.1.2 brittle fracture (chipping) : Occurrence of Cracks in
modes of tool deterioration may determine the end of useful
the cutting part of a tool followed by the loss of small
tool life, the definitions given in 7.2 take into account Cracks,
fragments of tool material, resulting from Crack initiation during
chipping and deformation.
cutting.
Esch type of deterioration will progress or occur in a variety of
7.2.2 tool deterioration measure : Quantity used to ex-
ways depending on the cutting conditions. Where more than
press the magnitude of a certain aspect of tool deterioration by
one form of deterioration becomes measurable, each should be
a numerical value.
recorded, and when any one of the deterioration phenomena
limits has been attained, the end of tool life has then been
Example :
reached.
-
The width of a flank wear land VB 1 (see 7.3.1 .l).
The numerical value of tool deterioration used to determine tool
life governs the quantity of testing material required and the
costs of testing. 7.2.3 tool-life criterion : Predetermined value of a specified
tool deterioration measure or the occurrence of a specified
phenomenon.
If the limiting value if too high, the tost of establishing results
may exceed the worth of these results. If the limiting value is
Example :
too low, the established result may be unreliable since it may be
determined during the initial stages of deterioration develop-
- The width of a flank wear land VB 1 = 0,3 mm (see
ment under the test conditions.
7.4.1).
Many types of tool deterioration phenomena are listed in this
clause. Some of them may occur only occasionally under the 7.2.4 tool life TC : Total cutting time of the cutting part
testing conditions recommended in this part of ISO 8688. required to resch a specified tool-life criterion (see 7.5).
[so 8688-2 : 1989 (EI .
7.3 Tool deterioration phenomena
Wear on end milling Cutters and slot drills is illustrated in figure 8.
L
Position 1
Bk=
Position 2
w-
Face
I
Position 1
Original 2 - ”
L Flank
cutting edge
Wear on end milling Cutters and slot drills
Figure 8 -
7.3.1 flank wear (VB) : Loss of tool material from the tool flanks during cutting which results in the progressive development of a
flank wear land.
7.3.1.1 uniform flank wear (VB 1) : Wear land which is normally of constant width and extends over those portions of the tool
flanks adjoining the entire length of the active cutting edge.
ISO 8688-2 : 1989 (El
7.3.1.2
non-uniform flank wear (VB 2) : Wear land which has an irregular width and for which the Profile generated by the
intersection of the wear land and the original flank varies at each Position of measurement.
7.3.1.3 localized flank wear (VB 3) : Exaggerated and localized form of flank wear which develops at a specific part of the flank
(see figure 8, positions 1, 2 or 3).
A-A
.
‘\
.
.
T
A
I
7.3.2 face wear (KT) :
Gradual loss of tool material from the tool face during cutting.
7.3.2.1 crater wear (KT 1) : Progressive development of a crater oriented approximately parallel to the major cutting edge and with
a maximum depth some distance away from the major cutting edge.
A-A
l
IsO8688=2:1989E)
7.3.2.2 stair-formed face wear (KT 2) : Form of face wear in which the maximum depth of the wear scar, measured perpendicular
to the tool face, occurs at the intersection of the wear scar with the tool major flank.
A-A
7.3.3 chipping (CH) : Edge deterioration where Parts of the edge break away.
7.3.3.1 uniform chipping (CH 1) : Loss of tool fragments of approximately equal size along the cutting edges, which significantly
influences the uniformity of the width of the flank wear land.
7.3.3.2 non-uniform chipping (CH 2) : Chipping which occurs mostly in connection with Cracks at a small number of positions
along the active cutting edges but with no consistency from one cutting edge to another.
ISO8688=2:1989(E)
7.3.3.3 localized chipping (CH 3) : Chipping which occurs consistently at certain positions along the active cutting edge.
7.3.4 flaking (FL) : Loss of tool fragments in the form of flakes from the tool surfaces. This phenomenon is most frequently
observed when coated tools are used but may also be observed with other tool materials.
7.3.5 Cracks (CR) : Fracture of the cutting tool material which does not immediately Cause loss of tool material.
perpen-
on both the tool face and the tool flank and are oriented approximately
7.3.5.1 comb Cracks (CR 1) : Cracks
dicular to the major cutting edge. *
ISO8688=2:1989(E)
7.3.5.2 parallel Cracks (CR 2) : Cracks which appear on the tool face or the tool flank and which are oriented approximately parallel
to the major cutting edge.
7.3.5.3 irregular Cracks (CR 3) : Cracks which sometimes appear on the tool face and on the tool flank and which are irregularly
oriented.
7.3.6 catastrophic failure (CF) : Rapid deterioration to complete failure of the cutting part.
A-A
Cutters with small diameters (usually less than 12 mm)
7.4 Tool deterioration phenomena used
sometimes break owing to clogging or increasing wear of
as tool-lif e criteria
various types before wear measurements tan be recorded. This
type of deterioration is not recommended as a tool-life
In Order to be able to determine tool life and to compare the in-
criterion.
fluence of different test Parameters it is necessary to select one
defined type of deterioration of the cutting part as a criterion.
7.5 Assessment of tool deterioration
The tool-life criterion tan be a predetermined numerical value
of any type of tool deterioration which tan be measured.
Measurement of tool wear and brittle deterioration using ap-
Where more than one form of deterioration becomes
propriate equipment (see 8.2 and 9.3.5) at intervals determined
measurable, each should be recorded and when any one of the
by the test plan (sec 9.2) should be recorded on the data sheets
deterioration phenomena limits has been attained, the end of
and plotted on diagrams (see 10.4 and annex B).
tool life has been reached.
When there is evidente of built-up-edge (BUE), built-up-layer
The type of deterioration that is believed to contribute most to
(BUL), or other debris of work material on the surface of the
the end of useful tool life in a specific series of tests shall be
cutting tool, such observations should be reported since ac-
used as a guide to the selection of one of the tool-life criteria
curate measurement of the deterioration phenomena may be
specified. The type and value of the criterion used shall be
impeded by such deposits. Although mechanical techniques
reported.
for the removal of deposits from tool surfaces are not recom-
mended, it may be permitted to remove BUE or BUL using a
soft material such as a “thumb nail”, piece of plastic or wood,
7.4.1 Recommended tool-life criteria
with a minimal risk of damaging the tool. Chemical etching may
be used only when the cutting tool material is very different
Tool-life criteria which tan be defined as a predetermined
from the work material. If deposit removal is undertaken, the
numerical value of specific types of tool wear are rec-
method used shall be reported in detail.
ommended.
land (VB) is the most com-
A certain width of the flank wear
7.5.1 Measurement of flank wear (VB)
monly used criterion.
