ISO 3685:1993
(Main)Tool-life testing with single-point turning tools
Tool-life testing with single-point turning tools
Specifies recommended procedures for tool-life testing with high-speed steel, cemented carbide and ceramic single-point turning tools used for turning steel and cast iron workpieces. Establishes specifications for the following factors of tool-life testing: workpiece, tools, cutting fluid, cutting conditions, equipment, assessment of tool deterioration and tool life, test procedures and the recording, evaluation and presentation of results.
Essais de durée de vie des outils de tournage à partie active unique
La présente Norme internationale prescrit les exigences recommandées pour les essais de durée de vie des outils de tournage à partie active unique en acier rapide, en métal-dur et en céramique utilisés pour le tournage de pièces en acier et en fonte. Elle peut-être utilisée dans des laboratoires aussi bien qu'en production. En tournage, deux catégories de conditions de coupe peuvent être 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 Norme internationale 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. La présente Norme internationale fixe les spécifications pour les facteurs suivants d'essais de durée de vie des outils de tournage à partie active unique: pièce, outil, liquide de coupe, conditions de coupe, équipement, détermination de la détérioration de l'outil et de la durée de vie, procédures d'essai, enregistrement, évaluation et présentation des 241résultats. Des informations générales complémentaires sont données dans l'annexe A. NOTE 1 La présente Norme internationale ne constitue pas un essai de réception et il ne convient pas de l'utiliser comme tel.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD
3685
Second edition
1993-11-15
Tool-life testing with single-point turning
tools
Essais de d&e de vie des outils de tournage 9 partie active unique
Reference number
IS0 3685:1993(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 3685:1993(E)
Contents
Page
1 . 1
Scope
1
2 Normative references .
2
3 Definitions .
4 Workpiece . 2
......................................................................... 2
41 . Work material
.................................. 2
42 . Standard conditions for the workpiece
5 Tools . 3
. . 3
51 Tool materials
3
52 . Tool geometry .
5
53 . Standard conditions for the tool .
............................................................................... 8
6 Cutting fluid
..................................................................... 8
7 Cutting conditions
8
71 . Standard cutting conditions .
72 . Other cutting conditions . 9
......................................................................... 9
73 . Cutting speed
......................... 9
8 Tool-life criteria and tool wear measurements
9
81 . Introduction .
....................................................................... 9
82 . Tool-life criteria
13
83 . Tool wear measurements .
Equipment . 13
9
......................................................................... 13
91 . Machine tool
13
92 . Other equipment .
Tool-life test procedure . 14
10
............................................ 15
11 Recording and reporting results
11.1 Tool-life tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
0 IS0 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or
by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-
mission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.2 Data sheets and diagrams
17
Evaluation of tool-life data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3
Annexes
19
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
General information
20
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Reference work materials
22
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tool wear and tool-life criteria
25
Data sheets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Preliminary tool-life test
30
Evaluation of tool-life data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
Chip characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
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IS0 3685:1993(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each 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, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(I EC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 3685 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 29, Small tools.
This second edition cancels and replaces the first edition
(IS0 3685:1977), of which it constitutes a technical revision.
Annexes A, B, C, D, E, F and G form an integral part of this International
Standard. Annex H is for information only.
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IS0 3685:1993(E)
Introduction
The adoption by both industry and testing bodies of the recommendations
contained in IS0 3685:1977 created a demand for the publication of simi-
lar recommendations for other commonly used cutting processes.
is covered in IS0 8688-l :1989 and
Tool-life testing in milling
IS0 8688-2:1989. During the final stages of their preparation, it was rec-
ognized that there was a need to update the recommendations for
single-point turning tools.
This International Standard contains recommendations which are appli-
cable in both laboratories and manufacturing units. These recommen-
dations are intended to unify procedures in order to increase reliability and
comparability of test results when making comparisons of cutting tools,
work materials, cutting parameters or cutting fluids. In order to come as
close as possible to these aims, recommended reference materials and
conditions are included and should be used as far as is practical.
In addition, the recommendations can be used to assist in finding rec-
ommended cutting data or to determine limiting factors and machining
characteristics such as cutting forces, machined surface characteristics,
chip form etc. For these purposes in particular, certain parameters, which
have been given recommended values, may have to be used as variables.
The test conditions recommended in this International Standard have been
designed for turning tests using steel and cast iron workpieces of normal
microstructure, with solid high-speed steel tools or tools with cemented
carbide or ceramic indexable inserts. However, with suitable modifi-
cations, this International Standard can be applied, for example, to turning
tests on other work materials or with cutting tools developed for specific
applications.
The specified accuracy given in the recommendations should be con-
sidered as a minimum requirement. Any deviation from the recommen-
dations should be indicated in detail in the test report.
---------------------- Page: 5 ----------------------
This page intentionally left blank
---------------------- Page: 6 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD
IS0 3685:1993(E)
Tool-life testing with single-point turning tools
based on this International Standard are encouraged
1 Scope
to investigate the possibility of applying the most re-
cent editions of the standards indicated below.
This International Standard specifies recommended
Members of IEC and IS0 maintain registers of cur-
procedures for tool-life testing with high-speed steel,
rently valid International Standards.
cemented carbide and ceramic single-point turning
tools used for turning steel and cast iron workpieces.
IS0 185:1988, Grey cast iron - Classification.
It can be applied in laboratory testing as well as in
production practice.
IS0 229:1973, Machine tools - Speeds and feeds.
In turning, cutting conditions may be considered un-
IS0 468:1982, Surface roughness - Parameters,
der two categories:
their values and general rules for specifying require-
conditions as a result of which tool deterioration is men ts.
a)
due predominantly to wear;
IS0 513:1991, Application of hard cutting materials
for machining by chip removal - Designation of the
b) conditions under which tool deterioration is due
main groups of chip removal and groups of
mainly to other phenomena such as edge fracture
application.
or plastic deformation.
This International Standard is solely concerned with
IS0 683-l : 1987, Heat-treatable steels, alloy steels
recommendations for testing which results predomi-
and free-cutting steels - Part I: Direct-hardening
nantly in tool wear.
unalloyed and low-alloyed wrought steel in form of
different black products.
Testing for the second category of conditions above
is to be subject to further study.
IS0 841 :1974, Numerical control of machines - Axis
and motion nomenclature.
This International Standard establishes specifications
for the following factors of tool-life testing with
IS0 883: 1985, Indexable hardmetal (carbide) inserts
single-point turning tools: workpiece, tools, cutting
with rounded corners, without fixing hole - Dimen-
fluid, cutting conditions, equipment, assessment of
srons.
tool deterioration and tool life, test procedures and the
recording, evaluation and presentation of results.
IS0 1940-I : 1986, Mechanical vibration - Balance
quality requirements of rigid rotors - Part 1: Deter-
Further general information is given in annex A.
mina tion of permissible residual unbalance.
NOTE 1 This International Standard does not constitute
an acceptance test and should not be used as such. IS0 2540:1973, Centre drills for centre holes with
protecting chamfer - Type B.
IS0 3002-I :1982, Basic quantities in cutting and
grinding - Part 1: Geometry of the active part of
cutting tools - General terms, reference systems,
2 Normative references
tool and working angles, chip breakers.
The following standards contain provisions which,
IS0 4957:1980, Tool steels.
through reference in this text, constitute provisions
of this International Standard. At the time of publi-
IS0 5610: 1989, Single-point tool holders for turning
cation, the editions indicated were valid. All standards
and copying, for indexable inserts - Dimensions.
are subject to revision, and parties to agreements
1
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IS0 3685:1993(E)
IS0 9361-l :1991, Indexable inserts for cutting tools
4.2 Standard conditions for the workpiece
- Ceramic inserts with rounded corners - Part 1:
Dimensions of inserts without fixing hole.
All mill scale or casting skin shall be removed by
clean-up cuts before testing, except when the effect
IS0 9361-2:1991, Indexable inserts for cutting tools
of the scale is being tested.
- Ceramic inserts with rounded corners - Part 2:
Dimensions of inserts with cylindrical fixing hole.
The plastic formed surface of the shoulder, i.e. “the
transient surface ”, and any other burnished or abnor-
mally work-hardened surface on the workpiece which
can come in contact with the test tool shall be re-
3 Definitions
moved with a sharp clean-up tool prior to testing in
’
order to reduce as much as possible the residual
Fo r the purposes of
this Internation al Sta ndard , the
sub-surface deformations due to the previous test.
fol lowing definitions a
PPlY*
However, this does not include removal of the
normally work-hardened surface on the test bar pro-
3.1 tool wear: The change of shape of the tool from
duced by the previous passes of the tool.
its original shape, during cutting, resulting from the
gradual loss of tool material or deformation.
The length/diameter ratio of the workpiece shall be
not more than the minimum ratio at which chatter
3.2 tool wear measure: A dimension to be meas-
occurs. The test shall be stopped when chatter oc-
ured to indicate the amount of tool wear. curs. A length/diameter ratio greater than 10 is not
recommended.
3.3 tool-life criterion: A predetermined threshold
The hardness of the work material shall be deter-
value of a tool wear measure or the occurrence of a
mined over the complete cross-section of one end of
phenomenon.
each test bar or tube.
3.4 tool life: The cutting time required to reach a
Where hardness variations are expected to be signifi-
tool-life criterion.
cant, measurements shall be taken to ascertain that
values fall within the prescribed limits.
The locations of measurement points and the method
4 Workpiece
of measurement should be noted in the test report.
It is recommended that the deviation within one batch
of material be as small as possible. A realistic hard-
ness value for the reference materials and similar
4.1 Work material
materials is + 5 % of the mean value.
In principle, testing bodies are free to select the work
The cutting test shall be conducted only in the range
materials according to their own interests. However,
of diameters where the hardness lies within the limits
in order to increase the comparability of results be-
given by the original hardness specification.
tween testing bodies, the use of one of the reference
materials, steel C 45 in accordance with IS0 683-l or
Quantitative metallography (as micro-
regards
cast iron grade 25 in accordance with IS0 185, is
structure, grain size, inclusion count, etc.) of the work
recommended. Detailed specifications of these ma-
material is recommended but when this is not practi-
terials are given in annex B. Within these specifi-
cal, photomicrographs shall be included in the test
cations, materials may vary with a resulting effect on
report. The magnification shall be in the range x 100
machinability. To minimize such problems the pro-
to x 500.
vision of a closer specified work material should be
discussed with the supplier.
