Mecanisme de la coupe

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TRD
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Mecanisme de la coupe

Message par TRD »

Bonjour à tous.

Suite au message de Zoom, j'ouvre ce sujet sur la coupe des materiaux bois ou metalliques pour eclaircir certaines choses.


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Tout d'abord pour qu'un outil coupe un materiau il faut qu'il soit plus dur que lui.

Je ne vais pas revenir sur les fondements de la coupe des metaux que j'ai détaillés sur mon blog et qui sont directement applicables aux bois et dérivés.


https://thomas-racing.blog4ever.com/fab ... ere-partie

Les principales differences entre les metaux et les bois et derives sont :

Difference de duretés entre bois et outil plus importante qu'entre metal et outils. Se traduit par des vitesses de coupe tres differentes : B et D environ 20- 50 metres/seconde, metaux environ 20-200 metres / minute.

Anisotropie des bois (propriétés differentes suivant la direction)

Conductivités thermiques : metaux tres bonne a moyenne, bois tres mauvaise. Les metaux evacuent une partie de la chaleur produite par la coupe.

N. B. : la puissance de coupe est utilisee soit pour vaincre les liaisons atomiques qui assurent la cohesion de la matiere soit transformee en chaleur à cause des frottements ou les deux. Ceci quel que soit le materiau usiné. On peut estimer la puissance necessaire a la coupe. La puissance de coupe est environ egale a deux fois la limite à la rupture du materiau multipliee par la section du copeau et multipliee par la vitesse de coupe.

Usure des outils. Les processus d'usure abrasive des outils sont comparables. Certains bois siliceux usent beaucoup les outils. Cependant, comme les puissances mises en jeu sont nettement plus importantes avec les metaux, l'elevation de temperature de l'outil peut entrainer d'importantes pertes de dureté des outils en acier entrainant leur destruction rapide. Pour le bois, c'est toujours le bois qui brule avant que l'outil perde totalement ses caracteristiques.

Comme indiqué sur mon blog, pour que la coupe se produise, il faut que la contrainte de cisaillement devant l'arete de l'outil depasse la limite à la rupture du materiau usiné.

La concentration de contrainte devant l'outil depend pour beaucoup de l'étendue de la zone comprimee par l'outil. Plus le materiau est elastique, plus il a la possibilité de se deformer pour une contrainte donnée.

Et comme tous les materiaux sont plus ou moins elastiques, il existe une deformation en-dessous de laquelle l'outil repousse la matière, frotte dessus, mais ne parvient pas à couper parce que la limite à la rupture n'est jamais atteinte.

Il existe donc une profondeur de passe en dessous de laquelle, la matiere se deforme du fait de son elasticité sans jamais atteindre la contrainte de cisaillement suffisante pour que la coupe se produise. La notion de copeau taillé minimal vient de là. Toute la puissance communiquee a l'outil se transforme en chaleur dans l'interface outil-piece.

La solution couramment utilisee pour augmenter la contrainte de cisaillement en amont de l'arête tranchante consiste à reduire la zone contrainte. On y parvient en reduisant le rayon (souvent microscopique pour le bois) de l'arête tranchante. C'est l'affutage.

Plus le module d'élasticité du materiau est faible, plus l'arête doit etre fine. C'est pour cette raison que les outils à bois doivent avoir des tranchants bien plus fins que les outils à métaux. Plus le bois est elastique, plus le tranchant doit etre fin si on souhaite avoir une coupe propre.

Si on veut couper proprement du bois vert il faut des outils affutes comme des rasoirs.

Pour un bois donné, le module d'élasticité transversal est plus faible que le module d'élasticité longitudinal. En consequence, on devrait affuter plus finement les outils qui travaillent en travers du fil.

Quand l'outil frotte sur la matiere sans la couper la puissance se trouve integralement transformee en chaleur. Lorsqu'une fraise est tres émoussée elle brule le bois parce que la chaleur degagee reste à la surface du bois puisque c'est un isolant thermique.

