# Taux d'enlèvement de matière selon la puissance de broche : 10 et 20 kW

> Taux d'enlèvement de matière limités par la puissance pour huit alliages CNC sur broches de 10 et 20 kW, avec le tableau de puissance unitaire, des références publiées et un exemple chiffré.

https://www.sinbo-machining.com/fr/wiki/reference/material-removal-rate/

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## Sur cette page

- Capacité MR d'ébauche à 10 et 20 kW de puissance de broche (limitée par la puissance, calculée)
- Quel taux d'enlèvement de matière une machine CNC de 10 kW atteint-elle dans l'aluminium ?
- Combien l'inox 304 est-il plus lent que le 6061 sur la même broche de 10 kW ?
- Quel MRR devrais-je prévoir pour l'acier 4140 sur une machine de 10 kW ?
- L'ébauche du titane est-elle limitée par la puissance de broche ?
- Une broche de 20 kW double-t-elle mon taux d'enlèvement ?
- Pourquoi le MRR de fraisage est-il inférieur au tournage sur la même machine ?
- Quelle charge de broche viser en ébauche ?
- Quelle est la formule MRR pour le fraisage et le tournage ?
- Comment convertir le MRR en temps d'usinage ?
- Quelle précision ont ces chiffres MRR pour coter ?
- Comment utiliser ces nombres
- Questions fréquentes
- Normes et sources
- Pages associées
- Télécharger ce tableau

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# Taux d'enlèvement de matière selon la puissance de broche

Taux d'enlèvement de matière limités par la puissance pour huit alliages CNC sur broches de 10 et 20 kW, avec le tableau de puissance unitaire, des références publiées et un exemple chiffré.

## Capacité MR d'ébauche à 10 et 20 kW de puissance de broche (limitée par la puissance, calculée)

| Matériau et état | K_p utilisé (kW par cm³/s) | Tournage 10 kW (cm³/min) | Fraisage 10 kW, moyenne de cycle (cm³/min) | Tournage 20 kW (cm³/min) | Fraisage 20 kW, moyenne de cycle (cm³/min) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Aluminum 6061-T6 (wrought, ~95 HB) | 0.76–0.90 | 425–505 | 340–405 | 850–1,010 | 680–810 |
| Aluminum 7075-T6 (wrought, ~150 HB) | 0.76–0.90 | 425–505 | 340–405 | 850–1,010 | 680–810 |
| Carbon steel 1045 (190–220 HB) | 1.70–2.32 | 165–225 | 130–180 | 330–450 | 260–360 |
| Alloy steel 4140 (Q&T, 280–320 HB) | 2.18–3.29 | 115–175 | 90–140 | 230–350 | 180–280 |
| Stainless 304 (annealed, 150–180 HB) | 1.64–2.94 | 130–235 | 105–190 | 260–470 | 210–380 |
| Stainless 316 (annealed, 150–180 HB) | 1.64–2.94 | 130–235 | 105–190 | 260–470 | 210–380 |
| Titanium Ti-6Al-4V (annealed, 330–350 HB) | 1.65–1.77 | 215–230 | 170–185 | 430–460 | 340–370 |
| Brass C36000 (free-cutting, 90–120 HB) | 0.82–1.90 | 200–465 | 160–370 | 400–930 | 320–740 |

> **Comment lire ce tableau.** Q_max = 60 × P_nom × η × L / K_p avec η = 0.85 de rendement d'entraînement et L = 0.75 de charge d'ébauche : seuls 0.64 kW de chaque kW nominal atteint le copeau (0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64). Les colonnes 10 kW sont arrondies à 5 cm³/min ; la colonne fraisage est 0.8 × la colonne tournage arrondie (80 % en coupe) ; les colonnes 20 kW valent exactement 2 × les valeurs 10 kW. Ce sont des capacités limitées par la puissance, pas des vitesses mesurées typiques — coter depuis l'extrémité basse.