In machining tests carried out on production com-
ponents, the fixing devices normally employed in the
It is recommended that information concerning the
process shall be utilized.
work material such as grade, chemical composition,
physical properties, microstructure, hardness, com-
plete details of the processing route of the work ma- The chuck and the spindle shall be stable and well
terial (e.g. hot rolled, forged, cast or cold drawn) and balanced (for a method of evaluating the balance, see
any heat treatment be given in the test report (see 4.2 IS0 1940-l). When fixing the workpiece between a
chuck or a faceplate and a centre, special care shall
and annex B).
be taken to prevent any bending loads on the
In order to be able to compare results over reasonably
workpiece.
long periods of time, it is recommended that testing
bodies procure sufficiently large quantities of refer-
For diameters above 90 mm, the use of a faceplate is
ence work material to cover their long term needs.
recommended.
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IS0 3685:1993(E)
A centre hole of 6,3 mm diameter with 120” protect- 5.1.3 Ceramics
ing chamfer, in accordance with IS0 2540, is rec-
ommended. These shall be of commercially available grades and
the composition and physical properties shall be
noted in the test report in as much detail as possible.
5 Tools
The reference ceramics shall be
In principle, testing bodies are free to select testing
tools according to their own interests. However, in
a) A&-O,-based, with min. 70 % AI,O, and additions
order to increase the comparability of results between
of other hard materials such as ZrO,, titanium
testing bodies, the use of one of the reference tool
carbide (TIC) or titanium nitride (TIN);
shapes and tool materials, as specified hereafter, is
recommended.
b) S&N,-based, with min. 90 % S&N, and additions
of Y,O, and/or AI,O,.
5.1 Tool materials
5.1.4 Other tool materials
In all cutting tests in which the tool material is not it-
self the test variable, the investigation shall be con-
When the tool material is the test variable, the ma-
ducted with an appropriate reference tool material to
terial classification and, if possible, the chemical
be defined by the testing body.
composition, hardness and microstructure shall be
noted in the test report.
In principle, testing bodies are free to select the tool
materials according to their own interest. However, in
order to increase the comparability of results between
5.2 Tool geometry
testing bodies, the use of one of the reference ma-
terials, specified in this subclause, is recommended.
5.2.1 Cutting tool geometry
Within these specifications, tool materials may vary
with a resulting effect on performance. To minimize
The cutting tool geometry is defined in accordance
such problems, the provision of a closely specified
with IS0 3002-l.
tool material should be discussed with the supplier to
ensure as much uniformity as is practical.
Figure 1 illustrates those angles which are necessary
to define the orientation of the cutting edges, face
In order to be able to compare results over reasonably
and flank of a single-point cutting tool.
long periods of time, it is recommended that testing
bodies procure sufficiently large quantities of refer-
ence tool materials to cover their long term needs.
5.2.2 Standard tool geometry
Reference tool materials should not have any coating
All cutting tests in which the tool geometry is not the
or surface treatment.
test variable shall be conducted using one of the tool
geometries given in table 1. In the case of sintered
If the tool material itself, coating or surface treatment
carbide and ceramic tools, these shall be of the
is the test variable then the material classification,
clamped insert type. Brazed or adhesive-bonded in-
physical properties, microstructure hardness and pro-
sert tools shall not be used as reference tools.
cessing route should be reported in detail.
The tool shall be set on the machine correctly. This is
51.1 High-speed steel
accomplished by setting the corner on centre and
setting the tool shank perpendicular to the axis of ro-
The high-speed steel reference tool material should
tation of the workpiece. For carbide cutting tools used
be uncoated non-cobalt alloyed (S 2 and S 4) or cobalt
for machining steel and similar alloys only, the cutting
alloyed (S 8 and S 11) all of which conform to
edge shall have a radius m such that,
IS0 4957.
if rE = 0,4 mm, then m = 0,02 mm to 0,03 mm;
5.1.2 Sintered carbide
if r, > 0,4 mm, then r” = 0,03 mm to 0,05 mm.
The sintered carbide reference tool material shall be-
long to the IS0 groups of application P 10 for ma- The conditions of the cutting edge for ceramics shall
chining steel or K 10 for machining cast iron in be in accordance with the magnified view in figure 1.
m values shall be those obtained by grinding and shall
accordance with IS0 513.
be noted in the test report.
Since carbide grades for the same group of application
can vary between producers and are unlikely to be All other cutting tools shall be used with the normally
comparable, it is recommended to select a particular sharp edge produced by the grinding or finishing
supplier’s grade as a reference grade. operations indicated in 5.3.5.
---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 3685:1993(E)
Dimensions in millimetr
-es
View on tool orthogonal plane 1 P,)
N-N
View on cutting edge normal plane 1 P,)
IL
SC
/
A
8n (negative)
Edgeroundness
Ceramic
Edgeroundness
----
Carbide
egative)
Corner radius rE
Minor cutting
edge
I/ -Minor flank
View on tool cutting edge plane 1 P,)
fl - w LMajorflank
Figure 1 - Illustration of tool angles
Table 1 - Standard tool angles
Angles in degrees
Cutting edge
Cutting tool material Rake ’) ClearanceI) Cutting edge angle Included angle
inclination
a
Y & Kf &f
High-speed steel 25 8 0 75 90
+6 5 0 75 90
Sintered carbide
-6 6 -6 75 90
Ceramic -6 6 -6 75
90
1) The tool rake and tool clearance angles may be measured in either the cutting edge normal plane (P,) or the tool
orthogonal plane (P,). The appropriate subscript shall be added to y and a to denote the plane of measurement, i.e. yn or
yO and a, or a,.
4
---------------------- Page: 10 ----------------------
5.2.3 Other tool geometries
Alloys unusually difficult to machine, such as nickel
base and refractory materials, may require a departure
from the standard tool geometry, but such a departure
shall only be made when it is impossible to employ
the standard tool geometry. In such a case or where
tool geometry is the test variable, the following infor-
mation shall be indicated in the test report:
a) values of the tool angles and the corresponding
working angles (specified for the condition where
the feed speed is zero as shown in table I);
b) condition of the cutting edge: normally sharp,
rounded to a specified radius or chamfered (the
Blend angle
w--L-
widths and angles of any lands on the face or
flank).
Figure 2 - Details of rounded corner
5.3 Standard conditions for the tool
practice, this requirement is met when the corner is
5.3.1 Tool type and size
on centre within + 0,25 mm and the infeed of the tool
past a stationary reference point produces a deviation
A straight roughing tool shall be used.
of the top surface (parallel to the supporting plane)
and the side surface (parallel to the plane P ) of the
The shank cross-section h, x b for tool holders, in ac-
tool shank not in excess of & 0,4 mm per 58 mm of
cordance with IS0 5610, shall be
infeed motion (see figure 3).
25 mm x 16 mm for solid high-speed steel tools;
The tolerances of sintered carbide and ceramic inserts
shall correspond to IS0 1832 class G, except as indi-
25 mm x 25 mm for carbides; and
cated above.
32 mm x 25 mm for ceramics.
5.3.3 Tool finish
The distance from the corner of the tool to the front
The roughness, R,, of the face and flank of the tool
of the lathe tool post holder (overhang) shall be
25 mm. shall not exceed 0,25 pm (measured in accordance
with IS0 468).
Sintered carbide inserts shall be 12,7 mm square and
with a thickness of 4,76 mm for negative rake and The deviation from flatness of the supporting face of
3,18 mm for positive rake (see IS0 883). an insert, except in the immediate vicinity of its
edges, shall not exceed 0,004 mm.
Ceramic inserts, in accordance with IS0 9361-I and
IS0 9361-2, shall be 12,7 mm square and with a The cutting edge on high-speed steel tools shall have
thickness of 4,76 mm. neither burrs nor feather edge. These may be re-
moved by careful light honing of the face and flank
surfaces of the tool.
5.3.2 Tolerances
Each cutting edge to be used in testing shall be
Tolerances for all tool angles shall be & 0,5” (30 ’) for
examined at a minimum magnification of x 10 for
the complete cutting tool.
visual defects such as chips or cracks. These defects
shall be corrected if possible, otherwise the tool shall
The angle between a tangent to the rounded corner
not be used.
and the major or minor cutting edges at the point
where these blend shall not be greater than 5” (see
figure 2). 5.3.4 Tool holders for inserts
The tolerance for the corner radius &) shall be
For cutting tests, tool holders shall meet the following
+ 0,l x rc.
-
conditions.
The tolerance on parallelism between the tool refer-
The geometry shall be as indicated in table I.
ence plane P, and the tool back plane P, (see
IS0 3002-l :I 982, subclauses 4.1 .I and 4.1.3) and the The tolerance on the angles for tool holder plus in-
fixed setting axes Xm and Zm (see IS0 3002.2:1982, serts shall be + 0,5” (30 ’) and for the tool holder
subclause 2.2) of the machine tool, shall be + 0,5 ”. In alone + 0,2” (12 ’).
-
---------------------- Page: 11 ----------------------
IS0 3685:1993(E)
Dimensions in millimetres
-ym i3;
cv
A d
t
Plane P,
L
0
-
A
z
d
I
t
V
-xn
A
1 -
0
In
d
t
k
0
u!
0
1
I
Figure 3 - Tolerance on parallelism
The angle for locating the indexable insert in the tool
The faces on the tool holder or the shim supporting
holder shall be as specified in figure4.
the insert shall be flat to within 0,Ol mm.
The underside of the indexable insert shall not project
over the supporting face of the tool holder by more
than 0,3 mm (see figure5).
The chip breaker height and chip breaker distance and
the method of clamping the insert shall be noted in
the test report. (See 5.3.7.)
