En tant que fournisseur établi de longue date de fraises à col long, j'ai pu constater par moi-même comment divers facteurs influencent les performances de coupe de ces outils de précision. Parmi ces facteurs, la dureté du matériau se démarque comme un élément critique qui peut améliorer ou défaire l'efficacité d'une fraise à long col. Dans cet article de blog, je vais approfondir la compréhension de la manière dont la dureté du matériau affecte les performances de coupe des fraises à long col.
Comprendre la dureté des matériaux
La dureté d'un matériau est définie comme la résistance d'un matériau à la déformation locale, généralement par indentation ou abrasion. Il s’agit d’une propriété cruciale car elle peut avoir un impact significatif sur le comportement d’un matériau lors des processus d’usinage. Il existe plusieurs échelles pour mesurer la dureté, telles que les échelles Rockwell, Brinell et Vickers. Par exemple, sur l’échelle de Rockwell, un matériau avec un chiffre plus élevé est plus dur.
Les matériaux souples, comme l’aluminium et le cuivre, ont des valeurs de dureté relativement faibles. Ces matériaux sont malléables et peuvent être coupés relativement facilement. D'autre part, les matériaux durs, notamment l'acier inoxydable, les alliages de titane et les aciers trempés, présentent un environnement d'usinage plus difficile en raison de leur haute résistance à la déformation.
Impact sur l'usure des outils
L’usure de l’outil est l’un des effets les plus apparents de la dureté du matériau sur les performances de coupe des fraises à long col. Lors de la coupe d'un matériau souple, la fraise à long col subit moins de friction et d'usure sur ses arêtes de coupe. L'outil peut conserver son tranchant pendant une période plus longue, ce qui conduit à une coupe constante et de haute qualité.
Par exemple, lorsque vous utilisez une fraise à long col pour couper de l'aluminium, le processus de coupe est relativement fluide et les bords de l'outil ne s'émoussent pas rapidement. Cela se traduit par une durée de vie plus longue de l'outil, réduisant ainsi la fréquence des changements d'outils et, à terme, réduisant les coûts de production.
Cependant, lorsqu’il s’agit de matériaux durs, la situation est tout à fait différente. La dureté élevée du matériau provoque une usure abrasive et adhésive importante sur les arêtes de coupe de la fraise à long col. L'usure par abrasion se produit lorsque les particules dures du matériau de la pièce se frottent contre les arêtes de coupe de l'outil, les usant progressivement. L'usure adhésive, en revanche, se produit lorsque de petits morceaux du matériau de la pièce adhèrent à la surface de l'outil et sont ensuite arrachés pendant le processus de coupe, emportant avec eux des parties de l'outil.
Prenons l'exemple de la découpe de l'acier inoxydable. La dureté élevée et les caractéristiques d'écrouissage de l'acier inoxydable provoquent une usure rapide de la fraise à long col. Les arêtes de coupe peuvent devenir émoussées après une période d'utilisation relativement courte, entraînant une efficacité de coupe réduite, une mauvaise finition de surface et un risque accru de casse de l'outil.
Influence sur les forces de coupe
La dureté du matériau a également un impact considérable sur les forces de coupe lors du processus d'usinage. Lors de la coupe d'un matériau souple, la fraise à long col nécessite moins de force pour pénétrer et retirer le matériau. Le processus de coupe est souvent fluide et il y a moins de vibrations et de bruits. Cela permet des vitesses de coupe plus rapides et des avances plus élevées, ce qui peut améliorer la productivité.
Cependant, lors de l'usinage de matériaux durs, les forces de coupe augmentent considérablement. La fraise en bout doit travailler plus fort pour percer le matériau dur, ce qui entraîne une contrainte plus élevée sur l'outil et la machine. Des forces de coupe excessives peuvent entraîner des problèmes tels que la déflexion de l'outil, en particulier dans le cas de fraises à long col. Étant donné que ces fraises en bout ont une tige plus longue, elles sont plus sujettes à la déviation sous des forces de coupe élevées. La déviation de l'outil peut entraîner un usinage imprécis, un mauvais état de surface et même des dommages à la pièce.
Par exemple, lorsque l'on essaie de couper de l'acier trempé, les forces de coupe peuvent être si élevées qu'elles nécessitent un équipement d'usinage plus puissant et des paramètres de coupe plus faibles pour éviter une défaillance de l'outil. Cela signifie souvent sacrifier la productivité afin de maintenir l'intégrité de l'outil et la qualité de la pièce usinée.
Effet sur la finition de surface
La finition de surface d’une pièce usinée est un autre aspect qui dépend grandement de la dureté du matériau. Lors de la coupe de matériaux tendres avec une fraise à long col, il est généralement plus facile d'obtenir une finition de surface lisse. La faible dureté du matériau permet aux arêtes de coupe de la fraise en bout d'enlever proprement de la matière sans provoquer d'arrachements excessifs ni de rugosités.
En revanche, les matériaux durs posent un plus grand défi pour obtenir une bonne finition de surface. La dureté élevée peut provoquer une rupture inégale du matériau pendant le processus de coupe, ce qui entraîne une surface rugueuse. De plus, comme les arêtes de coupe s’usent plus rapidement lors de la coupe de matériaux durs, la capacité à produire une surface lisse est encore plus compromise. Par exemple, lors de l'usinage d'alliages de titane, connus pour leur dureté élevée et leur faible conductivité thermique, il peut être difficile d'obtenir une finition de surface de haute qualité. Des stratégies de coupe et des géométries d'outils spécialisées peuvent être nécessaires pour surmonter ces défis.
