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Pourquoi la sélection des outils CNC est-elle importante ?
La sélection des outils fait partie intégrante des procédures d'usinage CNC. Divers outils utilisés dans l'usinage possèdent des caractéristiques différentes et des géométries complexes. Il est donc crucial de choisir le bon pour obtenir les meilleurs résultats. Avec les machines-outils appropriées, vous pouvez optimiser la productivité et l’efficacité de l’usinage. De plus, l'utilisation des bons outils pour usiner les pièces permet de garantir une excellente finition de surface des pièces usinées et de réduire l'usure des outils.
Vous souhaiterez peut-être vous assurer de créer des fonctionnalités de conception dans votre pièce en utilisant une taille d'outil standard. Par exemple, assurez-vous de concevoir des trous dans vos pièces avec des forets couramment disponibles avec des mesures communes plutôt qu'un millimètre en dessous ou au-dessus. De plus, cela contribuerait à assurer la normalisation des caractéristiques de conception lorsque cela est possible en utilisant une taille de trou cohérente lorsque cela est possible. Plus important encore, vous pouvez concevoir efficacement la géométrie de votre pièce usinée lorsque vous connaissez les outils couramment disponibles.
Outil standard pour machines CNC
Les machines-outils CNC appartiennent à différentes catégories, chacune avec des fonctions et des propriétés spécifiées. Nous explorerons les outils standard pour l'usinage CNC sous les rubriques suivantes :
Outils de fraisage CNC
Ces outils sont largement utilisés dans l'usinage de différentes pièces dans le domaine de l'usinage CNC. Ils sont également considérés comme des outils de coupe CNC. Les outils de fraisage CNC offrent une précision et une exactitude élevées. Les outils de coupe CNC typiques comprennent :
- Fraises en bout
Les fraises en bout sont des outils standard pour les opérations de fraisage CNC. Ces outils CNC sont très polyvalents et assez similaires aux forets. Ils conviennent pour usiner des trous dans les matériaux de la pièce à usiner sans point pré-percé. Les fraises en bout sont disponibles en différents types, chacun différant en fonction du type de nez ou du nombre de cannelures dont elles disposent.
Les fraises en bout peuvent être classées en trois types en fonction de leur nez : fraises à bout sphérique (fraise à bout sphérique), fraises à nez arrondi et fraises à bout plat. Cependant, 8 est la cannelure minimale que toute fraise en bout pourrait avoir lors de la classification selon le numéro de conduit.
- Scies à refendre
Une scie à refendre est un outil de coupe CNC de forme circulaire plate avec un trou au centre et des dents sur le diamètre extérieur. Ils sont également connus sous le nom de fraises à refendre ou à rainurer et sont souvent utilisés avec un arbre. Une scie à refendre convient pour couper davantage de matériaux dans un petit diamètre, comme pour les applications de rainurage ou de tronçonnage. Ces scies ont des formes et des géométries uniques, leur permettant de couper de fines caractéristiques de type fente sur des pièces ferreuses et non ferreuses plus efficacement que d'autres outils.
- Moulins à dalles
Les fraiseuses ou fraises à dalles sont des outils CNC adaptés à la découpe de surfaces planes. Leurs dents se trouvent uniquement en périphérie et sont les mieux adaptées pour réaliser des coupes larges et étroites.
- Fraises à surfacer
Ces outils de coupe CNC ont des faces plates avec des arêtes de coupe interchangeables en carbure. Les fraises à surfacer CNC ne peuvent enlever de la matière qu'horizontalement puisque les arêtes de coupe sont sur le côté. La fonction principale d'une fraise à surfacer est de créer des sections plates sur les pièces. La possibilité de remplacer les arêtes de coupe des fraises à surfacer est l’un de ses nombreux avantages. Par conséquent, il garantit une durée de fonctionnement et une durée de vie prolongées de l’outil.