Flank wear measurement is carried out parallel to the surface of
The following tool life end Points are recommended :
the wear land and in a direction perpendicular to the original
cutting edge, e.g. the distance from the original cutting edge to
-
Uniform wear : 0,3 mm averaged over all teeth.
that limit of the wear land which intersect
...
IS0
NORME
I N T E R NAT I O N A LE
Premiere édition
1989-05-01
Essai de durée de vie des outils de fraisage -
Partie 2 :
Fraisage combiné
Tool life testing in milling -
Part 2 : End milling
Numéro de réfbrence
IS0 8688-2 : 1989 (FI
IS0 8688-2 : 1989 (FI
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 en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I‘ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale IS0 8688-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 29,
Petit outillage.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu‘il s‘agit, sauf indication
contraire, de la dernière édition.
O IS0 1989
Droits de reproduction rBservBs. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisBe sous quelque forme que ce soit et par aucun procBd6, Blectronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord Bcrit de I‘Bditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 CH-121 1 Genhve 20 Suisse
Imprim6 en Suisse
ii
IS0 8688-2 : 1989 (FI
Sommaire
Page
O Introduction . 1
1 Objet et domaine d'application . 1
2 Références . 3
3 Pièce . 3
3.1 Matériau de la pièce . 3
3.2 Dimensions . 4
4 Outil: Fraise., . 4
4.1 Dimensions et tolérances . 4
4.2 Géométrie de l'outil . 4
4.3 Conditions de l'outil . 5
4.4 Matériau d'outil . 5
4.5 Montage de l'outil . 5
5 Liquidedecoupe . 7
6 Conditionsdecoupe . 7
6.1 Conditions de coupe recommandées . 7
6.2 Autres conditions de coupe . 7
6.3 Vitessedecoupe . 7
7 Détérioration de l'outil et critères de durée de vie . 7
7.1 Introduction . 7
7.2 DBfinitions . 8
7.3 Phénomènes de détérioration d'outil . 9
7.4 Phénomènes de détérioration d'outil utilisés comme critères
deduréedevie . 14
7.5 Détermination de la détérioration d'outil . 14
iii
IS0 8688-2 : 1989 (FI
8 Équipement . . 15
8.1 Machine-outil . . 15
8.2 Autres équipements . . 15
9 Mode opératoire . . 16
9.1 Objectif . . 16
9.2 Organisation. . . 16
Préparation du matériau, des outils et de 1'6quipement . 17
9.3
9.4 Technique des essais, .
Mesures et enregistrement de la détérioration d'outil .
9.5
10 Évaluation des résultats .
10.1 Considérations générales . 18
10.2 Traitement des valeurs/observations . 18
10.3 Nombre d'essais. . 18
10.4 Diagrammes,. . 20
10.5 Interprétation statistique. . 20
Annexes
A Matériaux de la piece de référence. . 22
B Exemple de feuille de données . 23
C Calculs statistiques . 24
Bibliographie,. . 26
iv
NORM E INTER NAT1 ON ALE IS0 8688-2 : 1989 (F)
Essai de durée de vie des outils de fraisage -
Partie 2 :
Fraisage combiné
O Introduction NOTE - La prbsente partie de I'ISO 8688 ne constitue pas un essai de
réception et il ne convient pas de l'utiliser comme tel.
Les procédures et conditions d'essais de durée de vie des outils
de tournage 8 partie active unique font l'objet de I'ISO 3685. Le
I'ISO 3685 a conduit à demander des 1 Objet et domaine d'application
succès de l'application de
documents similaires pour d'autres procédés de coupe d'utilisa-
La présente partie de I'ISO 8688 spécifie les exigences recom-
tion courante.
mandées pour les essais de durée de vie des outils en acier
La présente partie de I"IS0 8688 a été développée B l'initiative rapide pour le fraisage combiné de pièces en acier et fonte. Elle
peut &re utilisée dans des laboratoires aussi bien qu'en pro-
du ClRP et s'applique aux opérations de fraisage combiné avec
duction.
outils en acier rapide qui représentent une importante activité
de fabrication; une illustration est donnée aux figures 1, 2 et 3.
La présente partie de I'ISO 8688 donne des spécifications pour
les trois types d'essai de fraisage combiné suivants :
Les recommandations de la présente partie de I'ISO 8688 sont
applicables à la fois dans les laboratoires et les unités de fabri-
a) rainurage (voir figure 1);
cation. Elles sont destinées B unifier les procédures afin d'aug-
menter la fiabilité et la comparabilité des résultats d'essai, lors
b) fraisage combiné, prédominance en roulant (voir
de comparaison d'outils, matériaux 8 usiner, paramètres de
figure 2);
coupe ou de liquides de coupe. Afin de se rapprocher le plus
possible de ces objectifs, des matériaux de référence et des
c) fraisage combiné, prédominance en bout (voir
conditions recommandées sont prévus, qui devraient être utili-
figure 3).
sés chaque fois qu'ils conviennent.
En fraisage combiné, deux catégories de conditions de coupe
De plus, les recommandations peuvent être utilisées comme
peuvent ête considérees comme suit :
aide lors de la recherche de données de coupe B recommander
ou de détermination de facteurs limites et de caractéristiques
a) conditions entraînant une détérioration de l'outil princi-
d'usinage tels que forces de coupe, caractéristiques de la sur-
palement due B l'usure;
face engendrée, forme du copeau, etc. Pour ces objectifs en
particulier, certains parametres, auxquels ont été attribuées des
b) conditions pour lesquelles la détérioration de l'outil est
valeurs recommandées, peuvent devoir etre utilisés comme
principalement due B d'autres phénomenes tels que brisure
variables. d'arête ou déformation plastique.
Les conditions d'essai recommandées dans la présente partie La présente partie de I'ISO 8688 concerne seulement les recom-
de I'ISO 8688 conviennent pour des essais de fraisage combiné
mandations pour des essais aboutissant principalement B une
sur des pièces en acier et en fonte de micro-structure normale. usure d'outil.