Indexable insert
5.3.5 Tool grinding of high-speed steel
The sequence of operations, types of grinding wheel,
Tool holder
cutting data and recommended procedures should be
7-
obtained from the grinding wheel manufacturers.
For tools having a positive rake, each subsequent
Figure 4 - Tolerances on squareness of insert
corner shall be lower than the preceding one. The
and tool holder location
decrease in tool corner height shall not exceed
5 mm, otherwise a new rake face shall be ground at
the original height.
The tool holder material shall be steel with a tensile
The cutting direction of the active periphery of the
strength not less than 1 200 N/mm* (1 200 MPa).
grinding wheel should be approximately perpendicular
The flatness of the base of the tool holder shall be
to the tool major cutting edge and in a direction away
within 0,l mm over the length and width of the tool
from the major cutting edge across the tool surface
holder.
being ground.
---------------------- Page: 12 ----------------------
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3
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IS0 3685:1993(E)
When using a plain grinding wheel the direction of For ceramic tools, the distance lBn may not be too
feed motion may be either in the same direction or small with regard to the risk for crushing the edge.
opposite to the cutting direction of the wheel relative
NOTE 2 Particular attention should be paid to the fact
to the surface being ground.
that the crater can be different when turning with or without
There is a danger of overheating, especially when the a chip breaker.
grinding machine does not permit a perfect control of
depth setting and feed. Overheating is usually fol-
lowed by oxidation colours but when colours are not 6 Cutting fluid
obvious, overheating may still influence the hardness.
Therefore, a hardness check shall be made. Cutting fluid shall be used when cutting steel
workpieces with high-speed steel tools unless the
After grinding, the hardness of the tool shall be
high-speed steel tools are being tested to catastrophic
measured on the flank or face as near as possible to
failure (see 8.2.1).
the cutting edge. The hardness shall correspond to
the previously measured hardness of the tool ma- When cutting steel workpieces with carbides or cer-
terial. If this hardness value is not obtained after
amics cutting fluid normally should not be used.
grinding, further grinding or cutting back shall be per-
When cutting cast iron the use of cutting fluids is not
formed until the desired hardness is achieved.
recommended.
be restored after testing
The profile of the tool shall
The cutting fluid shall be clearly specified either by
and table 1.
as s Ihown i n figures 1 and 2
trademark or composition of the active elements, the
When regrinding, the tool shall be ground back at
actual concentration, hardness of water (when used
least 2 mm beyond the wear marks. The tool ge-
as a diluent) and the pH value of the solution or
ometry has to be maintened as specified in figures 1
emulsion.
and 2 and table 1. Care shall be taken to ensure that
When using cutting fluid the flow should “flood” the
the tool corner has not been displaced sideways.
active part of the tool. The flow-rate should not be
less than 3 I/min or 0,l I/min for each cubic centi-
5.3.6 Carbide, ceramic
metre per minute of metal removal rate, whichever is
the larger. The orifice diameter, flow-rate and reser-
These inserts shall be used in the manufacturer ’s de-
voir temperature should be noted in the test report.
livery condition and shall not be reground.
5.3.7 Chip breaker
7 Cutting conditions
A chip breaker shall not be used on high-speed steel
tools unless the chip breaker is itself a test variable
7.1 Standard cutting conditions
or if chipbreaking is necessary. The use of a chip
breaker is permissible when testing with sintered
For all tests in which feed,f, depth of cut, aP, or corner
carbide and ceramic tools. A chip breaker is often re-
radius, rE, are not the prime test variables, the cutting
quired when using these tool materials as a safety conditions shall be one or more of the combinations
factor.
listed in table 2.
The chip breaker, if used, shall rest flat on the
indexable insert. The deviati
...
NORME
IS0
I N T E R NAT I O NA LE 3685
Deuxième Bdition
1993-1 1-1 5
Essais de durée de vie des outils de
tournage à partie active unique
Tool-life testing with single-point turning tools
Numero de reference
IS0 3685:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Définitions . 2
4 Pièce . 2
4.1 Matériau de la pièce . 2
4.2 Conditions standards de la pièce . 2
5 Outil . 3
5.1 MatBriau d'outil . 3
5.2 GBométrie de l'outil . 4
5.3 Conditions standards de l'outil . 4
6 Liquide de coupe . 8
7 Conditions de coupe . 9
7.1 Conditions de coupe standards . 9
7.2 Autres conditions de coupe . 9
7.3 Vitesse de coupe . 9
8 Criteres de dur6e de vie et mesurage de l'usure de l'outil . 10
8.1 Introduction . 10
8.2 Critères de durBe de vie . 11
8.3 Mesurage de l'usure de l'outil . 13
9 Équipement . 13
9.1 Machine-outil . 13
9.2 Autre Bquipement . 13
10 Essai de durBe de vie de l'outil . Mode opératoire . 14
11 Enregistrement et exposé des résultats . 15
11.1 Essais de durée de vie de l'outil . 15
O IS0 1993
Droits de reproduction réservés Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite
ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé. electronique ou mkcanique .
y compris la photocopie et les microfilms. sans I accord écrit de I éditeur
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 CH-1 21 1 Genkve 20 Suisse
Imprimé en Suisse
II
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
11.2 Fiches techniques et diagrammes . 16
11.3 Évaluation des resultats de duree de vie de l'outil . 17
Annexes
A Informations generales . 19
....................................... 20
B Materiaux de la piece de reference
............ 22
C Usure de l'outil et criteres de duke de vie de l'outil
Fiches techniques . . 25
D
.......................... 29
E Essai preliminaire de duree de vie de l'outil
30
F haluation des resultats de duree de vie de l'outil .
G Caracteristiques des copeaux . 45
H Bibliographie . . 48
...
111
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une federation
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comites membres de
I'ISO). L'klaboration des Normes internationales est en general confiee aux
comites techniques de I'ISO. Chaque comite membre interesse par une
etude a le droit de faire partie du comite technique cr& B cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I'ISO participent Bgalement aux travaux. L'ISO colla-
bore etroitement avec la Commission Blectrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation electrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptes par les comites techniques
sont soumis aux comites membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75% au moins des co-
mites membres votants.
La Norme internationale IS0 3685 a été 6laboree par le comité technique
lSO/TC 29, Petit outillage.
Cette deuxikme edition annule et remplace la premiere edition
(IS0 3685:1977), dont elle constitue une revision technique.
Les annexes A, B, C, D, E, F et G font partie integrante de la presente
Norme internationale. L'annexe H est donnee uniquement B titre d'infor-
mation.
IV
---------------------- Page: 4 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
Introduction
L'adoption, tant par l'industrie que par les organismes d'essai, des re-
commandations contenues dans I'ISO 3685:1977 a conduit à demander la
publication de recommandations similaires pour d'autres procédés de
coupe d'utilisation courante.
Les essais de durée de vie des outils de fraisage qui font l'objet de
I'ISO 8688-1 et de I'ISO 8688-2 ont été publiés en 1989 et, au cours de
il a été noté le besoin d'actualiser les recom-
leur mise au point finale,
mandations pour les outils de tournage B partie active unique.
Les recommandations de la présente Norme internationale sont applica-
bles à la fois dans les laboratoires et les unités de fabrication. Elles sont
destinées à unifier les procédures afin d'augmenter la fiabilité et la
comparabilité des résultats d'essai, lors de comparaison d'outils, maté-
riaux à usiner, parametres de coupe ou de liquides de coupe. Afin de se
rapprocher le plus possible de ces objectifs, des matériaux de référence
et des conditions recommandés sont prévus, qui devraient être utilisés
chaque fois qu'ils conviennent.
De plus, les recommandations peuvent être utilisées comme aide lors de
la recherche de données de coupe à recommander ou de détermination
de facteurs limites et de caractéristiques d'usinage tels que forces de
coupe, caracteristiques de la surface engendrée, forme du copeau, etc.
Pour ces objectifs en particulier, certains paramètres, auxquels ont été
attribuées des valeurs recommandées, peuvent devoir être utilisés
comme variables.
Les conditions d'essai recommandées dans la présente Norme interna-
tionale conviennent pour des essais de tournage sur des pièces en acier
et en fonte de microstructure normale, avec des outils monobloc en acier
à plaquettes amovibles en métal-dur ou en céramique. Cepen-
rapide ou
dant, moyennant des modifications appropriees, la présente Norme inter-
nationale peut être appliquée, par exemple, B des essais de tournage sur
d'autres matériaux de piece, ou avec des outils développés pour des ap-
plications spécifiques.
La précision spécifiée dans ces recommandations devrait être considérée
comme exigence minimale. Toute différence par rapport aux recomman-
dations devrait être mentionnée dans le rapport d'essai de façon détaillée.
V
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE IS0 3685:1993(F)
Essais de durée de vie des outils de tournage à partie
active unique
tuent des dispositions valables pour la prksente
1 Domaine d'application
la publication,
Norme internationale. Au moment de
les editions indiquées étaient en vigueur. Toute
La présente Norme internationale prescrit les exi-
à révision et les parties prenantes
norme est sujette
gences recommandees pour les essais de duree de
des accords fondés sur la prksente Norme internatio-
vie des outils de tournage à partie active unique en
nale sont invitées à rechercher la possibilite d'appli-
acier rapide, en métal-dur et en céramique utilisés
quer les éditions les plus recentes des normes
pour le tournage de pieces en acier et en fonte. Elle
indiquées ci-apres. Les membres de la CE1 et de I'ISO
peut-être utilisée dans des laboratoires aussi bien
possedent le registre des Normes internationales en
qu'en production.
à un moment donné.
vigueur
En tournage, deux catégories de conditions de coupe
peuvent être considérées comme suit: IS0 185:1988, Fontes grises de moulage - Classi-
fica tion.
a) conditions entraînant une détérioration de l'outil
principalement due à l'usure; IS0 229:1973, Machines-outils - Vitesses et
avances.
b) conditions pour lesquelles la déterioration de l'outil
IS0 468:1982, Rugosit6 de surface - Paramètres,
est principalement due à d'autres phénomenes
leurs valeurs et les règles g6nerales de la determi-
tels que brisure d'arête ou deformation plastique.
nation des specifications.
