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À combien de tours régler la défonceuse ?

Co-intervention Maths-Sciences | Première Bac Pro MA | Séance 5 — Rotation et vitesse de coupe d'une défonceuse

Dernière mise à jour : 1er octobre 2026

Objectifs
Identification de la ressource
Documents à imprimer — séance d'une heure

1. Mise en situation professionnelle

Contexte professionnel — Profiler le chant d'un plan de travail

Un menuisier agenceur profile le chant d'un plan de travail avec une défonceuse portative dont la rotation se règle de 10 000 à 22 500 tr/min et qui accepte des fraises de 63 mm de diamètre au plus. Il dispose de fraises à queue de diamètres 20, 30, 40 et 50 mm, à 2 arêtes. Un apprenti a recopié sur la fiche de la toupie : « vitesse de coupe 50 m/s » et veut régler la défonceuse pour la fraise de 40 mm. Le chef d'atelier demande : « Est-ce possible ? Quelle rotation régler ? À quelle vitesse faire avancer la machine ? »

2. Rotation, vitesse de coupe et limite de l'outil

Définition — Vitesse de coupe (rappel de la séance 4)
\[ V_c = \frac{\pi \times d \times n}{60} \qquad\qquad n = \frac{60 \times V_c}{\pi \times d} \] \(V_c\) en m/s, \(d\) = diamètre de la fraise en mètres, \(n\) en tr/min, \(\pi \approx 3{,}14\). Sur une défonceuse, on règle \(n\) avec une molette ; \(V_c\) s'en déduit.
Propriété — La limite de rotation d'une fraise à queue
Plus la fraise est grande, plus sa rotation maximale est faible : un grand outil à pleine vitesse peut se disloquer, vibrer, brûler le bois ou laisser une surface ondulée. Rotation maximale conseillée : La valeur gravée sur la fraise ou donnée par sa notice passe avant ce tableau. Un réglage n'est retenu que s'il est à la fois dans la plage de la machine et sous la limite de l'outil.
Attention — Ne pas transposer la plage de la toupie
La plage de 50 à 80 m/s (séance 4) concerne les outils à alésage de la toupie. Une fraise à queue de défonceuse est limitée par sa rotation maximale : sa vitesse de coupe reste bien plus faible. Une survitesse risque de faire éclater l'outil et de l'échauffer.

3. L'avance à la main

Propriété — Avance par dent
\[ f_z = \frac{1000 \times V_f}{n \times z} \qquad\qquad V_f = \frac{f_z \times n \times z}{1000} \] \(V_f\) en m/min, \(n\) en tr/min, \(z\) = nombre d'arêtes. Finition : \(f_z\) de 0,3 à 0,8 mm. Sous 0,2 mm, les arêtes frottent et brûlent le bois. Avec une défonceuse portative, c'est l'opérateur qui règle l'avance en déplaçant la machine. Conversion : 1 m/s = 60 m/min.

4. Rotation exigée et rotation autorisée

1520253035404550556065010 00020 00030 00040 00050 000Ø 20Ø 30Ø 40Ø 50 diamètre de la fraise (mm) rotation (tr/min) rotation exigée pour 50 m/s limite de la fraise bande bleue : réglage de la défonceuse

La courbe rouge donne la rotation qu'il faudrait pour couper à 50 m/s ; l'escalier vert donne la limite de la fraise ; la bande bleue est le réglage de la défonceuse. Exemple de lecture : pour la fraise de 50 mm, la courbe indique environ 19 000 tr/min, la limite est de 15 000.

5. Exercices

Socle Exercice 1 — La vitesse de coupe d'une fraise à queue

Exemple — sur d'autres valeurs
Une fraise de 10 mm tourne à 20 000 tr/min : d = 0,010 m ; Vc = 3,14 × 0,010 × 20 000 ÷ 60 ≈ 10,5 m/s.
À toi de jouer.
La fraise de 20 mm tourne à 20 000 tr/min.
  1. Convertir le diamètre en mètres.
  2. Calculer la vitesse de coupe, en m/s, arrondie au dixième.
  3. Même calcul à la rotation maximale de la machine (22 500 tr/min), arrondi à l'unité.
  1. \(20 \text{ mm} = 0{,}020\) m
  2. \(V_c = \dfrac{3{,}14 \times 0{,}020 \times 20\,000}{60} \approx 20{,}9\) m/s
  3. \(V_c = \dfrac{3{,}14 \times 0{,}020 \times 22\,500}{60} \approx 23{,}55\), soit \(24\) m/s.
Socle Exercice 2 — Relever la rotation maximale