Mais, si on essaye de prendre une passe plus fine que le copeau taillé minimal, on arrive au meme resultat : l'outil ne coupe pas, frotte sur la surface. Et si la vitesse est grande et l'avance est tres faible, on peut brûler le bois.
Dernière modification par TRD le 02 févr. 2021, 21:47, modifié 2 fois.
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Re: Mecanisme de la coupe

Message par TRD »

Certains metaux sont sensibles a l'ecrouissage. Lorsque la limite elastique du materiau est depassee, le processus d'ecrouissage durcit le metal et augmente sa resistance à la rupture.

Attention a ne pas confondre limite elastique qui est la contrainte maximale que peut supporter un materiau sans deformation irreversible et module d'elasticité qui definit le comportement elastique du materiau, c'est-à-dire le rapport entre contrainte et deformation elastique.

Le module d'elasticité est un invariant pour tous les metaux. Qu'ils soient trempes ou pas les aciers ont tous un module d'environ 210 GPa. Enviton 68 pour les alliages d'aluminium.

Pour les bois c'est different suivant qu'ils sont plus ou moins secs et suivant la direction d'observation. Et aussi suivant la partie concernee : ecorce, aubier, duramen et le terroir. Un bois du Nord ne pousse pas comme un bois de zone temperee et ça impacte ses caracteristiques mecaniques.

Et c'est pour ça que c'est tres compliqué... Mais aussi très intéressant !
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Re: Mecanisme de la coupe

Message par ced21 »

je prend un siège!
concernant les caractéristiques variables des bois en fonction de leur condition de pousse, je me souviens avoir lu un article sur du bois d'aviation (avion de tourisme Robin type DR400) ou les interviewés (de mémoire MM. Robin et Deletraz) regrettait qu'une essence fort appréciée en menuiserie d'aviation, le spruce de mémoire, avait eu à une époque des qualités exceptionnelles du à une pousse des bois dans je ne sais plus quelle région des US pendant des conditions climatiques bien précises (plutôt froide je crois me souvenir) et que malheureusement la majeure partie de cette production avait été exportée par les USA en direction du Japon d'après guerre pour la reconstruction du pays.
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Re: Mecanisme de la coupe

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Merci TRD ça rend plus clair des idées que j'ai et qui reposent sur de très lointains souvenirs, quand en 2nde on nous faisait découvrir chaque quinzaine un atelier du lycée professionnel où j'ai fait mes études.
Je ne sais d'ailleurs pas par quel miracle des notions abordée moins d'une heure il y a plusieurs décennies ont pu traverser le temps sans être complètement perdues.

Le problème avec les souvenirs, quand il en reste, c'est que c'est un peu comme les outils : si on ne s'en occupe pas au bout d'un moment ils finissent par rouiller et les tranchants s'émoussent.

Depuis quelques mois j'ai ressorti certains outils et j'ai plusieurs fois été tenté de regarder des vidéos sur le web, j'ai aussi lu des articles, mais je suis le plus souvent déçu parce qu'il y a toujours un moment où les mecs disent des trucs que je n'arrive pas à expliquer avec les lois de la physique auxquelles je m'accroche obstinément.
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Re: Mecanisme de la coupe

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TRD, tant qu'on est dans la coupe, une question :

J'ai un petit étau anglais que je dois réparer avant de pouvoir l'accrocher sous un établi. Il paie pas de mine et beaucoup n'en voudraient sans doute même pas dans leur poubelle mais bon, je n'ai que ça et raboter sans étau c'est pas simple sauf peut-être avec un darex pocket.

Il faut que je recrée une pièce manquante, faute de savoir où en trouver une neuve qui risque de toute façon d'être vendue plus cher que ce que l'étau vaut surtout maintenant que l'UK est sorti de l'union douanière.