La presente Norme internationale concerne seu-
lement les recommandations pour des essais abou-
IS0 513:1991, Application des materiaux durs de
tissant principalement à une usure d'outil.
coupe pour usinage par enlevernent de copeaux -
Designation des groupes principaux d'enlèvement de
Les essais suivant le second groupe de conditions ci-
copeaux et des groupes d'application.
dessus doivent faire l'objet d'une étude ulterieure.
IS0 683-1 : 1987, Aciers pour traitement thermique,
La presente Norme internationale fixe les spécifica-
aciers allies et aciers pour decolletage - Partie 1:
tions pour les facteurs suivants d'essais de duree de
Aciers corroyes non allies et faiblement allies 9 dur-
vie des outils de tournage à partie active unique:
cissement par trempe directe se prbsentant sous la
piece, outil, liquide de coupe, conditions de coupe,
forme de differents produits noirs.
équipement, détermination de la deterioration de
l'outil et de la duree de vie, procédures d'essai, enre-
IS0 841 :1974, Commande numerique des machines
gistrement, évaluation et présentation des résultats.
- Nomenclature des axes et des mouvements.
Des informations générales complémentaires sont
IS0 883: 1985, Plaquettes amovibles en metaux-durs
donnees dans l'annexe A.
(carbures m8talliques) avec arrondi de pointe, sans
NOTE 1 La présente Norme internationale ne constitue
trou de fixation - Dimensions.
pas un essai de réceDtion et il ne convient Das de l'utiliser
comme tel.
IS0 1940-1 : 1986, Vibrations mdcaniques - €xi-
gences en matière de qualit6 dans I'equilibrage des
- Partie 1: DBtermination du balourd
rotors rigides
2 Références normatives
residue1 admissible.
Les normes suivantes contiennent des dispositions
est faite, consti-
qui, par suite de la réference qui en
1
---------------------- Page: 6 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
IS0 2540:1973, Forets B centrer pour centres avec Les materiaux peuvent être différents B l'intérieur des
chanfrein de protection - Type B. specifications, ce qui affecte I'usinabilite. Pour mini-
miser de tels problèmes, il convient que la livraison
IS0 3002-1 :1982, Grandeurs de base pour la coupe d'un materiau d'essai suivant des specifications plus
et la rectification - Partie 1: Gbometrie de la partie serrees soit discutee avec le fournisseur.
active des outils coupants - Notions g&n&rales, sys-
Il est recommande que les informations concernant le
teme de reference, angles de l'outil et angles en tra-
matériau d'essai telles que nuance, composition chi-
vail, b rise-copea ux.
mique, propriétés physiques, microstructure, détails
complets sur le procéde de mise en œuvre du mate-
IS0 4957:1980, Aciers B outils.
riau d'essai (par exemple laminé à chaud, forgé,
moulé ou etire B froid) et tout traitement thermique
IS0 561 0:1989, Porte-plaquette de tournage et de
soient mentionnes dans le rapport d'essai (voir 4.2 et
copiage B partie active unique - Dimensions.
annexe B).
IS0 9361-1 : 1991, Plaquettes amovibles pour outils
Afin de pouvoir comparer les resultats sur des perio-
coupants - Plaquettes en ceramique avec arrondi de
des de temps raisonnablement longues, il est recom-
pointe - Partie 7: Dimensions des plaquettes sans
mande que les organismes d'essai se procurent des
trou de fixation.
quantities suffisamment importantes de materiau de
référence pour couvrir leurs besoins B long terme.
IS0 9361-2: 1991, Plaquettes amovibles pour outils
coupants - Plaquettes en ceramique avec arrondi de
pointe - Partie 2: Dimensions des plaquettes avec
trou de fixation cylindrique.
4.2 Conditions standards de la pièce
La calamine ou la peau de moulage doit être enlevee
3 Définitions
avant l'essai par des passes d'ecroûtage, sauf lors-
Qu'on étudie l'influence de la calamine.
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
les definitions suivantes s'appliquent.
La surface de I'épaulement déformee plastiquement,
c'est-à-dire la ((surface coupeeu ou toute autre sur-
3.1 usure de l'outil: Changement, lors de la coupe,
face brunie ou anormalement écrouie sur la pièce
de la forme de l'outil par rapport B sa forme initiale,
susceptible d'entrer en contact avec l'outil, doit être
resultant de la perte progressive de materiau de l'outil
enlevee avant l'essai avec un outil d'ecroûtage bien
ou de deformation.
affûté, afin de réduire au maximum les deformations
résiduelles internes dues à l'essai précedent. Cela ne
3.2 mesure de l'usure de l'outil: Dimension B me-
comprend toutefois pas l'enlèvement de la couche
surer pour indiquer la valeur de l'usure.
superficielle écrouie normalement, produite par les
passes de l'outil.
3.3 critère de durée de vie de l'outil: Valeur limite
prédéterminée de la mesure de l'usure d'un outil ou
Le rapport de la longueur de la pièce B son diamètre
apparition d'un phhomène.
ne doit Das être swérieur au ramort minimal occa-
sionnant un broutage. L'essai doit être interrompu
3.4 durée de vie de l'outil: Temps de coupe ne- quand le broutage se produit. Un rapport
longueur/diamètre supérieur B 1 O n'est pas recom-
cessaire pour atteindre le critère de duree de vie de
l'outil. mande.
La durete du materiau B usiner doit être determinée
sur toute la section d'une des extremites des barres
4 Pièce
ou tubes d'essai.
Lorsque des variations de dureté significatives sont
4.1 Matériau de la pièce
prévisibles, des mesurages doivent être faits pour
s'assurer que les valeurs sont B l'intérieur des limites
En principe, les organismes d'essai sont libres de
prescrites.
choisir les matériaux de piece en fonction de leurs
interêts propres. Cependant, afin d'augmenter la II convient que l'emplacement des points de mesure
comparabilité des résultats entre organismes d'essai, et la methode de mesurage soient notés dans le rap-
l'utilisation de l'un des matériaux de reference, acier port d'essai. Il est recommande que les karts de
C 45 suivant I'ISO 683-7 ou fonte nuance 25 suivant durete pour un lot de matériau soient aussi faibles que
I'ISO '1 85, est recommandée. Des spécifications plus possible. Une valeur realiste pour les matériaux de
precises sur ces matériaux sont données dans I'an- réference et les materiaux similaires est f 5 % de la
nexe B. valeur moyenne.
2
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IS0 3685:1993(F)
mande que les organismes d'essai se procurent des
L'essai de coupe ne doit être realise que dans la plage
quantites suffisamment importantes de materiau
de diamètres où la durete est comprise dans les limi-
tes prescrites. d'outil de reference pour couvrir leurs besoins à long
terme.
II est recommande de proceder à une analyse metal-
lographique quantitative (microstructure, taille des II est recommande que les materiaux d'outil de refe-
grains, nombre d'inclusions, etc.) du materiau à usi- rence n'aient ni revêtement ni traitement de surface.
ner, ou sinon, de joindre au rapport d'essai des mi-
Si le matériau d'outil lui-même, le revêtement ou le
crographies de ce materiau. Le grossissement doit
il
traitement de surface est la variable d'essai,
être compris entre x 100 et x 500.
convient que la classification du materiau, ses pro-
Les essais d'usinage realises sur des elements de prietés physiques, sa microstructure, sa durete et le
fabrication doivent utiliser les dispositifs de fixation procede de mise en œuvre soient notes en detail dans
normale ment em p I oyes. le rapport d'essai.
Le mandrin et la broche doivent être stables et bien
equilibres (pour une methode d'kquilibrage, voir
5.1.1 Acier rapide
IS0 1940-1). Lors de la fixation de la pièce entre le
mandrin ou le plateau et la contre-pointe, il faut eviter
II convient que l'acier rapide de reference soit en acier
toute flexion de la pièce.
non revêtu sans cobalt (S 2 et S 4) ou avec cobalt
(s 8 et s 11) conforme ['Is0 4957.
Pour les diamètres superieurs à 90 mm, il est recom-
mande d'utiliser un plateau.
II est recommande de prévoir un trou de centrage de
5.1.2 M6tal-dur
diamètre 6,3 mm avec un chanfrein de protection à
120" d'après I'ISO 2540.
II convient que le metal-dur de reference appartienne
aux groupes d'application IS0 P 10 pour l'usinage de
l'acier ou K 10 pour l'usinage de la fonte conformé-
ment à I'ISO 513.
5 Outil
Du fait que les nuances de metal-dur, pour un même
En Principe, ISO, peuvent varier d'un fabricant
les organismes d'essai sont libres de groupe d'application
choisir les outils d'essai en fonction de leurs interêts à l'autre et qu'il est peu probable qu'elles soient
propres. Cependant, afin d'augmenter la com- comparables, il est recommande de choisir une
parabilite des resultats entre organismes d'essai, nuance d'un fournisseur comme nuance de reference.
l'utilisation de l'une des formes d'outil de reference
et de l'un des materiaux d'outil de reference, specifies
ci-après, est recommandée.
5.1.3 Céramiques
II doit s'agir de nuances disponibles commer-
5.1 Matériau d'outil
cialement. La composition et les proprietes physiques
doivent être notees dans le rapport d'essai de la façon
Pour tous les essais de coupe, dans lesquels le ma-
la plus d6tailllee possible.
tériau d'outil n'est pas la variable d'essai, l'investi-
gation doit être faite avec un materiau de référence Les ceramiques de réference doivent être
approprie, à definir par l'organisme d'essai.
a) constituees d'oxyde d'aluminium (A1203) pour au
En principe, les organismes d'essai sont libres de
moins 70 %, et d'autres materiaux durs tels que
choisir les materiaux d'outil en fonction de leurs inté-
l'oxyde de zirconium (ZrO,), le carbure de titane
la
rêts propres. Cependant, afin d'augmenter
(TIC) ou le nitrure de titane (TIN);
comparabilite des resultats entre organismes d'essai,
l'utilisation de l'un des matériaux de reference, speci-
b) constituees de nitrure de silicium (Si3N,) pour au
fies dans ce paragraphe, est recommandee.
moins 90 %, avec additions d'oxyde d'yttrium
(Y,O,) et/ou d'oxyde d'aluminium (A1203).
