Le tournage CNC est un processus fondamental dans la fabrication moderne, permettant la création de pièces de précision avec une efficacité et une précision élevées. En tant que fournisseur de tournage CNC, je comprends le rôle essentiel que jouent les outils de coupe dans ce processus. Le choix des bons outils de coupe peut avoir un impact significatif sur la qualité du produit fini, la productivité du processus d'usinage et le coût global de production. Dans cet article de blog, je partagerai quelques idées sur la façon de choisir les bons outils de coupe pour le tournage CNC.
Comprendre les bases du tournage CNC
Avant de se lancer dans la sélection des outils de coupe, il est essentiel d'avoir une compréhension de base du tournage CNC. Dans le tournage CNC, une pièce tourne à des vitesses élevées tandis qu'un outil de coupe y est introduit pour enlever de la matière et créer la forme souhaitée. Le mouvement de l'outil de coupe est contrôlé par un système de commande numérique par ordinateur (CNC), qui permet des opérations d'usinage précises et répétables.
La qualité du processus de tournage CNC dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de matériau usiné, la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe. Cependant, l'outil de coupe lui-même est peut-être le facteur le plus critique, car il interagit directement avec la pièce et détermine l'état de surface, la précision dimensionnelle et la durée de vie de l'outil.
Facteurs à considérer lors du choix des outils de coupe
Matériau de la pièce
Le matériau de la pièce à usiner est l’un des facteurs les plus importants à prendre en compte lors du choix des outils de coupe. Différents matériaux ont des propriétés différentes, telles que la dureté, la ténacité et l'usinabilité, qui nécessitent des matériaux et des géométries d'outils de coupe spécifiques.
- Métaux: Pour l'usinage de métaux comme l'acier, l'aluminium et le titane, des outils de coupe en carbure sont couramment utilisés. Les outils en carbure offrent une dureté, une résistance à l'usure et une résistance à la chaleur élevées, ce qui les rend adaptés à l'usinage à grande vitesse et à la coupe de matériaux durs. Les outils en acier rapide (HSS) sont également utilisés pour l'usinage de métaux plus tendres et pour les applications où le coût est un problème.
- Non-métaux: Lors de l'usinage de matériaux non métalliques tels que les plastiques, les composites et le bois, les outils fabriqués à partir de matériaux comme le diamant ou le diamant polycristallin (PCD) sont souvent préférés. Ces outils peuvent fournir une excellente finition de surface et une longue durée de vie lors de la coupe de ces matériaux.
Matériau de l'outil de coupe
Le matériau de l'outil de coupe doit être sélectionné en fonction du matériau de la pièce et des conditions d'usinage. Voici quelques matériaux courants pour les outils de coupe et leurs caractéristiques :
- Carbure: Le carbure est un choix populaire pour le tournage CNC en raison de sa dureté élevée, de sa résistance à l'usure et de sa résistance à la chaleur. Il peut supporter des vitesses de coupe et des avances élevées, ce qui le rend adapté à l'usinage d'une large gamme de matériaux, y compris les métaux durs.
- Acier rapide (HSS): Le HSS est une option plus abordable que le carbure. Il a une bonne ténacité et convient à l’usinage de matériaux plus tendres à des vitesses de coupe inférieures. Les outils HSS sont également plus faciles à affûter et à réaffûter.
- Céramique: Les outils de coupe en céramique offrent une dureté et une résistance à la chaleur extrêmement élevées, ce qui les rend idéaux pour l'usinage à grande vitesse de matériaux durs. Cependant, ils sont plus fragiles que le carbure et le HSS et nécessitent une manipulation soigneuse.
- Diamant et PCD: Les outils diamantés et PCD sont les matériaux d'outils de coupe les plus durs disponibles. Ils sont utilisés pour l'usinage de matériaux non métalliques et pour les applications où une précision et une finition de surface élevées sont requises.
Géométrie de l'outil de coupe
La géométrie de l'outil de coupe, notamment l'angle de coupe, l'angle de dépouille et le rayon du nez, joue également un rôle crucial dans le processus d'usinage. La bonne géométrie peut améliorer la formation de copeaux, réduire les forces de coupe et améliorer la finition de surface de la pièce.