## Quel taux d'enlèvement de matière une machine CNC de 10 kW atteint-elle dans l'aluminium ?

Une broche de 10 kW peut délivrer 425–505 cm³/min en ébauche 6061-T6 à la charge de 75 % que suppose ce tableau ; un CVM à cône 40 soutient généralement 245–410 cm³/min dans l'aluminium avec des trajectoires HSM. L'écart entre les deux vient des limites de l'outil et de l'évacuation des copeaux, pas de la puissance de broche.

| Source | Machine / cas | Matériau | MRR (cm³/min) | Note |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| S5 | 40-taper VMC, stable roughing | Carbon steel | 50–100 | 3–6 in³/min dans la source |
| S5 | 40-taper VMC, HSM strategy | Aluminum | 245–410 | 15–25 in³/min dans la source |
| S5 | 50-taper / horizontal | Steel | 100–200 | Environ le double de la valeur cône 40 |
| S6 | 120 kW, 27,000 rpm (DST Ecospeed) | Aluminum 7050 | 5,160 | Outillage PCD concurrent, cas 1 |
| S6 | 120 kW, 27,000 rpm | Aluminum 7050 | 7,465 | Revêtement RAL90, même cas |
| S6 | 120 kW, 33,000 rpm (Makino MAG 3.W) | Aluminum (cutter diameter 50 mm) | 7,000 | 420,000 cm³ enlevés en 60 min |
| S8 | Bridgeport 2 hp / HAAS 30 hp comparison | Aluminum | 165 | 10.1 in³/min à 1.1–3.0 kW de puissance de coupe |

## Combien l'inox 304 est-il plus lent que le 6061 sur la même broche de 10 kW ?

Environ 2–4× plus lent : 130–235 cm³/min pour le 304 contre 425–505 cm³/min pour le 6061, car l'inox austénitique exige 1.64–2.94 kW par cm³/s contre 0.76–0.90 pour l'aluminium. Sur la même coupe de 86 cm³/min qui charge une broche de 10 kW à 15 % dans le 6061, le 304 tire 50 %.

| Matériau | État | ISO | Dureté (HB) | K_p (kW par cm³/s) | Source (bas / haut) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Aluminum 6061-T6 | wrought, T6 | N | ~95 | 0.76–0.90 | S4 / S3 |
| Aluminum 7075-T6 | wrought, T6 | N | ~150 | 0.76–0.90 | S4 / S3 — take the upper end for 7075 |
| Carbon steel 1045 | hot-rolled / normalized | P | 190–220 | 1.70–2.32 | S2 (190 HB) / S3 (200–220 HB) |
| Alloy steel 4140 | quenched and tempered, 28–32 HRC | P | 280–320 | 2.18–3.29 | S3 (280–320 HB) / S4 (220–420 HB upper bound) |
| Stainless 304 | annealed | M | 150–180 | 1.64–2.94 | S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB) |
| Stainless 316 | annealed | M | 150–180 | 1.64–2.94 | S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB) |
| Titanium Ti-6Al-4V | annealed | S | 330–350 | 1.65–1.77 | S4 (300–360 HB) / S3 (Ti-150 A, 340 HB) |
| Brass C36000 | leaded free-machining | N | 90–120 | 0.82–1.90 | S3 / S4 — see the conflict register |

## Quel MRR devrais-je prévoir pour l'acier 4140 sur une machine de 10 kW ?

Prévoir 115–175 cm³/min en tournage et 90–140 cm³/min comme moyenne de cycle de fraisage pour un 4140 à 280–320 HB, et coter depuis l'extrémité basse. Le bilan de puissance ci-dessous montre pourquoi : la même coupe de 86 cm³/min qui charge une broche de 10 kW à 15 % dans le 6061 la charge à 55 % dans le 4140. Les paramètres qui donnent 86 cm³/min dans l'aluminium ne se transfèrent pas à l'acier — chaque matériau tombe d'abord sur sa propre vitesse de coupe, donc le bilan ne compare que le coût en puissance.

