Usinage de l'acier 100Cr6 trempé par un outil en nitrure de bore cubique

Machining of hardened 100Cr6 steel using a cubic boron nitride tool

¹ Laboratoire Mécanique et Structures (LMS), Université du 8 mai 1945, BP 401, Guelma 24000, Algérie
² Laboratoire de Recherche Mécanique des Matériaux et Maintenance Industrielle (LR3MI), Université Badji Mokhtar, Annaba, BP 12, Annaba 23000, Algérie

Auteur de correspondance : yalese@yahoo.fr

Reçu : 29 Mars 2002
Accepté : 5 Mars 2004

Résumé

Cette étude est concernée par le tournage dur de l'acier de roulement 100Cr6 en utilisant un outil en nitrure de bore cubique (CBN7020). Des essais de laboratoire ont été planifiés pour investiguer l'effet de la vitesse de coupe sur les différentes formes de l'usure de l'outil. Ensuite, une autre série d'expériences a été dédiée à l'étude de la rugosité obtenue en fonction des paramètres de coupe. La relation entre la rugosité de la surface usinée et l'usure en dépouille correspondante de l'outil a été mise sous la forme d'équations puissance pour décrire l'évolution de la rugosité à différentes vitesses de coupe allant jusqu'à 350 m.min^-1. La comparaison des rugosités (R_a et R_t) en fonction de l'avance en tant que paramètre d'influence prépondérante a montré que le modèle à une variable (f) décrit d'une manière excellente les résultats expérimentaux alors que le modèle général à trois variables (V_c, f, a_p) reste satisfaisant et très bien apprécié par le coefficient de détermination. Pour la rugosité moyenne, le modèle théorique surestime les valeurs de R_a avec une divergence notable à 0,2 mm.tr^-1 alors que la rugosité totale est sous-estimée aux faibles valeurs de l'avance, ce qui donne lieu à des prédictions théoriques en deçà des attentes et conforte expérimentalement les modèles sous forme puissance proposés. Bien que la quantité de chaleur dégagée soit importante au vu des températures mesurées sur le copeau, la surface usinée n'a pas été thermiquement affectée.

Abstract

This study is concerned with hard turning of bearing 100Cr6 steel using a cubic boron nitride tool (CBN 7020). Machine shop tests were carried out in order to investigate cutting speed effect on the different tool wear aspects. In addition, a series of experiments was devoted to study machined surface roughness as a function of cutting regime parameters. The mathematical relationship between obtained surface roughness and corresponding tool flank wear was derived as a power law to describe roughness evolution at various cutting speeds up to 350 m.min^-1. Measured roughness criteria (R_a and R_t) as a function of feed rate (f) were best-described with a one variable power equation; however, the general model based on three variables (V_c, f, a_p) handed up satisfactorily comparisons in terms of determination coefficients. For average roughness criterion, the theoretical model overestimated R_a values with noticeable divergence at 0.2 mm.rev^-1 whereas total roughness is underestimated at lower feed rates, which gives erroneous predictions and support the use of proposed power-law models. Although the released amount of heat was important, as implied from chip temperatures, the machined surface was not thermally affected.