- Angle de coupe: L'angle de coupe affecte les forces de coupe et la formation de copeaux. Un angle de coupe positif réduit les forces de coupe mais peut entraîner des arêtes de coupe plus faibles, tandis qu'un angle de coupe négatif augmente la résistance de l'arête de coupe mais nécessite des forces de coupe plus élevées.
- Angle de dégagement: L'angle de dépouille empêche l'outil de frotter contre la pièce, réduisant ainsi la friction et la génération de chaleur. Un angle de dépouille plus grand est généralement préféré pour l'usinage de matériaux durs.
- Rayon du nez: Le rayon du nez affecte la finition de surface et la résistance du tranchant. Un rayon de nez plus grand peut fournir une meilleure finition de surface mais peut également augmenter les forces de coupe.
Conditions d'usinage
Les conditions d'usinage, telles que la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de passe, influencent également le choix des outils de coupe. Ces paramètres doivent être optimisés en fonction du matériau de la pièce à usiner, du matériau de l'outil de coupe et de la finition de surface souhaitée.
- Vitesse de coupe: La vitesse de coupe est la vitesse à laquelle l'outil de coupe se déplace par rapport à la pièce. Des vitesses de coupe plus élevées peuvent augmenter la productivité mais peuvent également entraîner une usure plus rapide des outils. La vitesse de coupe optimale dépend du matériau de la pièce à usiner et du matériau de l'outil de coupe.
- Vitesse d'alimentation: L'avance est la distance parcourue par l'outil de coupe par tour de la pièce. Une vitesse d'avance plus élevée peut augmenter la productivité mais peut également entraîner une moins bonne finition de surface. La vitesse d'avance doit être sélectionnée en fonction du matériau de la pièce à usiner, de la géométrie de l'outil de coupe et de l'état de surface souhaité.
- Profondeur de coupe: La profondeur de coupe est l'épaisseur de la matière enlevée à chaque passage de l'outil de coupe. Une plus grande profondeur de coupe peut augmenter la productivité, mais peut également nécessiter des forces de coupe plus élevées et affecter la finition de surface. La profondeur de coupe doit être sélectionnée en fonction du matériau de la pièce à usiner, du matériau de l'outil de coupe ainsi que de la puissance et de la rigidité de la machine.
Types d'outils de coupe pour le tournage CNC
Plaquettes de tournage
Les plaquettes de tournage sont des pointes de coupe remplaçables utilisées dans les opérations de tournage CNC. Ils sont disponibles dans une variété de formes, de tailles et de matériaux et peuvent être facilement remplacés lorsqu'ils sont usés. Les plaquettes de tournage conviennent aussi bien aux opérations d'ébauche que de finition et peuvent offrir une productivité et une précision élevées.
Barres d'alésage
Les barres d'alésage sont utilisées pour agrandir des trous existants ou créer des caractéristiques internes dans une pièce. Ils sont disponibles en différents diamètres et longueurs et peuvent être utilisés avec une variété de plaquettes de coupe. Les barres d'alésage nécessitent une grande rigidité pour éviter les vibrations et garantir un usinage précis.
Outils de filetage
Les outils de filetage sont utilisés pour créer des filetages sur une pièce. Ils peuvent être utilisés pour les opérations de filetage externe et interne et sont disponibles dans différents profils et pas de filetage. Les outils de filetage nécessitent un contrôle précis de la vitesse de coupe, de l'avance et de la profondeur de coupe pour garantir une formation précise du filetage.
Nos services de tournage CNC
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Références
- Kalpakjian, S. et Schmid, SR (2009). Ingénierie et technologie de fabrication. Salle Pearson-Prentice.
- Boothroyd, G., Dewhurst, P. et Knight, WA (2011). Conception de produits pour la fabrication et l'assemblage. Presse CRC.
- Trent, EM et Wright, PK (2000). Découpe de métal. Butterworth-Heinemann.