Les materiaux d'outil peuvent varier à I'interieur des
specifications, ce qui affecte la performance. Pour
minimiser de tels problèmes, il convient que la livrai-
5.1.4 Autres matériaux d'outils
son d'un materiau d'outil, specific de façon precise,
soit discutee avec le fournisseur pour garantir la plus
Lorsque le materiau de l'outil est la variable de l'essai,
grande uniformite possible.
sa classification et, si possible, sa composition chimi-
Afin de pouvoir comparer les resultats sur des perio- que, sa durete et sa microstructure doivent être no-
des de temps raisonnablement longues, il est recom- tees dans le rapport d'essai.
3
---------------------- Page: 8 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
5.2 Géométrie de l'outil a) valeurs des angles de l'outil et des angles en tra-
où la
vail correspondants (spécifiees dans le cas
vitesse d'avance est nulle, comme indiqué dans le
5.2.1 Géométrie de la partie coupante de l'outil
tableau 1);
La geométrie de la partie coupante de l'outil est defi-
condition de l'arête: normalement affûtee, arrondie
b)
à I'ISO 3002-1.
nie conformement
pour former un rayon donné ou chanfreinée (les
La figure 1 montre les angles necessaires à la défini- largeurs et les angles de toutes les facettes de la
tion de l'orientation des arêtes, des faces de coupe face de coupe ou de d6pouille).
et de depouille d'un outil de coupe à partie active
unique.
5.2.2 Géométrie standard de l'outil
5.3 Conditions standards de l'outil
Tous les essais de coupe dans lesquels la géométrie
5.3.1 Type et dimensions de l'outil
de l'outil ne constitue pas la variable doivent s'effec-
tuer en utilisant l'une des geométries d'outil figurant
Un outil d'ébauche droit doit être utilisé.
dans le tableau 1. Dans le cas d'outils en métal-dur et
en ceramique, ceux-ci doivent être du type à plaquette
La section de queue h, x b des porte-plaquette,
fixee mecaniquement. Les outils à plaquette brasee
conformément à I'ISO 5610. doit être:
ou collée ne doivent pas servir d'outils de reference.
25 mm x 16 mm pour les outils monobloc en acier
L'outil doit être correctement placé sur la machine.
rapide;
Cela s'obtient en plaçant la pointe au centre et la
queue de l'outil perpendiculairement à l'axe de rota-
25 mm x 25 mm pour les metaux-durs;
tion de la piece à usiner. Pour les outils coupants en
metal-dur utilises pour l'usinage de l'acier et d'alliages
32 mm x 25 mm pour les céramiques.
similaires uniquement, l'arête doit avoir un rayon r,, tel
que,
La distance entre la pointe de l'outil et la face du
porte-outil sur le tour (porte-à-faux) doit être de
si Y, = 0,4 mm, r, = 0,02 mm a 0,03 mm;
25 mm.
si r, > 0,4 mm, r,, = 0,03 mm à 0,05 mm.
Les plaquettes en metal-dur doivent être de forme
carree, de grandeur 12,7 mm et d'epaisseur
Les conditions d'arête pour les ceramiques doivent
4,76 mm pour un angle de coupe négatif et 3,18 mm
être conformes à la vue agrandie de la figure 1. Les
pour un angle de coupe positif (voir IS0 883).
valeurs de r,, doivent être celles obtenues par recti-
fication et doivent être notees dans le rapport d'essai.
Les plaquettes en céramique, conformément à
I'ISO 9361-1 et à I'ISO 9361-2, doivent être de forme
Tous les autres outils de coupe doivent être utilisés
carree, de grandeur 12,7 mm et d'épaisseur
avec l'arête normalement affûtee, produite par les
4,76 mm.
operations de rectification ou de finition indiquees en
5.3.5.
5.3.2 Tolérances
5.2.3 Autres géométries d'outil
La tolérance pour tous les angles d'outil est de
k 0,5" (30'), pour l'outil complet.
Les alliages particulibrement difficiles 4 usiner, tels
à base de nickel et materiaux refrac-
que materiaux
L'angle entre une tangente à l'arrondi de pointe et les
taires, peuvent necessiter une derogation à la geo-
arêtes principale ou secondaire, à leur point de rac-
métrie standard de l'outil, mais seulement dans le cas
cordement, doit être inférieur ou égal à 5" (voir
où il est impossible d'utiliser la géometrie standard
figure 2).
de l'outil. Dans ce cas, ou si la geometric de l'outil est
la variable d'essai, les informations suivantes doivent
La tolerance sur le rayon de pointe (r,) est de
être indiquees dans le rapport d'essai:
L- 0,l x r,.
4
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IS0 3685:1993(F)
Dimensions en millimbtres
Figure 1 - Illustration des angles de l'outil
Tableau 1 - Angles d'outil standard
Angles en degrés
Angle Angle de
Materiau Angle de pointe
Angle de coupel) DBpouillel) de d'inclinaison direction d'arête
de l'outil
d'outil de l'outil l'outil
d'arête de l'outil de l'outil
Y a As Kr Er
Acier rapide 25 8 O 75 90
+6 5 O 75 90
Méta I-d u r
-6 6 -6 75 90
Céramique -6 6 -6 75 90
5
---------------------- Page: 10 ----------------------
IS0 3685: 1993(F)
IS0 3002-1 :1982, paragraphes 4.1.1 et 4.1.3) et les
axes fixes de position de la machine X, et Z, (voir
IS0 3002-2:1982, paragraphe 2.2) est de 5 0,5'. En
pratique, cette condition est satisfaite si, la pointe de
l'outil étant à hauteur de la ligne des centres à
k 0,25 mm, l'avance de l'outil à partir d'un point de
réference fixe ne produit pas une déviation de la sur-
face superieure (parallèle au plan d'appui) et de la
surface laterale (parallkle au plan Pp) de la queue de
à k 0,4 mm par 50 mm d'avance
l'outil superieure
(voir figure 3).
Les tolérances des plaquettes en metal-dur et en cé-
ramique doivent correspondre à la classe G, confor-
mement à I'ISO 1832, exception faite des indications
ci-dessus.
5.3.3 Fini de l'outil
Angle de raccordement
La rugosite, Ra, des faces de coupe et de dépouille
Figure 2, - Détail de l'arrondi de pointe de l'outil ne doit pas excéder 0,25 pm (mesurée
conformément à I'ISO 468).
Le defaut de planeit6 de la face d'appui des plaquet-
La tolerance de parall6lisme entre le plan de reference
tes ne doit pas être superieur à 0,004 mm, excepté
de l'outil P, et le plan vers I'arrikre de l'outil P, (voir
au voisinage immediat des arêtes.
Dimensions en millimètres
/YPLan pr
+ Zm
Plan P,
4
+ 0,s' (OU - 0,5')
Figure 3 - Tolérance de parallélisme
6
---------------------- Page: 11 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
L'arête des outils en acier rapide ne doit avoir ni ba- La hauteur du brise-copeaux, la distance du brise-
vure ni morfil. Ces defauts peuvent être enleves par copeaux et le mode de fixation de la plaquette doivent
un leger passage à la pierre des faces de coupe et de être portes sur le rapport d'essai (voir 5.3.7).
dépouille de l'outil.
Chaque arête à utiliser pendant l'essai doit être exa- 5.3.5 Affûtage de l'outil en acier rapide
minee avec un grossissement minimal de x 10 pour
deceler les defauts visibles tels que: 6caillages ou
II convient que l'ordre des operations, les types de
fissures. Ces defauts doivent si possible être corriges,
meule, les conditions de coupe et les procedures re-
sinon l'outil ne doit pas être utilise.
commandees soient obtenues auprbs des fabricants
de meules.
Pour les outils ayant un angle de coupe positif, chaque
5.3.4 Porte-plaquette
pointe successive doit être plus basse que la prece-
dente. La diminution de hauteur de pointe ne doit pas
Pour les essais de coupe, les porte-plaquette doivent
depasser 5 mm, sinon une nouvelle face de coupe
remplir les conditions 6noncees ci-aprbs.
doit être meulee à la hauteur initiale.
La géometrie doit être celle indiquee dans le
II convient que la direction de coupe de la peripherie
tableau 1.
active de la meule soit approximativement perpendi-
culaire à l'arête principale de l'outil, et dans le sens
La tolérance sur les angles du porte-plaquette equip6
qui s'bloigne de l'arête principale vers la surface de
k 0,5" (30') et celle du porte-
de sa plaquette est de
l'outil à meuler.
plaquette seul de * 0,2" (12').
II y a danger de surchauffe, particulibrement lorsque
L'angle du logement de la plaquette amovible sur le
la machine à meuler ne permet pas un contrôle parfait
porte-plaquette doit être tel que specifid B la figure4.
du reglage de la profondeur et de l'avance. La sur-
chauffe provoque generalement une coloration par
oxydation. Même si cette coloration n'est par Bvi-
dente, la surchauffe peut influer sur la durete. En
consequence, une verification de la durete doit être
effectuee.
Aprbs reaffûtage, la duret6 de l'outil doit être mesuree
sur la face de depouille ou sur la face de coupe aussi
prbs que possible de l'arête. La dureté doit corres-
pondre A celle du materiau de l'outil mesuree prbc6-
demment. Si cette valeur de durete n'est pas obtenue
Plaquette amovible
aprbs reaffûtage, un autre affûtage ou un taillage doi-
I I
vent être effectues jusqu'à ce que la durete desiree
soit obtenue.
Porte-plaquette
-ILI
5.3.6 Métal-dur, céramique
Figure 4 - Tolérances sur l'angle de la plaquette
Ces plaquettes doivent être utilisees dans leurs
et de son logement
conditions de livraison, et ne doivent pas être r6affÛ-
tees.