Cependant, moyennant des modifications appropriées, la pré-
sente partie de I'ISO 8688 peut etre appliquée par exemple B des Les essais suivant le second groupe de conditions ci-dessus
essais de fraisage combiné sur d'autres materiaux de piece ou
doivent faire l'objet d'une étude ultérieure.
avec des outils développés pour des applications spécifiques.
Pour chacun de ces types d'essai, des recommandations sont
La précision spécifiée dans ces recommandations devrait btre
faites sur : piece, outil, liquide de coupe, conditions de coupe,
considérée comme exigence minimale. Toute différence par équipement, détermination de la detérioration de l'outil et de sa
rapport aux recommandations devrait être mentionnée dans le
duree de vie, procédure d'essais, enregistrement, évaluation et
procès-verbal de façon detaillée. presentation des résultats.
IS0 8688-2 : 1989 (FI
Figure 1 - Rainurage
a) Fraisage en opposition b) Fraisage en avalant
Figure 2 - Fraisage combine (a, > a,)
IS0 8688-2 : 1989 (FI
a) Fraisage en opposition . b) Fraisage en avalant
Figure 3 - Fraisage combine (a,< a,)
2 Références IS0 5414-2, Mandrins porte-outils, à vis de blocage, pour outils
à queue cylindrique à méplat - Partie 2 : Dimensions d‘encom-
brement des mandrins.
ISOlR 185, Classification de la fonte grise.
IS0 468, Rugosité de surface - Paramktres, leurs valeurs et les
règles générales de la détermination des spécifications.
3 Piece
IS01 R 683-3, Aciers pour traitement thermique, aciers allibs et
3.1 MattSriau de la pièce
aciers pour décolletage - Partie 3 : Aciers corroyés non alliés
trempés et revenus avec une teneur en soufre contrôlée.
En principe, les organismes d‘essai sont libres de choisir les
materiaux de piece en fonction de leurs intkrêts propres.
IS0 1641-1, Fraises cylindriques 2 tailles et fraises à rainurer -
Cependant, afin d’augmenter la comparabilité des resultats
Partie 1 : Fraises à queue cylindrique.
entre organismes d‘essai, l’utilisation de l‘un des materiaux de
reference, acier C45 suivant ISO/R 683-3 ou fonte nuance 25
IS0 1701, Conditions d’essais des machines à fraiserà table de suivant ISO/R 185, est recommandée. Des specifications plus
precises sur ces materiaux sont données dans l’annexe A.
hauteur variable, à broche horizontale ou verticale - Contrôle
de la précision.
Les matériaux peuvent être différents à l‘intérieur des specifica-
tions, ce qui affecte I’usinabilit6. Pour minimiser de tels proble-
IS0 2854, Interprétation statistique des données - Techni-
mes, la livraison d’un materiau d‘essai suivant des specifica-
ques d’estimation et tests portant sur des moyennes et des
tions plus serrees doit être discutée avec le fournisseur.
variances.
Les informations concernant le materiau d’essai telles que
IS0 3002-1, Grandeurs de base pour la coupe et la rectification
nuance, composition chimique, proprietes physiques, micro-
- Partie 1 : Gbomhtrie de la partie active des outils coupants -
structure, details complets sur le procede de mise en œuvre du
Notions générales, systhme de référence, angles de l‘outil et
materiau d’essai (par exemple lamine à chaud, forge, moulé ou
angles en travail, brise-copeaux.
à froid) et tout traitement thermique devraient être men-
etire
tionnes dans le proces-verbal d’essai (voir 9.3.1 et annexe A).
IS0 3685, Essais de durée de vie des outils de tournage à partie
active unique.
La dureté de la piece préparee doit être determinee B une extré-
mit6 de chaque Bchantillon d’essai sur la zone d’essai, dans la
IS0 4957, Aciers r) outils.
section (voir 9.3.1). Pour les sections recommandées, les
empreintes de dureté doivent se situer le long de la ligne
mediane de la zone, parall&le au plus grand côté. Le nombre
IS0 5414-1, Mandrins porte-outils, à vis de blocage, pour outils
à queue cylindrique à méplat - Partie 1 : Dimensions du minimal de points d‘essai est cinq : un au centre, un à proximite
de chaque extremit6, et un entre les deux (voir figure 4).
systhe d‘entraînement des queues d‘outils.
IS0 8688-2 : 1989 (F)
,-- Zone d’essai Zone d‘essai Zone d’essai
Figure 4 - Essai de duret6
B partir de billettes plus grandes ou d‘essai, l’utilisation d‘une fraise à rainurer de @ 25 mm est
Pour les pieces coupees
pour lesquelles des variations de dureté significatives peuvent recommandée pour les essais de rainurage (voir figure 1) ou
d’une fraise 2 tailles à 4 dents-.de @ 25 mm pour les essais de
être envisagees, des mesures de dureté complémentaires
fraisage combiné (voir figures 2 et 3).
devraient être effectuées pour garantir que les valeurs de dureté
sont dans les limites prescrites. L‘emplacement de tels points
de mesure et la méthode de mesure devraient être mentionnés Toute différence par rapport à la fraise recommandée devrait
dans le proces-verbal d‘essai. être notee.
Les écarts de dureté pour un lot de matériau devraient être
4.1 Dimensions et tol6rances
aussi faibles que possible. Une valeur realiste pour les maté-
riaux de réference de l’annexe A et des matériaux similaires est
Les dimensions de la fraise recommandée doivent être confor-
k 5 % de la valeur moyenne.
mes B I‘ISO 1641-1. Les principales dimensions des fraises
recommandées sont données aux figures 5 et 6.
Afin de pouvoir comparer les résultats sur des périodes de
temps raisonablement longues, il est recommande que les
Les harts entre les outils individuels utilisés dans le même cycle
organismes d’essai se procurent des quantités suffisamment
d‘essai devraient être réduits au minimum (voir 4.2 et 9.3).
importantes de matériau de référence pour couvrir leurs
besoins.
4.2 Gbométrie de l’outil
3.2 Dimensions
4.2.1 II est recommandé que tous les essais dans lesquels la
geométrie de l’outil n’est pas la variable d‘essai soient effectues
3.2.1 La piece recommandbe pour le fraisage combine (voir
en retenant la géométrie d‘outil donnée dans le tableau 1.