| Matériau | K_p (kW par cm³/s) | P_c à l'outil (kW) | Entrée de broche P_broche (kW) | Charge sur une broche de 10 kW (%) |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| Aluminum 6061-T6 | 0.90 | 1.29 | 1.5 | 15 |
| Carbon steel 1045 | 2.32 | 3.33 | 3.9 | 39 |
| Alloy steel 4140 | 3.29 | 4.72 | 5.6 | 55 |
| Stainless 304 | 2.94 | 4.21 | 5.0 | 50 |
| Titanium Ti-6Al-4V | 1.77 | 2.54 | 3.0 | 30 |
| Brass C36000 | 1.90 | 2.72 | 3.2 | 32 |

## L'ébauche du titane est-elle limitée par la puissance de broche ?

Non : le Ti-6Al-4V n'a besoin que de 1.65–1.77 kW par cm³/s, donc une broche de 10 kW a un plafond de puissance de 215–230 cm³/min — la chaleur et la durée d'outil limitent la vraie coupe bien avant la broche. Traiter la ligne titane comme un contrôle de borne supérieure, jamais comme une cible, et garder le refroidissement haute pression que le tableau des paramètres de coupe impose comme obligatoire.

| Elément | Valeur | Comment la lire |
| --- | --- | --- |
| K_p (unit power) | 1.65–1.77 kW per cm³/s | En dessous de 4140 — la broche n'est pas le goulot d'étranglement |
| 10 kW turning ceiling | 215–230 cm³/min | La puissance permet plus que ce que les ateliers font d'habitude |
| 10 kW milling ceiling, cycle avg | 170–185 cm³/min | Moyenne de cycle au facteur de 80 % en coupe |
| 20 kW turning ceiling | 430–460 cm³/min | Double le plafond, pas la coupe admissible |
| Actual limiter | Heat and tool life | Utiliser les vitesses des paramètres de coupe avec un refroidissement haute pression — la fraîcheur est une condition préalable, pas une option |

## Une broche de 20 kW double-t-elle mon taux d'enlèvement ?

Elle double le plafond de puissance — 850–1,010 cm³/min dans le 6061 — mais seulement si l'outil et le porte-pièce peuvent l'absorber. Dans une poche de 50 × 50 mm avec un outil Ø12, une broche de 20 kW ne change rien : le temps de coupe reste 17.5 s car c'est l'outil, pas la broche, qui est la contrainte.

| Paramètre | Outil Ø12 (exemple calculé) | Outil Ø20 (illustratif) |
| --- | --- | --- |
| Tool | Ø12 mm, 3-flute carbide end mill | Ø20 mm — an example, not a recommendation |
| Radial width a_e (mm) | 6 | 10 |
| Axial depth a_p (mm) | 6 | 10 |
| Feed speed V_f (mm/min) | 2,388 | 2,000 |
| MRR (cm³/min) | 86 | 200 |
| Cutting time for 25 cm³ | 17.5 s | 7.5 s |

## Pourquoi le MRR de fraisage est-il inférieur au tournage sur la même machine ?

La coupe est interrompue et l'outil passe environ 20 % du cycle hors coupe, donc le taux moyen de cycle en fraisage vaut 0.8× le taux de tournage : 340–405 contre 425–505 cm³/min dans le 6061 sur 10 kW. Le taux instantané en coupe peut encore atteindre la valeur de tournage.

| Étape | Règle | 6061-T6, 10 kW |
| --- | --- | --- |
| 1 | Turning ceiling: Q_max = 60 × 10 × 0.6375 / K_p, rounded to 5 cm³/min | 425–505 |
| 2 | Milling column = 0.8 × the rounded turning column, rounded to 5 cm³/min | 340–405 |
| 3 | 20 kW columns = 2 × the 10 kW columns (exact doubling) | 850–1,010 turning / 680–810 milling |

## Quelle charge de broche viser en ébauche ?

70–85 % de la puissance nominale ; ce tableau utilise 75 %, ce qui laisse de la marge pour l'usure d'outil et la variation de dureté. Les hypothèses fixes ci-dessous sont des valeurs de planification — calculées, pas mesurées — si votre atelier mesure le rendement d'entraînement à 0.80 ou 0.90, mettez à l'échelle tout le tableau proportionnellement.