Les porte-plaquette doivent être en acier d'une r6sis;
5.3.7 Brise-copeaux
tance minimale à la traction de 1 200 N/mm
(1 200 MPa).
Les brise-copeaux ne doivent pas être utilises sur les
outils en acier rapide, à moins qu'ils ne constituent la
La tolerance de planeité de la surface d'appui du
variable d'essai ou qu'il soit necessaire de briser le
porte-plaquette est de 0,l mm sur toute la longueur
copeau. L'emploi d'un brise-copeaux est admis pour
la largeur du porte-plaquette.
et
les essais sur outils en metal-dur ou en ceramique où
il constitue souvent un facteur de seCurit6 indispen-
La tolérance de plankite des surfaces du porte-
sable.
plaquette supportant la plaquette ou des cales est de
0,Ol mm.
Le brise-copeaux doit reposer B plat sur la plaquette
amovible. Le defaut de planeit6 de la face du brise-
La partie inferieure de la plaquette amovible ne doit
copeaux en contact avec la plaquette ne doit pas ex-
pas depasser la surface de support du porte-plaquette
0,004 mm.
de plus de 0,3 mm (voir figure5). ceder
7
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IS0 3685:1993(F)
Dimensions en millimètres
A-A A
Intersection de Ps et An
Point considere du brise-copeaux
Face active du brise-copeaux
Point considere de L'arete
Systerne de fixation
Angle du brise-copeaux -
Figure 5 - Dépassement de la plaquette et brise-copeaux
L'angle du brise-copeaux ,oBy (voir figure 5) est l'angle
6 Liquide de coupe
entre la ligne d'intersection du brise-copeaux avec la
face de coupe de l'outil et la partie droite de l'arête
principale. Cet angle peut varier en fonction du mate- Un liquide de coupe doit être utilise lors du tournage
riau de la pièce
...
NORME
IS0
I NTERNAT I O NALE
Deuxième édition
1993-1 1-1 5
Essais de durée de vie des outils de
tournage à partie active unique
Tool-life testing with single-point turning tools
Num6ro de référence
IS0 3685:1993(F)
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IS0 3685:1993(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
....
3 Definitions . 2
4 Pièce . 2
4.1 Matériau de la pièce . 2
4.2 Conditions standards de la pièce . 2
5 Outil . 3
5.1 Matériau d'outil . 3
5.2 Géométrie de l'outil . 4
5.3 Conditions standards de l'outil . 4
6 Liquide de coupe . 8
7 Conditions de coupe . 9
7.1 Conditions de coupe standards . 9
7.2 Autres conditions de coupe . 9
7.3 Vitesse de coupe . 9
8 Criteres de durée de vie et mesurage de l'usure de l'outil . 10
8.1 Introduction . 10
8.2 Critères de durée de vie . 11
8.3 Mesurage de l'usure de l'outil . 13
9 Équipement . 13
9.1 Machine-outil . 13
9.2 Autre équipement . 13
10 Essai de durée de vie de l'outil - Mode opératoire . 14
11 Enregistrement et exposé des résultats . 15
11.1 Essais de durée de vie de l'outil . 15
O IS0 1993
Droits de reoroduction réservés . Aucune oartie de cette oublication ne Deut être reproduite
ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procéd6. électronique ou mécanique.
y compris la photocopie et les microfilms. sans l'accord écrit de I'éditeur
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 CH-1 21 1 Genhve 20 Suisse
Imprimé en Suisse
II
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
11.2 Fiches techniques et diagrammes . 16
11.3 Évaluation des resultats de durée de vie de l'outil . 17
Annexes
Informations generales . . 19
A
Materiaux de la pièce de reference . . 20
B
............ 22
C Usure de l'outil et critères de duke de vie de l'outil
D Fiches techniques . 25
E Essai preliminaire de duree de vie de l'outil 29
F 30
Évaluation des resultats de duree de vie de l'outil
G Caractéristiques des copeaux . 45
H Bibliographie . 48
...
111
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 3685: 1993( F)
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 B cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I'ISO participent également aux travaux. L'ISO colla-
bore étroitement avec la Commission Blectrotechnique 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 vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale IS0 3685 a été élaborée par le comité technique
ISOflC 29, Petit outillage.
Cette deuxième Bdition annule et remplace la premiere édition
(IS0 3685:1977), dont elle constitue une révision technique.
Les annexes A, B, C, D, E, F et G font partie intégrante de la présente
Norme internationale. L'annexe H est donnée uniquement à titre d'infor-
mation.
IV
---------------------- Page: 4 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
Introduction
L'adoption, tant par l'industrie que par les organismes d'essai, des re-
commandations contenues dans I'ISO 3685:1977 a conduit à demander la
publication de recommandations similaires pour d'autres procédés de
coupe d'utilisation courante.
Les essais de durée de vie des outils de fraisage qui font l'objet de
I'ISO 8688-1 et de I'ISO 8688-2 ont été publiés en 1989 et, au cours de
leur mise au point finale, il a été noté le besoin d'actualiser les recom-
mandations pour les outils de tournage à partie active unique.
Les recommandations de la présente Norme internationale sont applica-
bles à la fois dans les laboratoires et les unités de fabrication. Elles sont
destinées à unifier les procédures afin d'augmenter la fiabilité et la
comparabilité des résultats d'essai, lors de comparaison d'outils, maté-
riaux à usiner, paramètres de coupe ou de liquides de coupe. Afin de se
rapprocher le plus possible de ces objectifs, des matériaux de référence
et des conditions recommandés sont prévus, qui devraient être utilisés
chaque fois qu'ils conviennent.
De plus, les recommandations peuvent être utilisées comme aide lors de
la recherche de données de coupe à recommander ou de détermination
de facteurs limites et de caractéristiques d'usinage tels que forces de
coupe, caractéristiques de la surface engendrée, forme du copeau, etc.
Pour ces objectifs en particulier, certains paramètres, auxquels ont été
attribuées des valeurs recommandées, peuvent devoir être utilisés
comme variables.
Les conditions d'essai recommandées dans la présente Norme interna-
tionale conviennent pour des essais de tournage sur des pièces en acier
et en fonte de microstructure normale, avec des outils monobloc en acier
rapide ou à plaquettes amovibles en métal-dur ou en céramique. Cepen-
dant, moyennant des modifications appropriées, la présente Norme inter-
nationale peut être appliquée, par exemple, à des essais de tournage sur
d'autres matériaux de pièce, ou avec des outils développés pour des ap-
plications spécifiques.
La précision spécifiée dans ces recommandations devrait être considérée
comme exigence minimale. Toute différence par rapport aux recomman-
dations devrait être mentionnée dans le rapport d'essai de façon détaillée.
V
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE IS0 3685:1993(F)
Essais de durée de vie des outils de tournage à partie
active unique
tuent des dispositions valables pour la présente
1 Domaine d'application
Norme internationale. Au moment de la publication,
les éditions indiquées étaient en vigueur. Toute
La présente Norme internationale prescrit les exi-
norme est sujette B révision et les parties prenantes
gences recommandées pour les essais de durée de
des accords fondés sur la présente Norme internatio-
vie des outils de tournage à partie active unique en
nale sont invitées à rechercher la possibilité d'appli-
acier rapide, en métal-dur et en céramique utilisés
quer les éditions les plus récentes des normes
pour le tournage de pieces en acier et en fonte. Elle
indiquées ci-apres. Les membres de la CE1 et de I'ISO
peut-être utilisée dans des laboratoires aussi bien
possedent le registre des Normes internationales en
qu'en production.
vigueur à un moment donn6.
En tournage, deux catégories de conditions de coupe
988, Fontes grises de moulage - Classi-
peuvent être considérées comme suit: IS0 185:
fica tion.
a) conditions entraînant une deterioration de l'outil
principalement due à l'usure; IS0 229: 973, Machines-outils - Vitesses et
avances.
b) conditions pour lesquelles la détérioration de l'outil
est principalement due à d'autres phénomenes IS0 468: 1982, Rugosité de surface - ParamBtres,
tels que brisure d'arête ou déformation plastique. leurs valeurs et les règles générales de la détermi-
nation des spécifications.
La présente Norme internationale concerne seu-
lement les recommandations pour des essais abou-
IS0 51 3:1991, Application des matériaux durs de
tissant principalement à une usure d'outil.
coupe pour usinage par enlkvement de copeaux -
Désignation des groupes principaux d'enlèvement de
Les essais suivant le second groupe de conditions ci-
copeaux et des groupes d'application.
dessus doivent faire l'objet d'une étude ultérieure.
IS0 683-1 : 1987, Aciers pour traitement thermique,
La présente Norme internationale fixe les spécifica-
aciers alliés et aciers pour décolletage - Partie I:
tions pour les facteurs suivants d'essais de durée de
Aciers corroyés non alliés et faiblement alliés à dur-
vie des outils de tournage à partie active unique:
cissement par trempe directe se présentant sous la
pièce, outil, liquide de coupe, conditions de coupe,
forme de différents produits noirs.
équipement, détermination de la détérioration de
l'outil et de la durée de vie, procédures d'essai, enre-
IS0 841 :I 974, Commande numérique des machines
gistrement, évaluation et présentation des résultats.
- Nomenclature des axes et des mouvements.
Des informations générales complémentaires sont
données dans l'annexe A. IS0 883: 1985, Plaquettes amovibles en métaux-durs
(carbures métalliques) avec arrondi de pointe, sans
NOTE 1 La présente Norme internationale ne constitue
trou de fixation - Dimensions.
pas un essai de réception et il ne convient pas de l'utiliser
comme tel.
IS0 1940-1 :I 986, Vibrations mécaniques - €xi-
gences en matière de qualité dans I'équilibrage des
rotors rigides - Partie I: Détermination du balourd
2 Références normatives
résidue I a dm iss ible .