9.3.1) doit être une barre ou une billette de section rectangu-
laire ayant une largeur minimale de 2 fois le diametre coupant
Les désignations des angles sont en accord avec I‘ISO 3002-1
(50 mm min. pour D = 25 mm) et une longueur minimale de 10
(voir figure 7).
fois le diametre coupant (250 mm min. pour D = 25 mm) mais
si possible avec une longueur recommandée de 20 fois le dia-
L’écart entre les outils individuels utilisés dans le même cycle
metre coupant. La longueur réelle devrait être notee.
d’essai devrait être réduit au minimum. Cela signifie que des
tolérances plus faibles que celles données dans le tableau 1
Les hauteurs maximale et minimale ainsi que la largeur peuvent
sont recommandées. Cela s’applique en particulier à la
être determinees par le nombre d’essais B effectuer et la neces-
dépouille primaire sol.
sité d‘avoir des proprietés du materiau uniformes. Ces dimen-
sions devraient être réduites pour assurer la stabilite voulue
La livraison d‘outils B tolerances géométriques plus serrées
pendant l’usinage. Les dimensions réelles doivent être notées.
devrait être discutée avec le fournisseur.
3.2.2 Pour les fontes, les dimensions du parallélépipede doi-
4.2.2 Pour les essais pour lesquels la geometric de l’outil est la
vent être choisies de façon 9 obtenir les structures métallogra-
variable d’essai, tous les outils doivent être fabriqués ensemble,
phiq ues requises.
dans le même lot et même coulée d’acier et subir le même trai-
tement thermique.
4 Outil : Fraise
Les karts entre les outils individuels utilises dans le même cycle
d’essai devraient être reduits au minimum.
En principe, les organismes d’essai sont libres de choisir la
La livraison d‘outils repondant B cette condition devrait être dis-
fraise en fonction de leurs interêts propres. Cependant, afin
d’augmenter la comparabilite des résultats entre organismes cutée avec le fournisseur.
IS0 8688-2 : 1989 (FI
4.3 Conditions de l'outil discutée avec le fournisseur afin de garantir la plus grande uni-
formité possible de l'outil (voir 4.2.2). Ces matériaux d'outils de
référence ne devraient avoir ni revêtement ni traitement de sur-
Afin d'éviter les problhmes de réaffûtage, il est recommandé de
n'utiliser que des outils neufs. Cependant, si les effets du réaf- face.
fûtage sont recherchés, le diamhtre de l'outil ne devrait pas être
Si le matériau d'outil est la variable d'essai, la classification de
réduit en dessous de 90 % du diamètre d'origine, et pour de
ce matériau et le plus de caractéristiques possible doivent être
tels essais le diamhtre réel devrait être noté dans le proch-
notées.
verbal d'essai.
La présence de tout revêtement ou traitement de surface doit
La rugosité de surface, Ra, de la face de coupe de l'outil ne doit
être notée en détail.
pas excéder 1,25 pm. Pour la face de dépouille, cette limite est
de 0,8 pm. La rugosité R, est mesurée conformément à
I'ISO 468.
4.5 Montage de l'outil
4.4 Matériau d'outil La fraise 2 tailles ou la fraiseà rainurer doit être montée dans un
mandrin conforme à I'ISO 5414-1 et à I'ISO 5414-2. Elle doit
être solidement fixée dans le mandrin et son battement doit être
Pour tous les essais de coupe, dans lesquels le matériau d'outil
n'est pas la variable d'essai, l'investigation doit être faite avec soigneusement contrôlé sur les arêtes (outil monté). En tout
point de l'arête,. le battement ne doit pas excéder les valeurs
un matériau de référence approprié, B définir par l'organisme
suivantes :
d'essai.
-
En principe, les organismes d'essai sont libres de choisir les battement radial : 50 pm
matériaux d'outil en fonction de leurs intérêts propres. Cepen-
-
dant afin d'augmenter la comparabilité des résultats entre orga- battement axial : 30 pm
nismes d'essai, l'utilisation de l'un des matériaux de référence
suivants est recommandée : acier rapide non revêtu, sans Ces valeurs peuvent être obtenues en utilisant des outils et
cobalt (S2 et S4) ou avec cobalt (S8 et Sll), conformes B mandrins standard montés sur des machines conventionnelles.
I'ISO 4957. Chaque fois que possible, la livraison d'outils prove-
nant du même lot devrait être demandée. Pour les essais utilisant la valeur la plus basse de l'avance par
dent (voir tableaux 2 et 31, des efforts devraient être faits pour
La livraison d'un matériau d'outil de référence suivant des spé- choisir des outils et des mandrins qui réduisent les valeurs de
cifications plus serrées pour les essais d'usinage devrait être battement. Les valeurs réelles doivent être mesurées et notées.
Dimensions en millimètres Dimensions en millimètres
P25js141
1925e8 Nombre de dents, z = 2
Nombre de dents, z = 4
Figure 6 - Fraise à rainurer
Figure 5 - Fraise 2 tailles
(voir IS0 1641-1) (voir IS0 1641-1)
IS0 8688-2 : 1989 (FI
Facette radiale
-4 7-
Figure 7 - Géométrie de l‘outil
Tableau 1 - Géométrie d‘outil et tolérances pour fraises 2 tailles et fraises à rainurer
~
Géométrie et tolérances
Terminologie conforme à
Terminologie d‘usage courant
Symbole
Fraises Fraises à
I‘ISO 3002-1
2 tailles rainurer
30° F 2O 30° f Z0
Angle d’inclinaison d‘arête de l’outil Angle d’hélice
lo f 0,5O lo f 0,5’
Angle de direction d’arête secondaire Angle de direction d’arête secondaire
de l’outil
120 i 30 120 f 30
Angle de coupe orthogonal de l’outil Angle de coupe radial
80 f 20 8O f 2O
Dépouille orthogonale de l’outil, pre- Dépouille primaire, arête périphérique
mière face de dépouille
Dépouille vers l’arrière de l’arête secon- Dépouille primaire, arête en bout 70 f 10 70 i 10
daire de l’outil, première face de
dépouille secondaire
-
0.2 max.
