Comment choisir un outil d'usinage CNC en alliage d'aluminium ?

Avec l'évolution constante des technologies de traitement, l'usinage CNC a lui aussi connu de nombreuses transformations. De nombreux experts estiment que, dans le futur, le CNC deviendra le mode de traitement dominant. Dans le processus d'usinage CNC, l'outil est primordial ; nous allons aujourd'hui examiner en détail les outils CNC.

Un outil est un instrument de coupe utilisé en fabrication mécanique. Les outils de coupe comprennent à la fois les outils de coupe et les outils abrasifs. La grande majorité des couteaux sont utilisés sur des machines, mais il existe aussi des outils à main. Puisque les outils utilisés en fabrication mécanique servent principalement à couper des matériaux métalliques, le terme « outil » désigne généralement un outil de coupe des métaux. Les outils de coupe utilisés pour le travail du bois sont appelés outils de menuiserie.

Classification des outils

Les outils de coupe peuvent être divisés en cinq catégories selon la forme de la surface usinée de la pièce.

Outils de coupe pour le traitement de diverses surfaces extérieures, notamment outils de tournage, lames de rabot, fraises, broches et limes pour surfaces extérieures, etc.

Outils de traitement des trous , notamment forets, forets d'alésage, fraises, fraises à usiner et broches de surface interne, etc.

Outils de filetage , notamment taraud, filière, tête de filetage à ouverture automatique, outil de tournage de filetage et fraise à filetage.

Outils de traitement des engrenages , notamment fraise-mère, fraise à tailler les engrenages, fraise à raser, outil de traitement des engrenages coniques, etc.

Outils de coupe , y compris lames de scie circulaires insérées, scies à ruban, scies à archet, outils de coupe et fraises à lame de scie, etc.

De plus, il existe des outils combinés .

Structure de l'outil

La structure des différents outils se compose d'une partie de serrage et d'une partie active. La partie de serrage et la partie active de la structure globale de l'outil sont réalisées sur le corps de l'outil ; la partie active de l'outil (la dent ou la lame) est montée sur le corps de l'outil.

La partie de serrage de l'outil comporte deux types de trous et de poignées. L'outil avec trou s'appuie sur le trou intérieur de la broche ou du mandrin de la machine-outil et transmet le couple de torsion à l'aide d'une clavette axiale ou d'une clavette d'extrémité, comme c'est le cas pour les fraises cylindriques et les fraises à surfacer.

L'outil à manche se décline généralement en trois types : manche rectangulaire, manche cylindrique et manche conique. Les outils de tournage, les rabots, etc., sont généralement équipés de manches rectangulaires. Le manche conique supporte la poussée axiale grâce à sa conicité et transmet le couple par friction. La tige cylindrique est généralement adaptée aux petits forets hélicoïdaux, aux fraises et autres outils similaires, la coupe étant réalisée grâce à la friction générée lors du serrage. La tige de nombreux outils à manche est en acier faiblement allié, tandis que la partie active est en acier rapide soudée.

Les propriétés fondamentales que doit posséder le matériau de l'outil

1. Dureté élevée

La dureté du matériau de l'outil doit être supérieure à celle du matériau de la pièce à usiner ; il s'agit là d'une caractéristique fondamentale que doit posséder le matériau de l'outil.

2. Force et robustesse suffisantes

Le matériau de la partie coupante de l'outil doit résister à des forces de coupe et d'impact importantes. La résistance à la flexion et la ténacité à l'impact reflètent la capacité du matériau à résister à la rupture fragile et à l'ébréchure du tranchant.

3. Haute résistance à l'usure et à la chaleur

La résistance à l'usure des matériaux d'outillage désigne leur capacité à résister à l'usure. Plus la dureté du matériau est élevée, meilleure est sa résistance à l'usure. De même, plus sa dureté à haute température est élevée, meilleure est sa résistance à la chaleur et à la déformation plastique à haute température, et meilleure est sa résistance à l'usure.

4. Bonne conductivité thermique

Une conductivité thermique élevée signifie une bonne conductivité thermique, et la chaleur générée pendant la coupe est facilement évacuée, réduisant ainsi la température de la pièce à couper et l'usure de l'outil.

5. Bonne technologie et économie

Pour faciliter la fabrication, le matériau d'outillage doit présenter une bonne usinabilité, notamment pour le forgeage, le soudage, la découpe, le traitement thermique et la rectification. Le rapport coût-efficacité est un critère important pour évaluer et promouvoir l'utilisation de nouveaux matériaux d'outillage.

6. Résistance à l'adhérence

Empêcher la liaison par adsorption des molécules de la pièce et du matériau de l'outil sous l'action de températures et de pressions élevées.

7. Stabilité chimique

Cela signifie que le matériau de l'outil ne réagit pas facilement chimiquement avec le milieu environnant à haute température.

Revêtement d'outils

Les plaquettes indexables en alliage d'aluminium sont désormais revêtues de couches dures ou composites de carbure de titane, de nitrure de titane ou d'alumine par dépôt chimique en phase vapeur (CVD). La méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD), actuellement en développement, peut être utilisée non seulement pour les outils en alliage d'aluminium, mais aussi pour les outils en acier rapide tels que les forets, les fraises-mères, les tarauds et les fraises à usiner. Agissant comme une barrière empêchant la diffusion chimique et la conduction thermique, le revêtement dur ralentit l'usure de l'outil pendant la coupe, et la durée de vie de la plaquette revêtue est environ 1 à 3 fois supérieure à celle d'une plaquette non revêtue.

