LA DETERMINATION EXPERIMENTALE DE L'USINABILITE

LA DETERMINATION EXPERIMENTALE DE L’USINABILITE
DES ACIERS PENDANT LA RECTIFICATION
Stefan Rusu *, Gheorghe Soare *, Tone Ionescu *
RÉSUMÉ
Dans cet travaux, pour l’évaluation complète de l’usinabilité des aciers alliés sont
définies et sont déterminés deux indices: “la pression spécifique de coupe” et “l’énergie
spécifique de coupe” pendant la rectification.
1. AVANT-PROPOS
Le processus de coupe de métaux pendant la rectification c’est, généralement,
similaire avec d’autres procèdes d’usinage (tournage, fraisage etc.) avec quelques
particularités:
• les grains abrasifs sont caractérisés par des angles de coupe négatifs;
• l’orientation des grains est aléatoires, donc il y a des grains qui font l’enlèvement de
matière, il y a des grains qui font le grattage ou l’écrasement de la surface de la pièce;
• les forces de coupe sont très importantes a cause de le frottement entre la meule et la pièce
a usiner.
2 INDICES DE L’USINABILITE
Pour déterminer l’usinabilité des diverses matériaux pendant la rectification on
utilise les suivantes indices (paramètres):
a) La pression spécifique de coupe, “p”, déterminé avec l’expression:
p =
F
+ F
2 2
V H
Bt ⋅
l
[N/mm 2 ] (1)
* Universitatea Tehnica de Constructii - Bucuresti, Facultatea de Utilaj Tehnologic

avec:
F V - la force verticale de coupe, [N]; F H - la force horizontale de coupe, [N];
B - la largeur de la meule, [mm]; t l - la profondeur de contact, [mm].
Le paramètre “p” caractérise l’état de déformation (ou le niveau des tensions dans la
couche usinée) antérieure a l’enlèvement de matière par rectification. Pour le valeurs plus
grandes de l’indice “p” résulte que le couche de matière supporte une déformation plus
importante, avant l’enlèvement de copeau, donc l’énergie nécessaire pour la rectification est
plus importante. Aussi, pour les valeurs plus réduits de pression spécifique de coupe “p” on
considère qu’il s’agit de matériaux avec une bonne usinabilité.
b) L’énergie spécifique de coupe pendant la rectification, “e” peut être déterminé avec la
relation:
e =
avec: F
'
H
F
'
H
[J/mm 3 ] (2)
t l,echiv
- la force spécifique de coupe dans la direction de la vitesse principale,
'
FH
FH
= [N/mm] (3)
B
t l,echiv
- la profondeur équivalente de contact,
t l,echiv
v t
t sl
= = 6 l * 10 4 l v sl
v ΠDn
p
[µm] (4)
avec:
v sl - la vitesse d’avance longitudinal, [m/mn];
v p - la vitesse principale de coupe de la meule, [m/s];
D - le diamètre de la meule, [mm];
n - la vitesse de rotation de la meule, [tour/mn].
Le paramètre “e” c’est une expression de l’énergie spécifique nécessaire pour le
coupe de la couche superficielle de matière. Si les valeurs de l’indice “e” sont plus grandes,
aussi il est nécessaire plus d’énergie mécanique pour le coupe, donc le matériel est caractérisé
par une usinabilité plus réduite.
La solution optimale pour l’usinage d’une matériel dans certaines conditionnes
de coupe est caractérisé par des valeurs minimes pour les paramètres “p” et “e”. Mais, a
cause du particularités de l’interaction entre la meule et la pièce, et a cause des propriétés
phisico-mécaniques du matériel a usiner les valeurs minimales de ces paramètres ne
coïncident pas toujours.

3. TRAVAUX EXPERIMENTALES
Dans cet travaux, nous avons déterminé les valeurs expérimentales des indices de
l’usinabilité pour la rectification plane des pièces réalisées de quatre sorts d’aciers alliés
(40Cr10, 41MoCr11, 18MoCrNi13 et 34MoCrNi15). Pour la rectification ont été utilisées
quatre type de meules avec de grosseurs de grains, duretés et structures différentes (En16M9c,
En25M8C, En40M7C et En25K5C). Pendant l’usinage ont été utilisées des différentes
valeurs pour la profondeur de contact, t l et pour la vitesse d’avance longitudinal, v sl
Avec les valeurs déterminés par mesurage pour F V et F H , les composantes verticale et
horizontale de les forces de coupe, présentés dans le tableau 1, ont été déterminés les valeurs
correspondantes de les deux paramètres, la pression spécifique de coupe “p” et l’énergie
spécifique de coupe “e”.
Tableau 1
Machine utile RP 250 - Meule cylindrique plane En40M7C - Matériel de la pièce 40Cr10
CONDITIONS DE COUPE: D = 247.5 mm; n = 1420 tr/mn; v p = 18.39 m/s;
B = 20.3 mm; L = 120 mm
La vitesse Les forces,
d’avance
la pression
longitudinal
La profondeur de contact, t l [mm]
v sl , [m/mn] et l’énergie 0.03 0.04 0.05 0.07 0.10 0.15
F V [N] 93.8 142.8 174.5 227.5 317.1 435.3
7.2 F H [N] 50.3 79.9 97.8 131.6 190.4 296.1
p [N/mm 2 ] 174.7 201.5 197.0 184.9 182.2 189.5
E [J/mm 3 ] 12.76 14.94 14.42 13.79 13.63 14.91
F V [N] 119.7 161.7 200.9 281.4 402.5 551.2
12.1 F H [N] 56.4 77.4 100.1 142.4 210.6 327.8
p [N/mm 2 ] 217.2 200.9 221.2 222.0 223.8 210.6
E [J/mm 3 ] 7.88 8.20 8.56 8.71 9.02 9.77
F V [N] 102.2 157.5 224.0 313.6 444.5 682.5
15.4 F H [N] 49.4 74.3 103.4 148.5 217.1 329.0
p [N/mm 2 ] 186.4 214.4 245.5 245.2 243.7 237.2
E [J/mm 3 ] 5.49 6.62 7.01 7.46 7.66 7.73
Les valeurs numériques correspondentes pour l’usinage des pièces réalisées de
40Cr10, avec les quatre types de meules, en utilisant des différents valeurs pour les
paramètres t l et v sl . Les valeurs moyennes pour les paramètres étudies, “p med ” et “e med ”
pour les aciers usinés sont présentés dans le tableau 2. Pour les valeurs de ces
paramètres, dans les figures 1, 2 et 3 ont été réalisés les graphiques de dépendance en