Facette radiale, mm
18 8
Battement radial, pm
18 18
Battement axial, pm
0,3 i 0,l 0,12 f 0,03
Chanfrein de bec (45O) ou rayon, mm
IS0 8688-2 : 1989 (FI
6.2 Autres conditions de coupe
5 Liquide de coupe
L’usinage de l’acier doit s’effectuer avec un liquide de coupe. Lorsque l’avance, la profondeur de coupe axiale ou la profon-
Dans le cas de la fonte, l’utilisation de liquide de coupe n’est deur de coupe radiale sont les variables d‘essai, toutes les don-
nées doivent être clairement spécifiées. II faut noter cependant
pas recommandée. Le liquide de coupe doit être clairement
que les conditions de coupe doivent être compatibles avec les
spécifié. Cette spécification devrait inclure par exemple, la mar-
possibilités de l’outil, de la machine, de la fixation, etc., afin
que commerciale ou la composition des éléments actifs, la con-
centration réelle, la dureté de l’eau (lorsqu‘elle est utilisée d’obtenir des résultats d’essai fiables.
comme diluant) ou la valeur du pH de la solution ou de I’émul-
Lorsque les conditions de coupe indiquées dans les tableaux
sion.
ou 3 ne peuvent être obtenues, d’autres valeurs aussi proches
que possible de celles indiquées peuvent être utilisées. Elles
Dans ces cas, le jet du liquide de coupe devrait être dirigé vers
la partie active de l’outil. Le débit ne devrait pas être inférieur à devraient être limitées aux valeurs minimales données dans le
tableau 4.
3 I/min ou 0,l I/min par centimètre cube de métal enlevé en
1 min, en retenant la valeur la plus grande. Le diamètre de l’ori-
La profondeur de coupe radiale maximale, a,, pour le fraisage
fice, le débit et la température du réservoir devraient être notés.
combiné devrait être limitée à 0,8D1).
Tableau 4 - Limites minimales pour les conditions
6 Conditions de coupe
de coupe
I
Les conditions de coupe recommandées (voir tableaux 2 et 3)
I Condition de coupe
sont choisies et combinées afin de correspondre aux principes
de fraisage objet de la présente partie de I’ISO 8688 (voir
Avance minimale par -.
figures 1, 2 et 3). Sont considérés aussi bien le fraisage en
rnrn 0,05 0,05
dent, f,
opposition (mouvement d’avance opposé au mouvement péri-
Profondeur de coupe
phérique de l’outil) que le fraisage en avalant (mouvement
rnm 2 2“
axiale, a,
d‘avance dans la m&me direction que le mouvement périphéri-
que de l’outil).
Profondeur de coupe
I mm I - I 2”” I
I radiale, a,
I I I l 1
6.1 Conditions de coupe recommandkes
Pour a, < 0,250, a, devrait être au moins égal B 0,250.
**
Pour a, < 0,250, a, devrait &re au moins égal B 0,250.
Pour tous les essais dans lesquels l’avance par dent, fz, la pro-
fondeur de coupe axiale, a,, ou la profondeur de coupe radiale,
a,, ne constituent pas les variables principales de l’essai, les
6.3 Vitesse de coupe
conditions de coupe doivent être choisies à partir des
La vitesse de coupe est la vitesse périphérique de l’outil déter-
tableaux 2 et 3.
minée pour le diamètre nominal (voir figures 5 et 6). La vitesse
de coupe moyenne devrait être mesurée pour l’outil sous
charge, à des conditions de coupe représentatives des condi-
tions d‘essai pour tenir compte des pertes dues à la coupe.
II
I Condition de coupe I
II est conseillé d’établir la vitesse voulue à partir d’un essai préli-
Profondeur de coupe axiale, a, mm 12,5 20
minaire (voir 9.2). Une vitesse de coupe appropriée peut être
Profondeur de coupe radiale, a, mrn 25’) 25” trouvée dans les manuels de données d’usinage. Pour les maté-
riaux de pièce de référence et l’outil de référence cette vitesse
I Avance, f, 1 mm/dentI 0,08 1 0,125 I
sera d’environ 30 m/min pour l’acier rapide S2 et S4et 35 m/min
Diamètre de la fraise B rainurer.
1) pour l’acier rapide S8 et S11.
Un changement relativement faible de la vitesse de coupe peut
affecter de facon significative la vie de l’outil, par exemple une
Tableau 3 - Conditions de coupe recommandées
variation de k 5 % peut approximativement doubler ou diviser
pour le fraisage combine
par deux la vie de l’outil.
111 II I III I IV
Condition de coupe
I aa > ar I fa .< ar
7 Détérioration de l‘outil et criteres de
(voir figure 2) (voir figure 3)
I
durée de vie
Profondeur de coupe
mm 20 20 12,5 12,5
axiale, a,
7.1 Introduction
Dans les situations pratiques d’atelier, le moment où un outil
cesse de produire des pieces de dimension ou de qualit6 de sur-
I Avance. f- I mm/dent I 0.08 1 0.125 I 0.08 I 0.1251
face désirée détermine habituellement la fin de la durée de vie
utile de l‘outil. La période s’étendant jusqu’au moment où
La tolérance sur les profondeurs de coupe axiale et radiale doit l’outil est incapable de couper davantage peut aussi être consi-
dérée comme durée utile de l’outil. Cependant, les raisons pour
être k 5 %.
0 = Diamhtre de la fraise (25 mrn pour une fraise standard soit a, max. = 20 mm)
1)
lesquelles on pourra considerer que les outils ont atteint la fin apparaître qu'occasionnellement avec les conditions d'essai
de leur dur6e de vie utile seront differentes dans chaque cas, en recommandees dans la présente partie de I'ISO 8688.
fonction des conditions de coupe, etc.
7.2 DBfinitions
Pour augmenter la signification et la comparaison des rksultats
d'essais, il est essentiel que la duree de vie de l'outil soit definie
Pour les besoins de la présente partie de I'ISO 8688, les defini-
comme le temps de coupe total de l'outil pour atteindre une
tions suivantes s'appliquent :
valeur specifiee de crithe de duree de vie.
7.2.1 dbtbrioration d'outil : Tout changement d'une partie
Afin d'obtenir des valeurs d'essai sûres et comparables avec
active d'un outil provenant du procede de coupe.
celles provenant de diverses sources, il est necessaire d'iden-
tifier et de classifier les phhomènes de d6thrioration d'outil
Deux classes principales de détérioration d'outil sont distin-
conformement B 7.3 et de recommander ceux qui, assortis de
guees : usure d'outil et Bbrechure.
valeurs limites, devraient être utilisés pour determiner la fin de
la vie utile de l'outil conformement B 7.4.