- Fraises à fileter
Ces outils CNC conviennent pour couper des filetages. Les fraises à fileter ont des fonctions similaires aux tarauds, que les machines utilisent pour fabriquer des filetages internes. Une fraise à fileter peut créer des filetages internes et externes. Ils sont votre choix idéal lorsque vous devez couper des matériaux durs ou des pièces asymétriques.
- Coupe-mouches
Les coupe-mouches sont des outils CNC dotés d'un corps d'outil solide et d'un ou deux embouts de coupe. La fonction principale d'une fraise à mouche est de créer des coupes larges ou peu profondes sur les pièces. Cependant, il serait préférable d'utiliser des fraises à mouche avec deux mèches de coupe lors de l'usinage, car elles couvrent de plus grandes sections de pièce. De plus, elles sont moins coûteuses et remplissent parfois les mêmes fonctions que les fraises à surfacer.
- Fraise à rayon externe
Ce sont des fraises CNC spéciales avec des bords de coupe semi-circulaires. Les fraises à rayon externe sont des outils parfaits pour ajouter un rayon au bord externe autour du bord d'une poche. Les machinistes utilisent souvent ces outils pour lisser les bords uniformes des pièces, évitant ainsi la concentration des contraintes et les angles vifs.
Outils de tournage CNC
Les outils de tournage CNC fonctionnent souvent avec un tour (tour) qui fait tourner la pièce à un régime élevé pendant que l'outil coupe la pièce dans la forme préférée. Cependant, le type d'outil et la procédure de tournage déterminent la forme de la pièce usinée. Voici les outils de tournage standard que les machinistes utilisent pour les procédures CNC :
- Outils de chanfreinage
Les outils de chanfreinage ont diverses applications, notamment l'ébavurage, le biseautage et l'élimination des arêtes vives sur les pièces usinées. Sa surface de coupe inclinée permet de supprimer les arêtes vives, créant ainsi des pièces esthétiques.
- Outils de séparation
Les outils de tronçonnage sont des outils CNC standard que les machinistes utilisent dans les tours CNC pour éliminer les matériaux des pièces finies. Cet outil est doté d'un tranchant en forme de lame qui coupe l'extrémité de la pièce finie du reste du matériau serré sur le mandrin du tour CNC.
- Outils ennuyeux
Les barres d'alésage de tour fonctionnent dans un tour pour agrandir les trous pré-percés, droits ou taraudés dans une pièce. Ces outils d'alésage maintiennent souvent un seul point de contact avec la pièce, facilitant ainsi un agrandissement précis du trou. Notez cependant que ces barres d'alésage sont susceptibles de vibrer ou de vibrer, ce qui pourrait affecter le finition de surface de la pièce usinée.
- Outils de moletage
Outils de moletage sont couramment utilisés pour créer différentes crêtes ou motifs attrayants (losange, diagonale ou droit) sur les surfaces des pièces usinées. Ces motifs contribuent à améliorer l'attrait esthétique et l'adhérence des produits finis tels que les écrous ronds, les outils à main et vis têtes.
Outils de perçage CNC
Les forets CNC sont des outils standard utilisés par les machinistes pour percer des trous de différentes dimensions dans les pièces. Ces outils utilisent des cannelures et des pointes de coupe coniques pour percer des trous. Les forets typiques sont disponibles en trois variétés de centres, notamment :
- Perceuses centrales
Les forets centraux sont des outils CNC que les machinistes utilisent pour créer des trous précis dans une pièce avant d'utiliser d'autres forets pour élargir le trou. Les machinistes utilisent des forets centraux pour créer avec précision de petites taches sur une pièce usinée.
- Foret hélicoïdal (embouts hélicoïdaux)
Les forets hélicoïdaux sont des outils de perçage cylindriques dotés de rainures hélicoïdales/hélicoïdales. Ces outils CNC sont souvent fabriqués en acier rapide (HSS) et conviennent à l'usinage général, notamment pour créer des trous dans les matériaux de la pièce tels que le métal, le bois et le plastique.