| Paramètre | Valeur | Base |
| --- | --- | --- |
| Rated spindle power P_rated | 10 / 20 kW | Les deux classes de puissance CNC communes |
| Drive efficiency η | 0.85 | Hypothèse de planification, pas une mesure — confirmer contre les données du constructeur de machine-outil |
| Roughing load factor L | 0.75 | Milieu de la plage cible 70–85 % (S5) |
| Usable cutting-power factor | 0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64 | Seuls 0.64 kW de chaque kW nominal atteignent le copeau |
| Tool condition | Sharp carbide | Les tables K_p sont établies pour des outils coupants |
| Milling in-cut factor | 0.80 | Exemple S5 : 80 % du cycle en coupe |
| Coolant and setup | Stable, no chatter | Acier et inox arrosage d'émulsion ; titane refroidissement haute pression ; aluminium inondation ou MQL |

## Quelle est la formule MRR pour le fraisage et le tournage ?

Fraisage : Q = a_e × a_p × V_f / 1,000. Tournage : Q = V_c × f × a_p. Exemple : un outil de 12 mm à un engagement de 6 × 6 mm et 2,388 mm/min enlève 86 cm³/min. Les paramètres sont délibérément conservatifs — 0.10 mm par dent contre 0.15–0.19 pour un outil Ø12 dans le tableau des paramètres — pour que chaque étape reste vérifiable.

| Étape | Grandeur | Valeur |
| --- | --- | --- |
| 1 | Removal volume V | 50 × 50 × 10 mm pocket = 25 cm³ |
| 2 | Tool and engagement | Ø12 mm, 3-flute carbide end mill; V_c 300 m/min; f_z 0.10 mm/tooth; a_e = a_p = 6 mm |
| 3 | Spindle speed n = 1,000 × V_c / (π × D) | 7,958 → take 7,960 rpm |
| 4 | Feed speed V_f = n × z × f_z | 7,960 × 3 × 0.10 = 2,388 mm/min |
| 5 | MRR Q = a_e × a_p × V_f / 1,000 | 6 × 6 × 2,388 / 1,000 = 85.97 → 86 cm³/min |
| 6 | Cutting time T = V / Q | 25 / 86 = 0.291 min = 17.5 s (21.8 s with 20% non-cutting) |
| 7 | Power check P_c = K_p × Q, spindle input P_c / 0.85 | 0.90 × 1.433 = 1.29 kW → 1.52 kW → 15.2% of 10 kW |
| 8 | Reading | Spindle only 15% loaded — the Ø12 cutter in a 50 mm pocket is tool-limited; the 425 cm³/min ceiling would need V_f 11,806 mm/min, five times beyond this cutter |

## Comment convertir le MRR en temps d'usinage ?

T = V / Q. Une poche de 50 × 50 × 10 mm fait 25 cm³, donc au MRR de 86 cm³/min de l'exemple, le temps de coupe est 17.5 s — environ 22 s une fois les 20 % de temps hors coupe (pique, retrait, changements de couche) ajoutés. Les marges de changement d'outil et de contrôle s'ajoutent ensuite. Les temps ci-dessous sont T = 25 / Q pour la même poche, arrondis à une décimale — calculés, non mesurés.

| Cas de taux | Q (cm³/min) | Temps pour 25 cm³ (s) |
| --- | --- | --- |
| Worked example toolpath (Ø12 in 6061) | 86 | 17.5 |
| Ø20 cutter example | 200 | 7.5 |
| 6061 10 kW turning ceiling | 425 | 3.5 |
| 304 planning low end | 130 | 11.5 |
| 4140 milling planning low end | 90 | 16.7 |

## Quelle précision ont ces chiffres MRR pour coter ?

Les traiter comme une plage de planification ±25 %, pas une garantie : ils supposent des fraises en carbure, un rendement d'entraînement de 85 % et une montage stable. Des cas aluminium publiés de 120 kW atteignent 5,160–7,465 cm³/min — 43–62 cm³/min par kW — cohérents avec la mise à l'échelle linéaire que ce tableau suppose. Lorsque les sources divergent, les conflits restent enregistrés et non résolus plutôt que moyennés.