7.2.1.1 usure d'outil : Changement de forme de la partie
Suivant l'endroit où la deterioration se produit sur l'arête, diffé-
active d'un outil, par rapport à sa forme initiale, resultant de
rentes valeurs peuvent être acceptees.
perte progressive de materiau d'outil durant la coupe.
La presente partie de I'ISO 8688 recommande de determiner la
7.2.1.2 rupture fragile 1bbr6chure) : Apparition de fissures
vie de l'outil en retenant la deterioration en forme d'usure. Dans
dans la partie active d'un outil, suivie de perte de petits frag-
la mesure OÙ d'autres modes de detérioration d'outil peuvent
ments de matériau d'outil, r6Sultant de la fissuration durant la
determiner la fin de la vie utile de l'outil, les définitions donnees
coupe.
en 7.2 prennent en compte les fissures, ébrechures et deforma-
tions.
7.2.2 mesure de la dbt6rioration d'outil : Quantite utilisée
Chaque type de deterioration progressera ou apparaîtra de dif-
pour exprimer la grandeur d'un aspect particulier de deteriora-
férentes facons en fonction des conditions de coupe. Lorsque tion d'outil sous forme de valeur numérique.
plus d'une forme de détérioration devient mesurable, chacune
d'elles devrait etre enregistree, et lorsque l'une quelconque des
Exemple
limites des phhomènes de deterioration est atteinte, la fin de la
vie de l'outil est atteinte. -
Largeur d'une usure en depouille VB 1 (voir 7.3.1.1).
La quantite de matériau d'essai requise et le coût des essais
7.2.3 crithre de dur6e de vie d'outil : Valeur predeterminée
depend de la valeur numerique de deterioration d'outil utilisée
d'une mesure spécifiee de la deterioration d'outil ou apparition
pour determiner la durée de vie.
d'un phenomhne sp6cifie.
Si la valeur limite est trop BlevBe, le coût d'obtention des r6sul-
Exemples :
tats peut être excessif en regard de la valeur de ces r6sultats. Si
la valeur limite est trop faible, le r6sultat obtenu peut être non
-
Largeur d'une usure en depouille VB 1 = 0,3 mm (voir
significatif puisqu'il peut être determine durant les &apes initia-
7.4.1).
les du developpement de la dbtkrioration en fonction des condi-
tions d'essai.
7.2.4 vie de l'outil, T, : Temps de coupe total d'une partie
De nombreux types de ph6nombnes de deterioration d'outils
active necessaire pour atteindre un critère de durée de vie spé-
sont cites dans ce chapitre. Certains d'entre eux ne peuvent cifique (voir 7.5).
IS0 8688-2 : 1989 (FI
7.3 Phhomenes de ddtbrioration d'outil
L'usure sur des fraises 2 tailles et fraises à rainurer est représentée A la figure 8.
a"'
L Position 1
ou
Figure 8 - Usure sur des fraises 2 tailles et fraises B rainurer
7.3.1 usure en dbpouille (VB) : Perte de matériau d'outil B partir des faces de dépouille de l'outil, durant la coupe, qui entraîne le
développement progressif d'une facette d'usure en dépouille.
7.3.1.1 usure en dbpouille uniforme (VB 1) : Facette d'usure qui est normalement de largeur constante et s'étend sur les portions
des faces de dépouille de l'outil contiguës à l'arête active, sur toute sa longueur.
IS0 8688-2 : 1989 (FI
7.3.1.2 usure en d6pouille non uniforme (VB 2) : Facette d’usure de largeur irrégulière et pour laquelle le profil g6n6r6 par l’inter-
section de la facette d‘usure et de la face de dépouille initiale varie pour chaque position de mesure.
7.3.1.3 usure en dbpouille localis6e (VB 3) : Forme exagérée et localisée d‘usure en dépouille qui se développe en un endroit spé-
cifique de la face de dépouille (voir figure 8, positions 1, 2 ou 3).
A-A
7.3.2 usure de la face de coupe (KT) : Perte progressive de matériau d’outil à partir de la face de coupe de l’outil durant la coupe.
7.3.2.1 usure en cratere (KT 1) : Développement progressif d‘un cratère d’orientation approximativement parallèle A l’arête princi-
pale et de profondeur maximale B une certaine distance de l‘arête principale.
A-A
IS0 8688-2 : 1989 (FI
7.3.2.2 usure de la face de coupe en forme de marche (KT 2) : Forme d’usure de la face de coupe pour laquelle la profondeur
maximale de la marque d‘usure, mesurée perpendiculairement B la face de coupe de l’outil, se situe B l‘intersection de cette marque
d’usure avec la face de dépouile principale de l‘outil.
A-A
.
7.3.3 Ébrbchure (CH) : Détérioration d’arête lorsque des parties de celle-ci se cassent.
7.3.3.1 bbrbchure uniforme (CH 1) : Perte de fragments d’outil de dimension sensiblement égale le long des arêtes, qui influence
de facon significative l‘uniformité de la largeur de la facette d’usure en dépouille.
A -A
7.3.3.2 bbrbchure non uniforme (CH 2) : Ébréchure qui se produit principalement en liaison avec des fissures en un nombre réduit
de positions le long des arêtes actives mais sans uniformité d’une arête B l’autre.
A-A
b
IS0 8688-2 : 1989 (FI
7.3.3.3 6brBchure IocalisBe (CH 3) : Ébréchure qui se produit d’une manière conséquente en certaines positions le long de l’arête
active.
A- A
7.3.4 Bcaillure (FL) : Perte de fragments d‘outil en forme d‘écailles à partir des surfaces de l‘outil. Ce phénomène est le plus souvent
observé lors de l’utilisation d’outils revêtus mais peut aussi se produire avec d‘autres matériaux d’outil.
A-A
7.3.5 fissures (CR) : Brisures du matériau d’outil qui n’entraînent pas immédiatement la perte de matériau d’outil.
7.3.5.1 fissures en ligne (CR 1) : Fissures qui apparaissent à la fois sur la face de coupe et la face de dépouille de l’outil et sont
orientées approximativement perpendiculaires B I’arete principale.
IS0 8688-2 : 1989 (FI
7.3.5.2 fissures paralides (CR 2) : Fissures qui apparaissent sur la face de coupe ou la face de dépouille de l'outil et sont orientées
approximativement paralleles B l'arête principale.
7.3.5.3 fissures irreguli&res (CR 3) : Fissures qui apparaissent parfois sur la face de coupe-ou la face de dépouille de l'outil et sont
orientées de facon irréguliere.