Exemple — sur d'autres valeurs
Une fraise de 35 mm est entre 25 et 38 mm : sa rotation maximale est de 18 000 tr/min.
À toi de jouer.
On utilise le tableau de la partie 2. Pour une fraise de 20 mm, la limite est la pleine vitesse de la machine, soit 22 500 tr/min.
  1. Relever la rotation maximale de chaque fraise : 20, 30, 40 et 50 mm.
  2. La limite augmente-t-elle ou diminue-t-elle avec le diamètre ?
  3. Pourquoi limite-t-on la rotation d'une grande fraise ?
  1. 20 mm : 22 500 tr/min ; 30 mm : 18 000 tr/min ; 40 mm : 15 000 tr/min ; 50 mm : 15 000 tr/min.
  2. Elle diminue quand le diamètre augmente.
  3. À même rotation, le bord d'une grande fraise va plus vite et supporte plus d'efforts : à pleine vitesse, elle peut se disloquer, vibrer, brûler le bois ou laisser une surface ondulée.
Socle Exercice 3 — La vitesse de coupe à la limite

Exemple — sur d'autres valeurs
Une fraise de 25 mm à 22 500 tr/min : Vc = 3,14 × 0,025 × 22 500 ÷ 60 ≈ 29,4 m/s.
À toi de jouer.
La fraise de 40 mm est réglée à sa limite, 15 000 tr/min.
  1. Convertir le diamètre en mètres.
  2. Calculer la vitesse de coupe, en m/s.
  3. Est-elle plus petite ou plus grande que 50 m/s, la vitesse d'une fraise de toupie ?
  1. \(40 \text{ mm} = 0{,}040\) m
  2. \(V_c = \dfrac{3{,}14 \times 0{,}040 \times 15\,000}{60} = 31{,}4\) m/s
  3. 31,4 m/s \(\lt\) 50 m/s : plus petite.
Standard Exercice 4 — Détecter des données incompatibles

Exemple — sur d'autres valeurs
Pour une fraise de 30 mm et 40 m/s : n = 60 × 40 ÷ (3,14 × 0,030) = 2 400 ÷ 0,0942 ≈ 25 500 tr/min, au-dessus des 22 500 de la machine : impossible.
À toi de jouer.
L'apprenti veut couper à \(V_c = 50\) m/s avec la fraise de 40 mm. On utilise l'abaque de la partie 4 pour vérifier.
  1. Calculer la rotation nécessaire, arrondie à la centaine.
  2. La comparer au réglage maximal de la machine, puis à la limite de la fraise. Le réglage est-il possible ?
  3. Que doit faire l'apprenti ? Quelle rotation maximale peut-il régler ?
  1. \(n = \dfrac{60 \times 50}{3{,}14 \times 0{,}040} \approx 23\,885\), soit environ 23 900 tr/min.
  2. 23 900 \(\gt\) 22 500 (machine) \(\gt\) 15 000 (limite de la fraise de 40 mm) : impossible, la demande dépasse la machine et l'outil. Sur l'abaque, la courbe rouge est au-dessus de l'escalier vert.
  3. Il ne règle pas la défonceuse avec ces données : les 50 m/s sont ceux des fraises de toupie. Il règle au plus 15 000 tr/min, ce qui donne 31,4 m/s.
Standard Exercice 5 — Quelle fraise coupe le plus vite ?