| Conflit | Source A | Source B | Traitement sur cette page |
| --- | --- | --- | --- |
| 304 / 316 unit power | S3 handbook band 1.64–1.97 (150–200 HB, sharp tools) | S4 energy-study value 2.94 (austenitic 150–275 HB) | La bande complète 1.64–2.94 reste dans les tableaux ; coter depuis l'extrémité 130 cm³/min sauf si la dureté et les outils sont confirmés à l'extrémité favorable |
| C36000 unit power | S3 leaded brass 0.82 | S4 leaded brass 1.90 | 0.82 correspond à la physique du laiton (K_p ≈ k_c / 1,000, k_c ≈ 800 N/mm²), donc préférer l'extrémité 0.82 ; la bande 200–465 reste comme enveloppe enregistrée |
| 1045 / 4140 ranges | S3 by 20 HB steps | S4 220–420 HB envelope | Pas un conflit — la plage suit la dureté ; ne pas la décrire comme sources en désaccord |

## Comment utiliser ces nombres

- Ces colonnes sont une capacité limitée par la puissance, pas un MRR typique : les références publiées à cône 40 tournent entre 50–100 cm³/min dans l'acier au carbone contre le plafond 165–225 cm³/min du 1045, donc coter le plafond comme taux typique surévalue la capacité de 2–4×.
- Le titane et les lignes d'inox austénitique sont limitées par la durée de vie d'outil, pas par la puissance : 215–230 cm³/min pour le Ti-6Al-4V est un contrôle de borne, tandis que la bande atteignable est fixée par la chaleur et l'endurance aux vitesses des paramètres de coupe.
- Convention d'arrondi : les colonnes 10 kW sont arrondies à 5 cm³/min, les colonnes fraisage valent 0.8× la colonne tournage arrondie (arrondie à 5 à nouveau), et les colonnes 20 kW valent exactement le double des colonnes 10 kW — la multiplication dans le tableau est précise.
- Le rendement d'entraînement de 0.85, la charge d'ébauche de 0.75 et le facteur de puissance utile de 0.64 qui en résulte sont des hypothèses de planification calculées, pas des mesures — si votre atelier mesure des valeurs différentes, mettez le tableau à l'échelle proportionnellement.
- Chaque bande K_p couvre les sources publiées : l'extrémité basse est la valeur la plus économe en puissance, la haute la plus conservative. Coter la capacité depuis le bas — la dureté au sommet de la bande, les arêtes usées et les copeaux fins font tous monter K_p.
- K_p (kW par cm³/s) vaut numériquement k_c / 1,000 ; les tables Sandvik publient k_c tandis que les manuels de broches publient K_p, et cette page normalise sur K_p.

## Questions fréquentes

### Quel taux d'enlèvement de matière une machine CNC de 10 kW atteint-elle dans l'aluminium ?

425–505 cm³/min dans le 6061-T6 à la charge de 75 % supposée ; un CMC à cône 40 soutient généralement 245–410 cm³/min avec les trajectoires HSM.

### Combien l'inox 304 est-il plus lent que le 6061 sur la même broche de 10 kW ?

Environ 2–4× plus lent : 130–235 cm³/min pour le 304 contre 425–505 cm³/min pour le 6061, car le 304 exige 1.64–2.94 kW par cm³/s contre 0.76–0.90 pour l'aluminium.

### Quel MRR prévoir pour l'acier 4140 sur une machine de 10 kW ?

115–175 cm³/min en tournage et 90–140 cm³/min comme moyenne de cycle en fraisage pour un 4140 à 280–320 HB ; coter depuis l'extrémité basse.

### L'ébauche du titane est-elle limitée par la puissance de broche ?

Non — Ti-6Al-4V n'exige que 1.65–1.77 kW par cm³, le plafond de puissance 10 kW est 215–230 cm³/min ; la chaleur et l'endurance limitent d'abord la vraie coupe.