7.3.6 defaillance brutale (CF) : DBthrioration rapide de la partie active jusqu'h sa défaillance complete.
IS0 8688-2 : 1989 (FI
la défaillance brutale (CF) peut se produire par inadvertance et
7.4 Phénomhes de détérioration d’outil
utilises comme criteres de duree de vie ne devrait pas être utilisée comme critère principal de fin de vie;
les fraises de petit diamètre (habituellement inférieur A 12 mm)
Afin de pouvoir déterminer la durée de vie de l’outil et comparer
se trouvant parfois endommagées suite A une surcharge ou à
l’influence de différents parametres d’essai, il est nécessaire de
une augmentation de l‘usure de divers types avant que les
retenir comme critere un type défini de détérioration de la partie
mesures de l’usure ne puissent être notées, il n’est donc pas
active.
recommandé d‘utiliser ce type de détérioration comme critère
de vie.
Le critere de duree de vie peut être une valeur numérique predé-
terminée de tout type de déterioration d’outil qui peut être
mesurée. Lorsque plus d’une forme de détérioration devient
7.5 Détermination de la déterioration d‘outil
mesurable, chacune d’elles devrait être notée et la fin de vie de
l’outil est atteinte lorsque l’une quelconque des limites de dété-
Les mesures de l’usure de l’outil et de la détérioration fragile à
rioration est obtenue.
l‘aide de I’équipement approprié (voir 8.2 et 9.3.7), à des inter-
valles déterminés par le programme d’essais (voir 9.21,
Le type de détérioration dont on pense qu‘il contribue le plus à
devraient être notées sur des feuilles de données et reportées
la fin de la vie utile de l’outil dans une série spécifique d’essais
sur des diagrammes (voir 10.4 et annexe BI.
doit être utilisé comme guide pour choisir l’un des criteres de
durée de vie spécifiés. Le type et la valeur du critere utilisé doi-
Lorsqu’il apparaît des arêtes rapportées (BUE), des couches
vent être notés.
rapportées (BUL) ou d‘autres débris du matériau de la pièce sur
la surface de l’outil, de telles observations devraient être notées
puisque le mesurage précis du phénomène de détérioration
7.4.1 Criteres recommandés de durbe de vie
peut être gêné par de tels dépôts. Bien qu‘il ne soit pas recorn-
mandé d‘enlever les dépôts de la surface de l’outil par des tech-
Sont recommandés des criteres de durée de vie qui peuvent
niques mécaniques, il peut être admis d’enlever les BUE ou
être définis comme valeur numerique prédéterminee de types
BUL A l’aide d’un matériau tendre tel que ((l’ongle)), un morceau
spécifiques d’usure d’outil.
de plastique ou de bois, le risque d’endommager l‘outil étant
minime. Le décapage chimique ne peut être utilisé que lorsque
Une largeur donnée d’usure en dépouille (VB) est le critère le
le matériau d’outil est très différent du matériau de la pièce. Si
plus souvent utilisé.
les dépôts sont enlevés, la méthode doit être notée en détail.
Les points de fin de vie suivants sont recommandés :
7.5.1 Mesure de l‘usure en dépouille (VB)
-
Usure uniforme 0,3 mm en moyenne sur toutes les
La mesure de l’usure en dépouille est prise parallèlement à la
dents.
surface de la facette d’usure et dans une direction perpendicu-
laire à l’arête initiale, par exemple la distance de l’arête initiale à
-
Usure localisée 0,5 mm max. sur une dent individuelle.
la limite de la facette d’usure qui coupe la face de dépouille ini-
tiale. Bien que la facette d’usure en dépouille sur une portion
NOTES
importante de la face de dépouille puisse être de dimension uni-
1 Souvent l’usure localisée maximale se produit sur la partie de la face forme, sa en endroits des faces de
de dépouille adjacente B la surface de la piece durant la coupe.
dépouille en fonction du profil de l’outil et de I’ébréchure
2 Lorsque la d6pouille primaire a,, varie 8 l’intérieur des limites spéci- d’arête (voir 7.3). L~~ valeurS des de en
fiées dans le tableau 1, cela peut affecter de façon significative la lar-
dépouille doivent donc être rapportées la ou
geur de la facette d‘usure en dépouille. Ces variations devraient donc
l‘endroit des arêtes (voir figure 8) où les mesures sont faites
être minimisées.
(voir 7.2 et 7.3).
7.4.2 Autres criteres de durée de vie
7.5.2 Mesure de l‘usure de la face de coupe (KT)
Dans les cas où aucun des critères recommandés ne convient, il L’usure de la face de coupe KT 1 est évaluée par la profondeur
peut être possible d‘obtenir des données significatives en utli- de cratere qui est mesurée à partir de et perpendiculairement à
sant l‘un des criteres suivants : la face de coupe initiale de l‘outil. La profondeur du cratere
variant d’un point à l’autre de sa longueur, la position de la
- une profondeur donnée de l’usure de la face de mesure par rapport B l‘arête initiale devrait être notée ainsi que
à un point de
dépouille (KT) est parfois utilisee comme critere; la position de la section de mesure par rapport
reference sur les faces de coupe de l‘outil (voir 7.2 et 7.3.2.1).
-
I’ebrechure (CH) est un critere qui peut être utilisé;
L‘usure de la face de coupe (KT 2) est mesurée comme la dis-
tance entre l’arête usée et l‘arête initiale dans une direction per-
- quand I’ébréchure se produit, elle est B traiter comme
pendiculaire B la face de coupe initiale (voir 7.2 et 7.3.2.2).
une usure localisée en utilisant une valeur VB 3 = 0,5 mm
(voir figure 8) comme fin de vie;
7.5.3 Évaluation de I’Bbréchure (CH)
- I‘ébrechure (CH) sous une forme tres forte et I’écaillure
(FL) ne peuvent être utilisees qu’exceptionnellement L‘ébréchure devrait être mesurée B la fois sur la face de
comme critere; depouille et la face de coupe, parallèlement et perpendiculaire-
ment B l‘arête initiale. La position sur l‘arête B laquelle l‘ébré- pas être utilisées. Cependant, si de tels phénomènes apparais-
sent, ils peuvent être réduits de façon significative ou éliminés
chure se produit devrait être indiquee.
en modifiant légèrement la vitesse de coupe sans changer les
autres paramhtres de coupe.