apport avec le type de meule, la vitesse d’avance longitudinal, v sl pendant la rectification
des aciers 40Cr10, 41MoCr11 et 34MoCrNi15.
Tableau 2
La vitesse
La meule
Matériel d’avance En40M7C En25M8C En16M9C En25K5C
de la pièce
longitudinal,
[m/mn]
p med
[N/mm 2
]
e med
[J/mm 3 ]
p med
[N/mm 2
]
e med
[J/mm 3 ]
p med
[N/mm 2
]
e med
[J/mm 3 ]
p med
[N/mm 2
]
e med
[J/mm 3 ]
7.2 188.3 14.07 199.9 13.76 179.8 12.02 206.6 15.28
40Cr10 12.1 216.0 8.69 220.8 8.82 202.8 7.72 240.4 10.00
15.4 228.7 7.00 239.5 6.99 214.1 7.05 249.9 8.08
7.2 132.5 9.24 213.2 16.35 162.3 13.16 155.5 13.19
41MoCr11 12.1 193.4 7.89 262.7 12.57 198.4 9.82 212.5 10.39
15.4 205.8 6.60 288.2 10.76 205.6 7.93 229.6 8.80
7.2 186.1 14.13 202.1 13.92 177.7 12.74 215.9 16.16
18MoCrNi13 12.1 211.9 9.45 245.3 9.44 208.5 8.23 237.0 10.51
15.4 236.6 7.13 256.3 7.34 220.3 6.16 252.9 8.47
7.2 136.6 9.80 212.8 18.05 220.1 20.00 156.4 13.43
34MoCrNi15 12.1 174.8 7.46 261.0 12.64 231.2 13.04 200.8 9.66
15.4 189.0 6.07 288.5 10.57 247.1 10.02 217.3 8.18
Fig. 1

Fig. 2
Fig. 3
4. CONCLUSIONS
Apres l’analyse des donnes expérimentales résulte les suivantes conclusions:
1. Pour la rectification plane de tous les aciers utilises, les plus petites valeurs de
l’énergie spécifique de coupe moyenne pendant la rectification, “e med ” [J/mm 3 ]
correspondant aux les plus grandes valeurs de la vitesse d’avance longitudinal. Donc, pour

éduire l’énergie mécanique spécifique, pour les types d’aciers et les types de meules utilises
dans cet étude, il est recommandable d’utiliser des vitesses d’avances longitudinale
supérieure a v sl = 15.4 m/mn.
2. Avec l’exception de l’acier 34MoCrNi15, pour tous les autres aciers usinés, les
indices “p” et “e” sont caractérisées par des valeurs recommandables pendant l’usinage avec
les meules En16M9C et En40M7C. Donc, en relation avec le grade de l’abrasif, il y a la
recommandation d’utiliser la meule En40M7C pour la rectification préliminaire et la meule
En16M9C pour la rectification finale.
3. Pour tous les aciers usines dans cet étude, les plus grandes valeurs pour les
paramètres “p med ” et “e med ” correspondent a la rectification avec la meule En25M8C, donc
cet type de meule n’est pas recommandable a utiliser. Les paramètres étudies correspondent a
la rectification avec la meule En25K5C sont un peut plus réduits mais l’utilisation de cet type
de meule n’est pas recommandable. Les plus petits valeurs pour les paramètres “p med ” et
“e med ” correspondent a l’usinage des aciers utilises avec les meules de type En40M7C et
En16M9C, c’est pour cela que nous recommandons leur utilisation.
4. Pendant la rectification plane des aciers utilises, les plus grandes valeurs pour la
pression spécifique moyenne de coupe, “p med ” correspondent avec les plus grandes valeurs
de la vitesse d’avance longitudinal. Aussi, la pression spécifique de coupe, “p” s’augmentent
en relation avec la profondeur de contact, t l , parce que la croissance de la vitesse d’avance
déterminé la croissance du grade de déformation et des tensions de la couche de matière avant
la coupe.
BIBLIOGRAPHIE
1. Rusu St., Soare Gh. - “Asupra fortei de aschiere la rectificarea plana a segmentilor de fonta” - Comunicare
la Simpozionul Stiintific, Facultatea de Utilaj Tehnologic, 11-12 noiembrie 1983
2. Rusu St., Soare Gh., Ionescu T. - “Determinari experimentale privind aschiabilitatea otelurilor la rectificare
si proiectarea regimurilor optime de aschiere la masini de rectificat” - Contract de cercetare stiintifica nr.
24/30.01.1983, beneficiar Întreprinderea de Autoturisme Pitesti
3. Rusu St., Soare Gh., Ionescu T. - “Optimizarea operatiilor de rectificare a pieselor realizate din materiale cu
înalte proprietati fizico-mecanice din componenta masinilor de constructii” - Contract de cercetare
stiintifica nr. 175/14.03.1984, beneficiar M.C.Ind. - C.M.C.I.Bucureæti