- Perceuses à éjecteur
Les forets à éjecteur sont des outils CNC couramment utilisés pour réaliser des trous plus grands et plus profonds dans les pièces. Les machinistes utilisent souvent ces outils pour percer des trous profonds.
Matériaux utilisés dans la production d'outils CNC
Le matériau utilisé pour les outils de coupe CNC détermine des facteurs essentiels, notamment la vitesse de coupe et l'avance idéales pour l'usinage. Les experts en usinage recommandent souvent d'utiliser des outils CNC fabriqués avec des matières premières plus dures pour couper les pièces à usiner afin d'éviter une inefficacité de la production. Vous trouverez ci-dessous les matériaux typiques des outils CNC :
Les céramiques
La céramique de coupe fait partie des matériaux les plus durs utilisés pour fabriquer des outils CNC. Ces matériaux sont parfaits pour couper les matériaux les plus durs car ils sont résistants à la chaleur et à la corrosion. Ces outils d'usinage ont une durée de vie prolongée, comme ceux en carbure cémenté. Cependant, malgré leur dureté, les fabricants utilisent rarement des céramiques de coupe pour les outils d'usinage CNC, car elles sont sensibles aux éclats et aux fissures.
Carbures cémentés
Les carbures cémentés présentent une résistance à la température plus élevée que l'acier rapide grâce à leurs constituants, qui comprennent du carbure et des métaux comme le titane. Cependant, des déformations telles que des fissures ou des éclats sur la surface des outils peuvent affecter leur durée de vie. De plus, ils ne sont pas aussi durables que les outils en acier rapide. A ce titre, les fabricants utilisent des carbures cémentés pour fabriquer des outils destinés à la finition des pièces usinées.
Acier à haute vitesse
Les métaux tels que le chrome, le tungstène et le molybdène constituent l'acier rapide. Il s'agit d'un matériau de machine-outil CNC plus durable. L'acier rapide a un point de fusion de 600 ºC et peut résister à une exposition à des niveaux de chaleur élevés. Par conséquent, les outils CNC en acier rapide sont les mieux adaptés aux opérations d’usinage lourdes.
Acier au carbone
Ce matériau comprend une combinaison de carbone, de silicium et de manganèse. En outre, il est moins cher que les autres matériaux utilisés pour les outils d’usinage CNC. Cependant, ce matériau présente une faible durabilité malgré un avantage de coût significatif. De plus, les outils en acier au carbone ne conviennent pas à l'usinage intensif en raison du faible point de fusion du matériau, à 200 ºC. Les machinistes utilisent souvent des outils en acier au carbone pour couper des pièces légères comme les métaux mous, les plastiqueset la mousse car ils fondent plus rapidement dans les applications intensives.
Revêtements typiques utilisés pour les outils CNC
Les fabricants de CNC recouvrent les outils d'usinage de différents matériaux pour améliorer la dureté et la durée de vie de l'outil. De plus, les outils CNC revêtus peuvent résister à des températures plus élevées que ceux sans revêtement. Vous trouverez ci-dessous des exemples courants de revêtement d'outils CNC :
Nitrure de titane
Le nitrure de titane fait partie des premiers revêtements utilisés pour augmenter la dureté des outils CNC et d'autres propriétés telles que la résistance à l'usure et la stabilité thermique. Ce type de revêtement offre une résistance modérée à l’oxydation et une durée de vie plus longue. Cependant, les fabricants ont élaboré des variantes de ce revêtement avec des propriétés améliorées. Par conséquent, il n’est plus aussi couramment utilisé qu’auparavant.
Diamond
Le diamant, le matériau naturel le plus dur trouvé sur Terre, offre des performances optimales dans des conditions d'usinage exigeantes. À ce titre, il est parfait pour diverses opérations mécaniques. Les outils de coupe CNC recouverts de diamants sont idéaux pour usiner des matériaux difficiles comme les alliages silicium-aluminium ou le graphite.