### Une broche de 20 kW double-t-elle mon taux d'enlèvement ?

Elle double le plafond (850–1,010 cm³/min dans le 6061), mais seulement si l'outil et le porte-pièce peuvent absorber ; un outil Ø12 dans une poche de 50 × 50 mm n'y gagne rien.

### Pourquoi le MRR de fraisage est-il inférieur au tournage sur la même machine ?

L'outil passe environ 20 % du cycle hors coupe, la colonne fraisage vaut donc 0.8× la colonne tournage : 340–405 contre 425–505 cm³/min dans le 6061 sur 10 kW.

### Quelle charge de broche viser en ébauche ?

70–85 % de la puissance nominale ; ce tableau utilise 75 % pour laisser de la marge contre l'usure d'outil et la variation de dureté.

### Quelle est la formule MRR pour le fraisage et le tournage ?

Fraisage Q = a_e × a_p × V_f / 1,000 ; tournage Q = V_f × f × a_p — un outil de 12 mm à 6 × 6 mm et 2,388 mm/min donne 86 cm³/min.

### Comment convertir le MRR en temps d'usinage ?

T = V / Q : une poche de 50 × 50 × 10 mm fait 25 cm³, donc 86 cm³/min la coupe en 17.5 s (environ 22 s avec 20 % de temps hors coupe).

### Quelle est la précision de ces chiffres MRR pour coter ?

Utilisez-les comme une plage de planification ±25 % : ils supposent du carbure tranchant, un rendement d'entraînement de 85 % et une chaîne stable ; des cas publiés de 120 kW atteignent 5,160–7,465 cm³/min, cohérents avec une mise à l'échelle linéaire.

## Normes et sources

- S1 — Sandvik Coromant, force de coupe spécifique : définition de k_c1, correction d'épaisseur de copeau et formule de puissance
- S2 — Sandvik Coromant, matériaux de pièces (tableaux MC) : valeurs k_c1 de l'acier de groupe P et exposant m_c
- S3 — DynoSpindles, Application Engineering Data Deuxième partie, tableaux 5/9/10/11/12 : valeurs K_p pour outils en carbid
- S4 — Kellens et al. (2012), UPLCI-CO2PE ! Annexe II, tableau MR1.2(a), Int. J. Life Cycle Assess. 17 : 242–251 : contre-contrôle indépendant de l'énergie de coupe unitaire
- S5 — MFG Calcs, piloter le taux d'enlèvement sans brûler les broches : benchmarks d'atelier cône 40/50, la cible de charge de broche de 70–85 % et l'exemple de 80 % en cycle
- S6 — cas aéronautique Sandvik C-1040-169 : usinage aluminium 120 kW à 5,160 / 7,465 / 7,000 cm³/min
- S7 — calculateur MRR de broche Rough Logic (valeurs selon Machinery's Handbook) : contre-contrôle tiers
- S8 — MIT OCW 2.008 Cours 7 (Coupe) : énergie de coupe spécifique et exemple de fraisage à 165 cm³/min, 1.1–3.0 kW
- S9 — tableau des paramètres de coupe Sinbo : les huit mêmes matériaux, vitesses et avances où se branchent ces plafonds de puissance
- K_p (kW par cm³/s) vaut numériquement k_c / 1,000 ; les deux notations sont conservées avec leurs propres sources
- Toutes les valeurs de Q_max sont calculées à partir des bandes K_p plus les hypothèses fixes — calculées, non mesurées ; les trois éléments de confirmation en atelier de l'étude (rendement d'entraînement par machine, bande de dureté du 4140 en mains, ligne K_p dédiée au 7075) restent en attente de données d'atelier, ce ne sont pas des valeurs publiées

## Pages associées

- [/fr/wiki/reference/cutting-parameters/](/fr/wiki/reference/cutting-parameters/) — Sibling quick table: the speeds and feeds that turn these power ceilings into actual parameters
- [/fr/wiki/reference/material-density/](/fr/wiki/reference/material-density/) — Sibling quick table: density for the same eight materials
- [/fr/wiki/reference/thermal-expansion-coefficients/](/fr/wiki/reference/thermal-expansion-coefficients/) — Sibling quick table: thermal expansion coefficients for the same materials

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