7.5.4 Évaluation des fissures (CR)
L’orientation de l‘axe de la broche, verticale ou horizontale, doit
La fissuration est évaluée en comptant les fissures (observees
être notée.
avec agrandissement de X8) et en mesurant la distance mini-
male entre deux fissures consécutives. La position des fissures
La précision de la fraiseuse doit être en accord avec I‘ISO 1701.
devrait être notée.
La vitesse d’avance sous charge doit être constante.
8 Équipement
Le déplacement exigé pour un essai ne devrait pas excéder 0,75
fois la limite de mouvement de l‘axe.
8.1 Machine-outil
La fraiseuse sur laquelle les essais seront conduits doit avoir
8.2 Autres dquipements
une puissance et une capacite suffisantes, être stable et telle
qu’aucune tendance B vibrer ou B flechir anormalement ne Le tableau 5 donne la liste des Bquipements necessaires et
puisse être constatée durant l’essai. Les conditions de coupe recommandés pour effectuer les essais spécifies dans la pr6-
qui provoquent des vibrations et bruits anormaux ne devraient sente partie de I’ISQ 8688.
Tableau 5 -. Équipements necessaires pour les mesurages effectues dans les essais de fraisage combine
I Chapitre Equipement minimal Équipement recommande
3 Piece
Dimensions Règle graduée
Pied à coulisse
Dureté Appareil de contrôle de la duret6 Appareil de contrôle de la dureté
4 Fraise
Dimensions Pied B coulisse Micromètres 0-25
Rugosité Échantillon de rugosité Appareil de contrôle de I’état de surface
Défauts
Loupe de grossissement minimal X8 Microscope à oculaire
Battement Comparateur à cadran
Comparateur 8 cadran au 0,001 mm
Dureté Appareil de contrôle de la dureté
5 Liquide de coupe
Concentration
Réfractomètre
Débit RBcipient gradué et chronomètre
RBcipient gradué et chronomètre
1)
(Valeur du pH)
pH-mètre
(Température)
Thermomètre
6 Conditions de coupe
Vitesse d’avance Chronomètre Chronomètre
Vitesse de la broche Tachymètre Tachymètre
Profondeur et largeur de coupe
Pied B coulisse Pied B coulisse
7 Deterioration d‘outil
Usure en dBpouille, usure de lâ face de
Microscope B oculaire, comparateur B
Microscope B oculaire, enregistreur de profil
coupe, ébréchure, Bcaillement cadran avec touche de Cp 0,2 mm
et dispositif spécial pour monter l’outil sous
le microscope
10 Evaluation des paramdtres Calculateur programmable
Utiliser un liquide de coupe fraîchement diluB.
1)
- Type B : Une courbe vT, la vitesse de coupe étant
9 Mode opératoire
variable pour une combinaison particulière des autres para-
mètres de coupe (voir 10.3.2).
9.1 Objectif
-
Type C : Durée de vie de l’outil en fonction de la vitesse
L’objectif principal des essais peut être la comparaison (classe-
de coupe et de l’avance (voir 10.3.3).
ment) de matériaux de pièce, matériaux d‘outil, géométries
d’outil ou liquides de coupe. D‘autres objectifs peuvent inclure
- Type D : Durée de vie de l‘outil en fonction de la vitesse
I‘établissement de données utiles pour recommander des condi-
de coupe, de l‘avance, des profondeurs de coupe A la fois
tions de coupe, l’étude de caractéristiques d’usinage telles que
axiale et radiale (voir 10.3.3).
forces exercées sur l‘outil, caractéristiques de la surface engen-
dr6e ou forme du copeau. Cependant, pour ces objectifs certai-
nes recommandations données dans la présente partie de
-
Type E : Caractéristiques d’usinage telles que forces de
I’ISO 8688 peuvent nécessiter des modifications pour répondre
coupe, surface engendrée, formation de copeau.
aux exigences spécifiques ou aux buts des essais. De telles
modifications doivent être notées.
L’organisation des essais indiqués ci-dessus devrait tenir
compte de la dispersion probable des résultats d‘essai et de la
9.2 Organisation
nécessitb d’un nombre minimal d’essais qui peut être déterminé
sur la base d’expérience antérieure ou de considérations statis-
L‘organisation du programme d’essai devrait tenir compte du tiques (voir chapitre 10).
type d’essai, parmi les types suivants, à utiliser pour atteindre
l’objectif recherché.
La quantité de matériau nécessaire pour accomplir le pro-
-
gramme d’essai complet (voir tableaux 6 et 7) devrait être déter-
Type A : Un point d’essai unique pour une combinaison
minée avec soin. Des essais préliminaires peuvent aider au
particulière de paramètres d’essai.
choix de la gamme de vitesses de coupe, des valeurs d’avance,
et des intervalles de temps souhaitables entre les évaluations
Ce type d’essai a pour but de déterminer, par exemple, des
successives de la grandeur de la détérioration d‘outil tenant
différences entre deux lots ou plus de matériaux de pièces,
entre groupes d‘outils, etc. (voir 10.3.1). compte de la progression escomptée de cette détérioration.
I II
Condition d’essai
Profondeur de coupe axiale, a, mrn 12,5 25
Profondeur de coupe radiale, a, mm 25 25
0.08
Avance, f, mrnident 0,125
vitesse 30 mimin 7 15
Masse approximative de matériau enlevé (pour atteindre le critère de durée
kgiessai
de vie recommandé)
vitesse 35 rnirnin 3 6
mm 25 25 12,5
12,5
Profondeur de coupe radiale, a,
I 2,5 ~ 2,5
Avance, f, mm/dent 0,08 0,125 0,08 O, 125
~ mm ~ 20 ~ 20 I
~
30 3 4 11 15
Masse approximative de materiau enlevé (pour atteindre
kg / essai
le critbre de dur6e de vie recommandé)
vitesse 35 mimin 2 2 4 6
IS0 8688-2 : 1989 (FI
9.3 Preparation du materiau, des outils et de 9.3.5 Équipement pour Mvaluation de la dBt6rioration
d'outil
I'equipement
La disponibilité et la qualité de I'équipement approprié pour
Avant de commencer toute expérience faisant partie d'un pro-
mesurer les phénomenes de détérioration de l'outil devraient
gramme d'essai, effectuer les étapes préparatoires suivantes.
être assurées (voir 8.2). Cette information devrait
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
Loading comments...