Les normes suivantes contiennent des dispositions
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
1
---------------------- Page: 6 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
IS0 2540:1973, Forets à centrer pour centres avec
Les matériaux peuvent être différents à l'intérieur des
chanfrein de protection - Type B.
spécifications, ce qui affecte I'usinabilité. Pour mini-
miser de tels problèmes, il convient que la livraison
IS0 3002-1 :I 982, Grandeurs de base pour la coupe
d'un matériau d'essai suivant des spécifications plus
et la rectification - Partie I: Géométrie de la partie serrées soit discutée avec le fournisseur.
active des outils coupants - Notions générales, sys-
II est recommandé que les informations concernant le
tème de rkférence, angles de l'outil et angles en tra-
matériau d'essai telles que nuance, composition chi-
vail, brise-copea ux.
mique, propriétés physiques, microstructure, détails
complets sur le procédé de mise en œuvre du maté-
IS0 4957:1980, Aciers à outils.
riau d'essai (par exemple laminé à chaud, forgé,
moulé ou étiré à froid) et tout traitement thermique
IS0 561 0:1989, Porte-plaquette de tournage et de
soient mentionnés dans le rapport d'essai (voir 4.2 et
copiage à partie active unique - Dimensions.
annexe B).
IS0 9361-1 :1991, Plaquettes amovibles pour outils
Afin de pouvoir comparer les résultats sur des pério-
coupants - Plaquettes en céramique avec arrondi de
des de temps raisonnablement longues, il est recom-
pointe - Partie 1: Dimensions des plaquettes sans
mandé que les organismes d'essai se procurent des
trou de fixation.
quantities suffisamment importantes de materiau de
référence pour couvrir leurs besoins à long terme.
IS0 9361 -2: 1991, Plaquettes amovibles pour outils
coupants - Plaquettes en céramique avec arrondi de
pointe - Partie 2: Dimensions des plaquettes avec
trou de fixation cylindrique.
4.2 Conditions standards de la pièce
3 Définitions La calamine ou la peau de moulage doit être enlevée
avant l'essai par des passes d'écroûtage, sauf lors-
qu'on étudie l'influence de la calamine.
Pour les besoins de la présente Norme internationale,
les définitions suivantes s'appliquent.
La surface de I'éDaulement déformée dastiauement.
c'est-à-dire la ((surface coupée)) ou toute autre sur:
3.1 usure de l'outil: Changement, lors de la coupe,
face brunie ou anormalement 6crouie sur la pièce
de la forme de l'outil par rapport à sa forme initiale,
susceptible d'entrer en contact avec l'outil, doit être
de la perte progressive de matériau de Iloutil
enlevée avant l'essai avec un outil d'écroûtage bien
ou de déformation.
affûté, afin de réduire au maximum les déformations
résiduelles internes dues à l'essai précédent. Cela ne
3.2 mesure de l'usure de l'outil: Dimension à me- toutefois pas de la
surer pour indiquer la valeur de l'usure.
superficielle écrouie normalement, produite par les
passes de l'outil.
3.3 critère de durée de vie de l'outil: Valeur limite
prédéterminée de la mesure de l'usure d'un outil ou
Le rapport de la longueur de la pièce à son diamètre
apparition d'un phénomhe.
ne doit pas être supérieur au rapport minimal occa-
sionnant un broutage. L'essai doit être interrompu
3.4 durée de vie de
l'outil: Temps de coupe né- quand le broutage se produit. Un rapport
cessaire pour atteindre
le critère de durée de vie de longueur/diamètre supérieur à 1 O n'est pas recom-
l'outil.
mandé.
La dureté du matériau à usiner doit être déterminée
sur toute la section d'une des extrémités des barres
4 Pièce
ou tubes d'essai.
Lorsque des variations de dureté significatives sont
__
4.1 Matériau de la pièce
prévisibles, des mesurages doivent-être faits pour
s'assurer que les valeurs sont à I'interieur des limites
En principe, les organismes d'essai sont libres de
prescrites.
choisir les matériaux de piece en fonction de leurs
intérêts propres. Cependant, afin d'augmenter la
II convient que l'emplacement des points de mesure
comparabilité des résultats entre organismes d'essai,
et la méthode de mesurage soient notés dans le rap-
l'utilisation de l'un des matériaux de reference, acier
port d'essai. II est recommandé que les écarts de
C 45 suivant I'ISO 683-1 ou fonte nuance 25 suivant durete pour un lot de matkriau soient aussi faibles que
I'ISO 185, est recommandke. Des spkcifications plus
possible. Une valeur rkaliste pour les matériaux de
precises sur ces materiaux sont données dans l'an-
rkférence et les materiaux similaires est k 5 % de la
nexe B.
valeur moyenne.
2
---------------------- Page: 7 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
L'essai de coupe ne doit être réalisé que dans la plage mandé que les organismes d'essai se procurent des
de diamètres où la dureté est comprise dans les limi- quantités suffisamment importantes de matériau
tes prescrites. d'outil de référence pour couvrir leurs besoins à long
terme.
II est recommandé de procéder à une analyse métal-
lographique quantitative (microstructure, taille des
II est recommandé que les matériaux d'outil de réfé-
grains, nombre d'inclusions, etc.) du matériau à usi-
rence n'aient ni revêtement ni traitement de surface.
ner, ou sinon, de joindre au rapport d'essai des mi-
Si le matériau d'outil lui-même, le revêtement ou le
crographies de ce matériau. Le grossissement doit
traitement de surface est la variable d'essai, il
être compris entre x 100 et x 500.
convient que la classification du matériau, ses pro-
Les essais d'usinage réalisés sur des déments de
priétés physiques, sa microstructure, sa dureté et le
fabrication doivent utiliser les dispositifs de fixation procédé de mise en œuvre soient notés en détail dans
normalement employés.
le rapport d'essai.
Le mandrin et la broche doivent être stables et bien
équilibrés (pour une méthode d'équilibrage, voir
5.1.1 Acier rapide
IS0 1940-1). Lors de la fixation de la pièce entre le
mandrin ou le plateau et la contre-pointe, il faut éviter
II convient que l'acier rapide de référence soit en acier
toute flexion de la pièce.
non revêtu sans cobalt (S 2 et S 4) ou avec cobalt
(S 8 et S 11) conforme à I'ISO 4957.
Pour les diamètres supérieurs à 90 mm, il est recom-
mandé d'utiliser un plateau.
II est recommandé de prévoir un trou de centrage de
5.1.2 Métal-dur
diamètre 6,3 mm avec un chanfrein de protection à
120" d'après I'ISO 2540.
II convient que le métal-dur de référence appartienne
aux groupes d'application IS0 P 10 pour l'usinage de
l'acier ou K 10 pour l'usinage de la fonte conformé-
ment à I'ISO 513.
5 Outil
Du fait que les nuances de métal-dur, pour un même
En principe, les organismes d'essai sont libres de
groupe d'application ISO, peuvent varier d'un fabricant
choisir les outils d'essai en fonction de leurs intérêts
à l'autre et qu'il est peu probable qu'elles soient
propres. Cependant, afin d'augmenter la com-
comparables, il est recommandé de choisir une
parabilité des résultats entre organismes d'essai,
nuance d'un fournisseur comme nuance de référence.
l'utilisation de l'une des formes d'outil de référence
et de l'un des matériaux d'outil de référence, spécifiés
ci-après, est recommandée.
5.1.3 Céramiques
II doit s'agir de nuances disponibles commer-
5.1 Matériau d'outil
cialement. La composition et les propriétés physiques
doivent être notées dans le rapport d'essai de la façon
Pour tous les essais de coupe, dans lesquels le ma-
la plus détailllée possible.
tériau d'outil n'est pas la variable d'essai, I'investi-
gation doit être faite avec un matériau de référence Les céramiques de référence doivent être
approprié, à définir par l'organisme d'essai.
constituées d'oxyde d'aluminium (AI,O,) pour au
a)
En principe, les organismes d'essai sont libres de
moins 70 %, et d'autres matériaux durs tels que
choisir les matériaux d'outil en fonction de leurs inté-
l'oxyde de zirconium (ZrO,), le carbure de titane
rêts propres. Cependant, afin d'augmenter la
(TIC) ou le nitrure de titane (TIN);
comparabilité des résultats entre organismes d'essai,
l'utilisation de l'un des matériaux de référence, spéci-
constituées de nitrure de silicium (Si3N4) pour au
b)
fiés dans ce paragraphe, est recommandée.
moins 90 %, avec additions d'oxyde d'yttrium
(Y203) et/ou d'oxyde d'aluminium (A1203).
Les matériaux d'outil peuvent varier 8 l'intérieur des
spécifications, ce qui affecte la performance. Pour
minimiser de tels problemes, il convient que la livrai-
5.1.4 Autres matériaux d'outils
son d'un matériau d'outil, spécifié de façon précise,
la plus
soit discutée avec le fournisseur pour garantir
Lorsque le matériau de l'outil est la variable de l'essai,
grande uniformité possible.
sa classification et, si possible, sa composition chimi-
Afin de pouvoir comparer les résultats sur des pério- que, sa dureté et sa microstructure doivent être no-
des de temps raisonnablement longues, il est recom- tées dans le rapport d'essai.
3
---------------------- Page: 8 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
5.2 Géométrie de l'outil valeurs des angles de l'outil et des angles en tra-
a)
vail correspondants (spécifiées dans le cas où la
vitesse d'avance est nulle, comme indiqué dans le
5.2.1 Géométrie de la partie coupante de l'outil
tableau 1 );
La géométrie de la partie coupante de l'outil est défi-
condition de l'arête: normalement affûtée, arrondie
b)
nie conformément à I'ISO 3002-1.
pour former un rayon donné ou chanfreinée (les
largeurs et les angles de toutes les facettes de la
La figure 1 montre les angles nécessaires à la défini-
face de coupe ou de dépouille).
tion de l'orientation des arêtes, des faces de coupe
et de dépouille d'un outil de coupe à partie active
uniaue.