Il faut donc que je fasse 2 trous de 22 dans un bout de tôle de 7 d'épais

Dans ce but j'ai commandé une espèce de scie cloche dont l'annonce dit qu'elle est prévue, dans un mauvais français traduit de l'anglais approximatif traduit du chinois en caractères que mon ordi ne connait pas, dit qu'elle est prévue, donc, pour percer des tôles inox.

Comme je ne connais rien de courant qui soit pire à percer que l'inox, à part peut-être les poids d'horloges comtoise XIXe, en théorie la scie cloche devrait arriver à faire ces deux trous dans de l'acier à ferrer les poules sans trop de mal et sans mourir, et avec une lubrification adaptée elle pourra peut-être faire plus que 2 trous. On ne sait jamais, que mon bout de tôle forte ne suffise pas dans son rôle de retenir la vis dans l'étau, autant mettre toutes les chances du côté qui ne massacre pas l'outil.


D'habitude je mets une goutte d'huile de vaseline au début puis au besoin mais là, si je veux que la cloche soit toujours utilisable après les 2 trous, il y a peut-être mieux.


Je suis ouvert à toute suggestion.

Faut absolument que je répare ce truc pendant que je suis encore capable d'aller l'accrocher sous un établi, il doit faire près de 17 ou 18kg sans les mors...
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Re: Mecanisme de la coupe

Message par TRD »

Ou es-tu ?

Si tu es en region lyonnaise amenes moi ton truc je perce jusqu'au diametre 100.

Petite critique constructive de ce forum : on ne sait pas ou sont les membres. Et on ne connait pas leur age. Je me mefie des ados de 15 ans qui savent tout. J'ai vu sur le forum Formulerenault. fr un gamin de 14 ans qui expliquait à un garagiste de 40 comment piloter une voiture de course. On l'avait vertement remis à sa place parce qu'il racontait un tas de couenneries comme disait ma grand-mere.. Et en couennerie, elle s'y connaissait la mémé puisqu'elle etait charcutiere... Apres avoir sevi quelques semaines et pulverisé la monoplace que papa lui avait acheté, le sale gosse (de riche) a disparu...

Come back to our sheeps, comme dirait un anglais elevé a Montmartre...

Sauf exception que je ne connaitrais pas, tous les aciers trempes sont revenus a au moins 180 degres. Donc tous les outils, meme ceux de pietre qualité ne perdent pas leurs caractetistiques mecaniques tant qu'il n'atteignent pas 180 degres.

L'eau bout à 100 degres.

Il suffit de percer sous l'eau pour qu'un "mauvais" outil perce un acier courant non trempé.

Evidemment en utilisant une vitesse de coupe adaptee. Pour 22 mm, à la louche, ne pas depasser 300 tours par minute avec un outil en acier rapide, 350 avec un outil en acier au cobalt M35 ou M42. 200 avec un outil en cochonium apauvri.

Plus d'infos sur mon blog ici

https://thomas-racing.blog4ever.com/blo ... des-outils

Si vous comprenez l'anglais et les designations americaines des materiaux vous pouvez télécharger FS Wizard version gratuite. C'est un tres bon compagnon pour calculer les vitesses de coupe.

Si l'eau suffit pourquoi les usineurs utilisent t'ils de l'huile soluble ? Surtout pour eviter la corrosion des pieces et des machines.

Lhuile de vaseline est un lubrifiant. Il est plus important de refroidir que de lubrifierlubrifier parce que la lubrification n'agit que sur la chaleur degagee par le frottement du copeau sur la face de coupe alors que l'essentiel de la chaleur provient de la liberation de l'énergie de cohesion de la matiere qui est rompue par la coupe.
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Re: Mecanisme de la coupe

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Je me doutais bien que la vitesse de coupe allait me compliquer la vie, mais en jouant bien avec le variateur je dois pouvoir.

Percer sous l'eau, ou au moins un filet d'eau, j'y ai pensé. J'ai commencé à chercher une gamelle qui serait susceptible de se monter entre la table à mouvement croisé et l'étau. J'en avais une que j'utilisais pour fraiser le verre que je ne retrouve pas.