Étude de cas : Découper différents matériaux avec unFraise en bout à col long à nez sphérique à 2 cannelures
Examinons de plus près comment la dureté du matériau affecte les performances de coupe en examinant l'utilisation d'une fraise à long col et à nez sphérique à 2 cannelures.
Coupe de matériaux souples (aluminium)
Lorsque vous utilisez la fraise à long col à 2 cannelures pour couper de l'aluminium, nous pouvons observer plusieurs résultats positifs. La faible dureté de l'aluminium permet un usinage à grande vitesse. Les arêtes de coupe de la fraise en bout restent affûtées pendant longtemps et le processus de coupe en douceur permet d'obtenir une finition de surface de haute qualité. Nous pouvons faire fonctionner la fraise en bout à des avances et des vitesses de coupe relativement élevées sans usure significative de l'outil. Cela améliore non seulement la productivité, mais réduit également le coût par pièce. Par exemple, dans une usine de fabrication automobile, ce type de fraise peut être utilisé pour usiner efficacement des composants de moteur en aluminium, garantissant des dimensions précises et une bonne finition de surface.
Moyen de coupe - Matériaux durs (acier inoxydable)
Lorsque la même fraise à long col et à nez sphérique à 2 cannelures est utilisée pour couper l'acier inoxydable, la situation change. La dureté plus élevée de l’acier inoxydable signifie que l’outil subit une usure plus importante. Nous devons réduire la vitesse de coupe et l'avance pour gérer les forces de coupe accrues et éviter une défaillance prématurée de l'outil. Malgré ces ajustements, la durée de vie de l'outil est nettement plus courte que lors de la coupe de l'aluminium. La finition de la surface peut également être légèrement plus rugueuse et nous devrons peut-être effectuer des opérations de finition supplémentaires pour obtenir la qualité souhaitée.
Coupe de matériaux durs (acier trempé)
Couper de l'acier trempé avec la fraise à col long et à nez sphérique à 2 cannelures est extrêmement difficile. La dureté élevée du matériau entraîne une usure rapide des arêtes de coupe et les forces de coupe sont si élevées qu'elles peuvent provoquer une déviation de l'outil. En conséquence, nous devons utiliser des vitesses de coupe et des avances très faibles, ce qui limite considérablement la productivité. La finition de surface de la pièce usinée peut être médiocre et plusieurs passes peuvent être nécessaires pour obtenir un résultat acceptable.
Solutions pour améliorer les performances de coupe avec différentes duretés de matériaux
Revêtements d'outils
L'application de revêtements sur les fraises à long col peut améliorer considérablement leurs performances de coupe lorsqu'elles traitent différentes duretés de matériaux. Par exemple, le revêtement en nitrure de titane (TiN) peut améliorer la dureté et la résistance à l'usure de l'outil, le rendant ainsi plus adapté à la coupe de matériaux durcis. Les revêtements de carbone de type diamant (DLC) peuvent réduire la friction et améliorer la capacité de l'outil à couper des matériaux mous, tels que l'aluminium, en empêchant l'adhérence du matériau de la pièce à l'outil.
Géométrie d'outil optimisée
La géométrie de la fraise à long col joue également un rôle crucial dans les performances de coupe. Pour les matériaux tendres, une fraise avec un angle d'hélice plus élevé peut être utilisée pour améliorer l'évacuation des copeaux et réduire les efforts de coupe. Pour les matériaux durs, une géométrie d'outil plus robuste avec un diamètre de noyau plus grand et un angle d'hélice plus faible peut offrir une meilleure solidité et résistance à la déflexion.
Paramètres de coupe appropriés
La sélection des bons paramètres de coupe, tels que la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe, est essentielle pour obtenir des performances de coupe optimales. Pour les matériaux tendres, des vitesses de coupe et des avances plus élevées peuvent être utilisées pour maximiser la productivité. Pour les matériaux durs, des paramètres de coupe inférieurs doivent être choisis pour minimiser l'usure de l'outil et éviter sa défaillance.
Conclusion
En conclusion, la dureté du matériau a un impact profond sur les performances de coupe des fraises à long col. Cela affecte l’usure des outils, les forces de coupe et l’état de surface, et différents matériaux présentent des défis et des opportunités uniques. En tant que fournisseur de fraises à long col, je comprends l'importance de fournir des outils de haute qualité et d'offrir des conseils d'experts sur la façon d'optimiser le processus de coupe pour différentes duretés de matériaux.
Si vous êtes à la recherche de fraises à long col ou si vous avez besoin de plus d'informations sur la façon d'améliorer vos processus d'usinage, je vous encourage à me contacter pour une discussion détaillée. Que vous travailliez avec des matériaux tendres, moyennement durs ou durs, je peux vous aider à trouver les bonnes solutions pour améliorer vos performances de coupe et obtenir de meilleurs résultats.
Références
- Kalpakjian, S. et Schmid, SR (2009). Ingénierie et technologie de fabrication. Salle Pearson-Prentice.
- Trent, EM et Wright, PK (2000). Découpe de métal. Butterworth-Heinemann.