Le choix de l'outil s'effectue dans le cadre de l'interaction homme-machine de la programmation CN. L'outil et la poignée doivent être sélectionnés avec soin en fonction de la capacité d'usinage de la machine-outil, des propriétés du matériau de la pièce, du procédé d'usinage, de la profondeur de passe et d'autres facteurs pertinents.

Principe général de sélection des outils : facilité d’installation et de réglage, bonne rigidité, grande durabilité et précision. Tout en respectant les exigences d’usinage, privilégiez un manche court pour une meilleure rigidité de l’outil. Lors du choix de l’outil, ses dimensions doivent être adaptées à la surface de la pièce à usiner.

1. La fraise en bout est souvent utilisée pour usiner le contour périphérique des pièces planes.

2. Lors du fraisage du plan, il convient de sélectionner une fraise à lame en carbure.

3. Lors du traitement de surfaces convexes et de rainures, choisissez une fraise en acier rapide.

4. Lors du traitement de la surface brute ou de l'ébauche du trou, vous pouvez choisir la fraise à maïs avec lame en carbure cémenté.

5. Pour le traitement de certaines surfaces verticales et de contours biseautés variables, on utilise souvent des fraises à bout sphérique, des fraises annulaires, des fraises coniques et des fraises à disque.

6. Dans le traitement des surfaces de forme libre, étant donné que la vitesse de coupe de l'extrémité de l'outil à tête sphérique est nulle, afin de garantir la précision du traitement, l'espacement des lignes de coupe est généralement très dense, c'est pourquoi la tête sphérique est souvent utilisée dans la finition de la surface.

7. L'outil à tête plate offre une meilleure qualité de traitement de surface et une meilleure efficacité de coupe que le couteau à tête sphérique. Par conséquent, pour autant que la coupe soit assurée, qu'il s'agisse d'usinage de surface brute ou de finition, il convient de privilégier le couteau à tête plate.

8. Dans un centre d'usinage, différents outils sont installés dans la bibliothèque d'outils. La sélection et le changement d'outils s'effectuent à tout moment selon la procédure établie. Il est donc impératif d'utiliser le porte-outils standard pour installer rapidement et précisément l'outil standard de perçage, d'alésage, d'expansion, de fraisage et autres opérations sur la broche de la machine ou dans la bibliothèque d'outils. Le nombre d'outils doit être réduit au minimum. Une fois installé, chaque outil doit être utilisé pour réaliser toutes les opérations d'usinage possibles. Les outils d'ébauche doivent être utilisés séparément, même s'ils présentent des spécifications identiques. Le fraisage précède le perçage. La finition de surface est effectuée en premier, suivie de la finition de contour 2D. Dans la mesure du possible, la fonction de changement d'outils automatique des machines-outils à commande numérique doit être utilisée autant que possible afin d'améliorer la productivité.

Problèmes rencontrés lors du traitement de l'aluminium et solutions pour le traitement de l'aluminium pur, analyse et solutions concernant la facilité avec laquelle les lames collent :

1. Le matériau en aluminium est souple et facile à coller à haute température ;

2. L'aluminium ne résiste pas aux hautes températures et s'ouvre facilement ;

3. Lié au traitement du fluide de coupe : bonnes performances de lubrification à l’huile ; bonnes performances de refroidissement par voie aqueuse ; coût élevé de la coupe à sec ;

4. Lors du traitement de l'aluminium pur, il convient de sélectionner la fraise en bout dédiée au traitement de l'aluminium : angle d'attaque positif, arête de coupe tranchante, grande fente d'évacuation des copeaux, angle d'hélice de 45 degrés ou de 55 degrés ;

5. Le matériau de la pièce et l'outil CNC présentent une plus grande affinité.

6. Outil de dégrossissage pour le traitement des matériaux tendres.

Recommandation : Si les conditions de la machine-outil sont médiocres à bonnes et les exigences faibles à élevées, veuillez utiliser de l'acier rapide, du carbure poli revêtu, du diamant polycristallin PCD et du diamant monocristallin.

7. La faible vitesse peut être évitée grâce à un fluide de coupe ; la lubrification par brouillard d'huile à haute vitesse permet d'améliorer l'efficacité ; l'alliage d'aluminium convient.

En raison des températures, pressions et vitesses élevées, ainsi que de l'utilisation de pièces en milieu corrosif, et face à l'usinage de matériaux de plus en plus difficiles, le niveau d'automatisation et les exigences de précision des opérations de coupe augmentent sans cesse. Pour s'adapter à cette situation, le développement des outils s'oriente vers la conception et l'application de nouveaux matériaux. Il s'agit notamment de perfectionner la technologie de revêtement par dépôt en phase vapeur, permettant de déposer un revêtement de dureté supérieure sur une matrice à haute ténacité et haute résistance, afin de mieux concilier dureté et résistance. Le développement de structures d'outils indexables est également essentiel. Enfin, l'amélioration de la précision de fabrication des outils permet de réduire les écarts de qualité et d'optimiser leur utilisation. Comment choisir un outil d'usinage CNC en alliage d'aluminium ?