Bon, le temps que la cloche arrive de chine j'ai le temps de voir.

Pour ton offre c'est généreux et je t'en remercie, hélas Lyon, c'est à plusieurs centaines de bornes, je traine en Champagne-Ardenne près d'une frontière.

ça m'aurait pourtant bien aidé, car il me manque quelques outils et je découvre encore des disparitions 3 ans après.
J'avais bien plus de matériel avant, mais des portes ont été un peu forcées, voir cassées en 2, et certaines choses ont disparu.

Le souci c'est que on ne s'en rend compte que quand on les cherche, ces choses disparues. Et comme je n'ai plus les moyens de tout remplacer, il faut que je me débrouille.

La perceuse à colonne s'étant envolée, il ne me reste, qui puisse tourner lentement, qu'une perceuse black & decker montée sur colonne que j'ai équipée en hâte fin décembre avec une table croisée et un étau parce qu'il fallait que je perce des trous de 1mm dans la colonnette d'une défonceuse pour verrouiller l'écrou de la vis micrométrique de l'ascenseur que je ne pouvais pas pointer à l'arc.

J'espère que 200 watts efficaces suffiront, le moteur est incapable de mieux ça le tuerait. C'est un 330 watts dont presque 100 sont mangés par le ventilateur.

Je me disais qu'au pire, si ça peine trop, je pourrais percer de multiples trous de petit diamètres dans la trace de la fraise mais là, pas sorti de l'auberge.
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Re: Mecanisme de la coupe

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Va t'inscrire sur un forum de mécanique. Tu trouveras peut-être une ame charitable à-côté de chez toi qui te fera tes trous. C'est cinq minutes de boulot.

C'est vrai que débarquer sur un forum pour réclamer un service c'est jamais très vendeur. Mais d'un autre côté s'il n'y a pas à un moment quelqu'un qui fait un pas pour aider l'autre, on n'avance jamais. J'ai 10 tonnes de machines, autant qu'elles servent, non ?

Celui qui me piquera ma perceuse ou ma fraiseuse sera quand même adroit : 700 kg de perceuse sans la table croisée que j'ai ajoutée dessus. hauteur 2,50 metres : un jouet qui perce des trous de 40 dans l'acier.

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et 2,7 tonnes pour la fraiseuse pour les trous plus gros.

Je plains mes héritiers...

Pour revenir aux perceuses portatives, j'ai acheté sur Lecoincoin une Silex 232 W des années 60. c'est une perceuse de charpente a cône morse. J'ai payé ça 20 balles. ça perce l'acier (lentement) jusqu'à 23 mm et le bois... probablement plus de 30. Vitesses (mécaniques) 150 et 300 tours / minute.

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Au moins celle là, elle n'est ni black, ni d'équerre.

Seul (gros) défaut : si le foret bloque dans l'acier, le perceur tourne autour du trou tellement elle a de patate. Il n'y a pas d'embrayage.

D'un autre côté, si tu n'as pas les moyens d'acheter un hélicoptère, tu peux découvrir les joies du vol pour 20 balles...

ici, avec un foret long de 22 pour percer de part en part une poutre de 400 x 200. Pour 20 balles, ça coupe...

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Re: Mecanisme de la coupe

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Les vieux outils ont leur charme.
Si ils ne disposent pas de toutes les sécurités qui ont du être inventées à cause des inconscients et des maladroits, en revanche ils sont souvent d'une solidité à (presque) toute épreuve.

Pas trop tenté d'aller ennuyer quelqu'un avec mes trous, même si -je te l'accorde- ce n'est rien à faire quand on a les outils.

Ce n'est pas encore demain que le petit vieux anglais va de nouveau pouvoir tenir des planches, mais ça viendra.

La pièce qu'il faut que je copie, d'origine c'est ça :

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ça se remplace sans problème à partir de mon bout de tôle.
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