Nitrure de chrome
Le nitrure de chrome est le meilleur matériau alternatif pour le revêtement des outils dans les cas où le nitrure de titane ne donne pas les résultats souhaités. Ce revêtement améliore la dureté et la résistance de l'outil CNC aux substances corrosives. Plus important encore, les fabricants utilisent des revêtements de nitrure de chrome pour améliorer la résistance thermique des machines-outils, les rendant ainsi compatibles avec les applications à haute température.
Carbonitrure de titane
Le carbo-nitrure de titane est une variante du revêtement en nitrure de titane. Il contient du carbone et est incompatible avec les environnements à haute température en raison de sa température de fonctionnement relativement basse. Néanmoins, le revêtement en carbo-nitrure de titane améliore les propriétés de lubrification et de dureté de la surface des outils d'usinage CNC.
Conseils d'experts pour sélectionner le bon outil pour la CNC
Choisir le bon outil pour votre projet d’usinage CNC est essentiel pour assurer son succès. Par conséquent, certaines variables doivent être prises en compte pour garantir que vous choisissez le bon outil pour votre projet. Voici quelques-unes de ces considérations :
La matière première de l'outil
Les propriétés de l'outil sont des considérations essentielles dans le choix du bon outil pour votre projet d'usinage. Par exemple, l’acier rapide est le choix d’outil idéal chaque fois que votre projet nécessite un outil avec une durée de vie prolongée et capable de supporter une chaleur élevée. De plus, la découpe de la céramique est votre option privilégiée si vous avez besoin d'un outil CNC pour découper des matériaux extrêmement durs tels que la fonte.
Le matériau de la pièce à usiner
Un autre facteur critique concerne le matériau de la pièce à usiner. En règle générale, l'outil d'usinage doit être plus dur que le matériau de la pièce à usiner pour pouvoir la couper. Par conséquent, il serait préférable de prendre en compte la ténacité du matériau avec lequel vous avez l'intention de travailler pour choisir le matériau d'outil CNC approprié pour votre procédure d'usinage.
Quantité de flûtes
Le nombre de cannelures sur un outil CNC détermine la vitesse d'avance de la machine-outil. Le nombre de cannelures détermine la vitesse à laquelle l'outil CNC engage la pièce. Cependant, des cannelures excessives pourraient entraîner le coincement des copeaux de la pièce coupée entre les cannelures. Par conséquent, il serait préférable d’utiliser le nombre optimal de cannelures pour vos opérations d’usinage.
Revêtement d'outils
Le revêtement des outils CNC est un facteur essentiel pour déterminer votre choix. Ce revêtement influence les propriétés de l'outil. Par exemple, le revêtement en nitrure de titane augmente la dureté d'un outil CNC et coûts d'usinage. Par conséquent, le revêtement d’outils en nitrure de titane n’est pas idéal si vous avez besoin d’un prix bon marché.
Type d'opération d'usinage
Plusieurs outils CNC remplissent différentes fonctions importantes pour diverses procédures d'usinage. Il en résulte une courte liste d’outils compatibles avec le type de procédure d’usinage envisagé. Les forets hélicoïdaux, d'éjection et de centrage sont le choix parfait si vos pièces nécessitent des trous percés correctement. Les fraises à filetage, à brames, à faces et à brames sont des outils CNC courants pour le fraisage de pièces. Cependant, l'outil destiné à une procédure d'usinage spécifique peut parfois fonctionner pour d'autres applications, comme dans le cas des fraises à mouche.
Conclusion
Les outils pour l'usinage CNC se déclinent en de nombreuses variétés en fonction des opérations et des résultats requis. Choisir le jeu d’outils approprié vous permet de bénéficier des vastes avantages de l’usinage CNC, garantissant ainsi une efficacité et une production sans faille. Cet article a abordé tout ce dont vous avez besoin pour choisir le bon outil pour vos opérations d'usinage.
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