Exemple — sur d'autres valeurs
À pleine vitesse (22 500 tr/min), une fraise de 12 mm coupe à 3,14 × 0,012 × 22 500 ÷ 60 ≈ 14 m/s et une fraise de 20 mm à ≈ 24 m/s.
À toi de jouer.
Chaque fraise est réglée à sa rotation maximale (partie 2).
  1. Calculer la vitesse de coupe de la fraise de 30 mm à sa limite et celle de la fraise de 50 mm à la sienne, arrondies à l'unité.
  2. La grande fraise tourne-t-elle plus vite ou moins vite ? Sa vitesse de coupe est-elle plus grande ou plus petite ?
  3. La plus grande fraise de la machine mesure 63 mm (limite de 15 000 tr/min). Calculer sa vitesse de coupe, arrondie à l'unité. Atteint-elle 50 m/s ?
  1. 30 mm à 18 000 tr/min : \(\dfrac{3{,}14 \times 0{,}030 \times 18\,000}{60} \approx 28\) m/s ; 50 mm à 15 000 tr/min : \(\dfrac{3{,}14 \times 0{,}050 \times 15\,000}{60} \approx 39\) m/s.
  2. La grande fraise tourne moins vite (15 000 contre 18 000 tr/min) mais coupe plus vite (39 contre 28 m/s) : son diamètre compense.
  3. \(\dfrac{3{,}14 \times 0{,}063 \times 15\,000}{60} \approx 49\) m/s : même la plus grande fraise de la machine n'atteint pas 50 m/s.
Approfondissement Exercice 6 — À quelle vitesse faire avancer la défonceuse ?

Exemple — sur d'autres valeurs
Une fraise de 20 mm à 2 arêtes tourne à 20 000 tr/min : pour la finition, Vf va de 0,3 × 20 000 × 2 ÷ 1 000 = 12 m/min à 0,8 × 20 000 × 2 ÷ 1 000 = 32 m/min. Un chant de 2 m à 20 m/min dure 2 ÷ 20 = 0,1 min = 6 s.
À toi de jouer.
La fraise de 40 mm (2 arêtes) est réglée à 15 000 tr/min. Le menuisier avance à la main et vise la finition (\(f_z\) de 0,3 à 0,8 mm). Le chant du plan de travail mesure 3,20 m.
  1. Calculer la plus petite et la plus grande vitesse d'avance qui donnent une finition, en m/min.
  2. Le menuisier avance d'environ 0,25 m/s. Convertir en m/min. Est-ce dans la plage ?
  3. Calculer la durée pour parcourir le chant à cette vitesse, en secondes.
  4. Un apprenti avance à 4 m/min, par prudence. Calculer \(f_z\) et conclure.
  1. Minimum : \(\dfrac{0{,}3 \times 15\,000 \times 2}{1\,000} = 9\) m/min ; maximum : \(\dfrac{0{,}8 \times 15\,000 \times 2}{1\,000} = 24\) m/min.
  2. \(0{,}25 \times 60 = 15\) m/min : dans la plage de 9 à 24 m/min.
  3. \(3{,}20 \div 15 \approx 0{,}213\) min, soit \(0{,}213 \times 60 \approx 13\) s.
  4. \(f_z = \dfrac{1\,000 \times 4}{15\,000 \times 2} \approx 0{,}13\) mm \(\lt 0{,}2\) mm : les arêtes frottent et brûlent le bois. Avancer trop lentement est aussi un défaut.
Sources — vérifiées le 1er octobre 2026
Formules de la vitesse de coupe et de l'avance par dent, classes de qualité de surface, brûlures sous 0,2 mm, survitesse (éclatement, échauffement), rotation réglable sur les défonceuses : O. Hamon, 100 fiches pratiques de menuiserie, agencement et ébénisterie, Dunod, 2022, fiches 100 et 101. Plage de la toupie (50 à 80 m/s) : même ouvrage, tableau 100.1. Rotation maximale selon le diamètre de la fraise (pleine vitesse jusqu'à 1 pouce, soit 25 mm ; 18 000 tr/min de 1 à 1,5 pouce ; 15 000 tr/min de 1,5 à 2,5 pouces, soit 63 mm) : Fine Woodworking, « Safe Speeds for Big Router Bits ». Machine : défonceuse Festool OF 1400 EBQ-Plus (1 400 W, 10 000 à 22 500 tr/min, fraise de 63 mm au plus). Les valeurs gravées sur la fraise et dans la notice priment sur ce tableau. Savoir S7.3 : référentiel du baccalauréat professionnel Technicien menuisier-agenceur.
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