Influence of tool nature and coating on the temperature distribution during chip formation in orthogonal cutting of steels

Rôle de la nature et du revêtement de l’outil de coupe sur la distribution de température dans l’outil lors de la génération du copeau en coupe orthogonale d’aciers

¹ Laboratoire de microstructure et mécanique des matériaux (L.M.3), URA CNRS 1219 ENSAM, Paris, France
² Currently at Creusot-Loire Industrie, Le Creusot

Abstract

Mastering of metal removal processes requires the understanding of the physical phenomenons involved during chip formation. In particular, heat generation induced by metal cutting is an important factor which affect tool life. In order to have a better appreciation of thermal transfers mechanisms in the workpiece/tool/chip contact zone, a technique of cutting temperature measurement, relying on the use of a CCD-Infrared Camera has been developed for orthogonal cutting. This technique allows to observe the temperature of the cutting zone and permits to study the way the heat is evacuated across tool and chip.

In the present investigation, an analysis of the thermal aspects associated with the machining of steels is carried out and special attention is paid to the role of tool nature and coating on tool temperature distribution.

Résumé

La maîtrise des procédés d’enlèvement de matière nécessite la compréhension des phénomènes physiques impliqués lors de la formation du copeau. En particulier, la génération de chaleur induite par la coupe des métaux est un facteur important qui affecte la durée de vie des outils. Dans le souci de mieux appréhender les mécanismes des transferts thermiques dans la zone de contact pièce/outil/copeau, une technique de mesure des températures de coupe reposant sur l’utilisation d’une caméra CCD-Infrarouge a été mise en place dans le cas de la coupe orthogonale. Cette technique permet d’observer la température de la zone de coupe et d’étudier la façon dont la chaleur est évacuée à travers l’outil et à travers le copeau.

L’étude présentée ici porte sur l’analyse des aspects thermiques liés à l’usinage des aciers et permet de mettre en évidence le rôle de la nature de l’outil (Cermet, carbure nu, revêtu) sur la distribution de température dans l’outil.