5.2.2 Géométrie standard de l'outil
5.3 Conditions standards de l'outil
Tous les essais de coupe dans lesquels la géométrie
5.3.1 Type et dimensions de l'outil
de l'outil ne constitue pas la variable doivent s'effec-
tuer en utilisant l'une des géométries d'outil figurant
Un outil d'ébauche droit doit être utilisé.
dans le tableau 1. Dans le cas d'outils en métal-dur et
en céramique, ceux-ci doivent être du type à plaquette
La section de queue h, x b des porte-plaquette,
fixée mécaniquement. Les outils A plaquette brasée
conformément à I'ISO 5610, doit être:
ou collée ne doivent pas servir d'outils de référence.
25 mm x 16 mm pour les outils monobloc en acier
L'outil doit être correctement placé sur la machine.
rapide;
Cela s'obtient en plaçant la pointe au centre et la
queue de l'outil perpendiculairement à l'axe de rota-
25 mm x 25 mm pour les métaux-durs;
tion de la piece à usiner. Pour les outils coupants en
métal-dur utilisés pour l'usinage de l'acier et d'alliages
32 mm x 25 mm pour les céramiques
similaires uniquement, l'arête doit avoir un rayon r, tel
que,
La distance entre la pointe de l'outil et la face du
porte-outil sur le tour (porte-à-faux) doit être de
si rE = 0,4 mm, r, = 0,02 mm 3 0,03 mm;
25 mm.
si r, > 0,4 mm, r, = 0,03 mm à 0,05 mm.
Les plaquettes en métal-dur doivent être de forme
carrée, de grandeur 12,7 mm et d'épaisseur
Les conditions d'arête pour les céramiques doivent
4,76 mm pour un angle de coupe négatif et 3,18 mm
être conformes à la vue agrandie de la figure 1. Les
pour un angle de coupe positif (voir IS0 883).
valeurs de rn doivent être celles obtenues par recti-
fication et doivent être notées dans le rapport d'essai.
Les plaquettes en céramique, conformément à
I'ISO 9361-1 et à I'ISO 9361-2, doivent être de forme
Tous les autres outils de coupe doivent être utilisés
carrée, de grandeur 12,7 mm et d'épaisseur
avec l'arête normalement affûtée, produite par les
4.76 mm.
opérations de rectification ou de finition indiquées en
5.3.5.
5.3.2 Tolérances
5.2.3 Autres géométries d'outil
La tolérance pour tous les angles d'outil est de
k 0,5" (30'), pour l'outil complet.
Les alliages particuli6rement difficiles à usiner, tels
que matériaux à base de nickel et matériaux réfrac-
L'angle entre une tangente à l'arrondi de pointe et les
taires, peuvent nécessiter une dérogation à la géo-
arêtes principale ou secondaire, à leur point de rac-
métrie standard de l'outil, mais seulement dans le cas
cordement, doit être inférieur ou égal à 5" (voir
où il est impossible d'utiliser la géométrie standard
figure 2).
de l'outil. Dans ce cas, ou si la géométrie de l'outil est
la variable d'essai, les informations suivantes doivent La tolérance sur le rayon de pointe (rE) est de
être indiquées dans le rapport d'essai: f 0,l x r,.
4
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IS0 3685:1993(F)
Dimensions en millimètres
0-0
Vue dans le plan orthogonal de l'outiL ( Po)
N-N
Vue dans le plan normal & l'arete ( P,)
Tableau 1 - Angles d'outil standard
Angles en degrés
Angle Angle de
Angle de coupel) Dépouillel) de Angle de pointe
Matériau
d'inclinaison direction d'ar8te
de l'outil
d'outil de l'outil l'outil
d'arête de l'outil de l'outil
Y a
1s Kr Er
Acier rapide 25 8 O 75 90
+6 5 O 75 90
Métal-dur
-6 6 -6 75 90
Céramique -6 6 -6 75 90
5
---------------------- Page: 10 ----------------------
IS0 3685:1993(F)
IS0 3002-1 :1982, paragraphes 4.1 .I et 4.1.3) et les
axes fixes de position de la machine X, et Z, (voir
IS0 3002-2:1982, paragraphe 2.2) est de 0,5". En
pratique, cette condition est satisfaite si, la pointe de
l'outil étant à hauteur de la ligne des centres à
F 0,25 mm, l'avance de l'outil à partir d'un point de
référence fixe ne produit pas une déviation de la sur-
face supérieure (parallèle au plan d'appui) et de la
surface latérale (parallèle au plan Pp) de la queue de
l'outil supérieure à rt 0,4 mm par 50 mm d'avance
(voir figure 3).
Les tolérances des plaquettes en métal-dur et en cé-
ramique doivent correspondre à la classe G, confor-
mement à I'ISO 1832, exception faite des indications
ci-dessus.
5.3.3 Fini de l'outil
*Angle de raccordement
La rugosité, Ra, des faces de coupe et de dépouille
Figure 2 - Détail de l'arrondi de pointe de l'outil ne doit pas excéder 0,25 Fm (mesurée
conformément B I'ISO 468).
Le défaut de planéité de la face d'appui des plaquet-
La tolérance de parallélisme entre le plan de référence tes ne doit pas être supérieur à 0,004 mm, excepté
de l'outil P, et le plan vers l'arrière de l'outil P, (voir au voisinage immédiat des arêtes.
Dimensions en millimètres
- Xnl
+ Zm
Plan P,
4
4 + 0.5' (OU - 0.5")
Figure 3 - Tolérance de parallélisme
6
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L'arête des outils en acier rapide ne doit avoir ni ba- La hauteur du brise-copeaux, la distance du brise-
vure ni morfil. Ces défauts peuvent être enlevés par copeaux et le mode de fixation de la plaquette doivent
un léger passage à la pierre des faces de coupe et de être portés sur le rapport d'essai (voir 5.3.7).
dérJouille de l'outil.
Chaque arête à utiliser pendant l'essai doit être exa-
5.3.5 Affûtage de l'outil en acier rapide
minée avec un grossissement minimal de x 10 pour
déceler les défauts visibles tels que: écaillages ou
II convient que l'ordre des opérations, les types de
fissures. Ces défauts doivent si possible être corrigés,
meule, les conditions de coupe et les procédures re-
sinon l'outil ne doit pas être utilisé.
commandées soient obtenues auprès des fabricants
de meules.
Pour les outils ayant un angle de coupe positif, chaque
5.3.4 Porte-plaquette
pointe successive doit &re plus basse que la précé-
dente. La diminution de hauteur de pointe ne doit pas
Pour les essais de coupe, les porte-plaquette doivent
dépasser 5 mm, sinon une nouvelle face de coupe
remplir les conditions énoncées ci-après.
doit être meulée à la hauteur initiale.
La géométrie doit être celle indiquée dans le
Il convient que la direction de coupe de la périphérie
tableau 1.
active de la meule soit approximativement perpendi-
culaire à l'arête principale de l'outil, et dans le sens
La tolérance sur les angles du porte-plaquette équipé
qui s'éloigne de l'arête principale vers la surface de
de sa plaquette est de _+ 0,5" (30') et celle du porte-
l'outil à meuler.
plaquette seul de * 0,2" (12').
II y a danger de surchauffe, particulièrement lorsque
L'angle du logement de la plaquette amovible sur le
la machine à meuler ne permet pas un contrôle parfait
porte-plaquette doit être tel que spécifié 8 la figure4.
du réglage de la profondeur et de l'avance. La sur-
chauffe provoque généralement une coloration par
oxydation. Même si cette coloration n'est par évi-
dente, la surchauffe peut influer sur la dureté. En
conséquence, une vérification de la dureté doit être
effectuée .
Après réaffûtage, la dureté de l'outil doit être mesurée
sur la face de dépouille ou sur la face de coupe aussi
près que possible de l'arête. La dureté doit corres-
pondre à celle du matériau de l'outil mesurée précé-
demment. Si cette valeur de duret6 n'est pas obtenue
Plaquette amovible
après réaffûtage, un autre affûtage ou un taillage doi-
vent être effectués jusqu'à ce que la dureté d6sirée
soit obtenue.
Porte-plaquette
M
5.3.6 Métal-dur, céramique
Figure 4 - Tolérances sur l'angle de la plaquette
Ces plaquettes doivent être utilisées dans leurs
et de son logement
conditions de livraison, et ne doivent pas être réaffû-
tées.
Les porte-plaquette doivent être en acier d'une résis-
5.3.7 Brise-copeaux
tance minimale à la traction de 1 200 N/mm2
(1 200 MPa).
Les brise-copeaux ne doivent pas être utilisés sur les
outils en acier rapide, B moins qu'ils ne constituent la
La tolérance de planéité de la surface d'appui du
variable d'essai ou qu'il soit nécessaire de briser le
porte-plaquette est de 0,l mm sur toute la longueur
copeau. L'emploi d'un brise-copeaux est admis pour
et la largeur du porte-plaquette.
les essais sur outils en m6taI-dur ou en céramique où
La tolérance de planéité des surfaces du porte- il constitue souvent un facteur de sécurit6 indispen-
plaquette supportant la plaquette ou des cales est de
sable.
0.01 mm.
Le brise-copeaux doit reposer B plat sur la plaquette
La partie inférieure de la plaquette amovible ne doit
amovible. Le défaut de planeit4 de la face du brise-
pas dépasser la surface de support du porte-plaquette
copeaux en contact avec la plaquette ne doit pas ex-
de plus de 0,3 mm (voir figure 5). céder 0,004 mm.
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Dimensions en millimètres
Intersection de P, et Ag
Point considere du brise-copeaux
Face active du brise-copeaux
Point considere de ['arete
Systeme de fixation
Angle du brise-copeaux
Figure 5 - Dépassement de la plaquette et brise-copeaux
L'angle du brise-copeaux eBy (voir figure 5) est l'angle
6 Liquide de coupe
entre la ligne d'intersection du brise-copeaux avec la
face de coupe de l'outil et la partie droite de l'arête
principale. Cet angle peut varier en fonction du maté- Un liquide de coupe doit être utilisé lors du tournage
riau de la pièce de façon à obtenir une forme de co- de pièces en acier avec des outils en acier rapide sauf
peau
...
Questions, Comments and Discussion
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