Dans le domaine de l'usinage, la compréhension du processus de formation des copeaux lors de l'utilisation d'outils de coupe plats en carbure est cruciale tant pour les fabricants que pour les utilisateurs finaux. En tant que fournisseur d'outils de coupe plats en carbure, j'ai été témoin de l'importance de ce processus pour obtenir des résultats d'usinage de haute qualité.
Les bases des outils de coupe plats en carbure
Les outils de coupe plats en carbure sont largement utilisés dans diverses opérations d'usinage en raison de leur excellente dureté, résistance à l'usure et résistance à la chaleur. Le carbure, généralement une combinaison de carbure de tungstène et d'un liant métallique tel que le cobalt, offre la résistance et la durabilité nécessaires pour résister aux conditions de contraintes élevées rencontrées lors de la coupe. Les fraises à bout plat, qui sont un type courant d'outil de coupe plat en carbure, sont utilisées pour fraiser des surfaces planes, des fentes et des poches dans des matériaux tels que les métaux, les plastiques et les composites.
Le processus de formation des puces
Le processus de formation des copeaux peut être divisé en trois étapes principales : la déformation élastique, la déformation plastique et la séparation des copeaux.
Déformation élastique
Lorsque l'outil de coupe plat en carbure entre en contact avec la pièce, la première étape est une déformation élastique. Le matériau de la pièce est soumis à une force du tranchant de l'outil, et il répond en se déformant élastiquement. Cela signifie que le matériau reprendra sa forme originale une fois la force supprimée. Au cours de cette étape, les liaisons atomiques au sein du matériau sont étirées mais pas rompues. L'ampleur de la déformation élastique dépend des propriétés du matériau de la pièce à usiner, telles que son module d'élasticité et la force de coupe appliquée par l'outil.
Déformation plastique
À mesure que la force de coupe augmente, le matériau atteint sa limite d’élasticité et la déformation plastique commence. Lors de la déformation plastique, les liaisons atomiques au sein du matériau sont rompues et le matériau subit une déformation permanente. La contrainte de cisaillement au niveau du plan de cisaillement, qui est le plan le long duquel le matériau est cisaillé, dépasse la résistance au cisaillement du matériau. La déformation plastique est un processus complexe qui implique le mouvement de dislocations au sein de la structure cristalline du matériau. L'outil de coupe plat en carbure pousse et cisaille continuellement le matériau, le faisant s'écouler dans la direction du tranchant.
Séparation des copeaux
Une fois que la déformation plastique atteint un certain degré, le matériau se sépare finalement de la pièce pour former un copeau. La séparation se produit lorsque la contrainte de cisaillement au niveau du plan de cisaillement est suffisamment élevée pour provoquer la rupture du matériau. La forme et la taille des copeaux dépendent de plusieurs facteurs, notamment des conditions de coupe (telles que la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe), des propriétés du matériau de la pièce à usiner et de la géométrie de l'outil de coupe.
Il existe différents types de copeaux qui peuvent se former lors du processus de découpe :
- Puces continues: Ces copeaux se forment lors de l'usinage de matériaux ductiles tels que l'aluminium et l'acier doux dans certaines conditions de coupe. Les copeaux continus sont longs et ininterrompus et se caractérisent par une surface lisse. Ils sont généralement souhaitables car ils indiquent un processus de coupe stable. Cependant, des copeaux continus peuvent parfois causer des problèmes, tels qu'un enchevêtrement de copeaux autour de l'outil de coupe, ce qui peut affecter la finition de surface de la pièce et même endommager l'outil.
- Puces segmentées: Des copeaux segmentés se forment lorsque la vitesse de coupe est relativement faible ou que l'avance est élevée. Ces copeaux sont composés de segments discrets et sont généralement formés dans des matériaux à ductilité moyenne. La segmentation se produit en raison de la fissuration et de la fracture périodiques du matériau pendant le processus de formation des copeaux.
- Puces discontinues: Des copeaux discontinus se forment lors de l'usinage de matériaux fragiles comme la fonte. Ces copeaux sont petits et de forme irrégulière et résultent de la rupture soudaine du matériau fragile lors du processus de découpe.
Facteurs affectant la formation de copeaux
Plusieurs facteurs peuvent affecter de manière significative le processus de formation des copeaux lors de l'utilisation d'outils de coupe plats en carbure :
Matériau de la pièce
Les propriétés du matériau de la pièce à usiner, telles que sa dureté, sa ductilité et sa microstructure, jouent un rôle essentiel dans la formation des copeaux. Les matériaux ductiles ont tendance à former des copeaux continus, tandis que les matériaux fragiles forment des copeaux discontinus. Par exemple, lors de l'usinage d'un acier allié à haute résistance, la dureté élevée du matériau peut nécessiter des forces de coupe plus élevées, ce qui peut affecter la formation des copeaux et conduire à la formation de copeaux segmentés.
Conditions de coupe
- Vitesse de coupe: Une augmentation de la vitesse de coupe entraîne généralement une diminution de l'épaisseur des copeaux et une augmentation de la vitesse d'écoulement des copeaux. À des vitesses de coupe élevées, la chaleur générée pendant le processus de coupe peut également affecter la formation de copeaux. Pour certains matériaux, des vitesses de coupe élevées peuvent ramollir le matériau à cause de la chaleur, ce qui entraîne une formation de copeaux plus continue.
- Vitesse d'alimentation: Une avance plus élevée augmente l'épaisseur des copeaux. Si la vitesse d'avance est trop élevée, cela peut conduire à la formation de copeaux plus gros et plus irréguliers, ce qui peut entraîner des problèmes tels qu'un mauvais état de surface et une usure accrue de l'outil.
- Profondeur de coupe: La profondeur de coupe affecte la quantité de matière enlevée par passe. Une plus grande profondeur de coupe entraîne généralement un plus grand volume de copeaux. Cependant, l'augmentation de la profondeur de coupe augmente également la force de coupe, ce qui peut influencer le processus de formation des copeaux.
Géométrie de l'outil
La géométrie de l'outil de coupe plat en carbure, notamment l'angle de coupe, l'angle de dépouille et le rayon de coupe, a un impact significatif sur la formation des copeaux. L'angle de coupe affecte l'angle de cisaillement et la force de coupe. Un angle de coupe positif réduit la force de coupe et favorise l'écoulement des copeaux, tandis qu'un angle de coupe négatif augmente la force de coupe mais donne plus de résistance au tranchant. L'angle de dépouille empêche l'outil de frotter contre la pièce, ce qui pourrait affecter la formation de copeaux et l'état de surface de la pièce. Le rayon de coupe affecte également la formation des copeaux, en particulier dans le cas du micro-usinage, où un rayon de coupe plus petit peut conduire à une formation de copeaux plus précise.
Applications pour comprendre la formation des puces
Comprendre le processus de formation des copeaux lors de l'utilisation d'outils de coupe plats en carbure a plusieurs applications pratiques :
- Conception d'outils: En comprenant comment les copeaux se forment, les concepteurs d'outils peuvent optimiser la géométrie des outils de coupe plats en carbure pour améliorer l'évacuation des copeaux, réduire les forces de coupe et augmenter la durée de vie de l'outil. Par exemple, la conception d'un outil doté d'un brise-copeaux spécial peut aider à contrôler la forme et la taille des copeaux, empêchant ainsi l'enchevêtrement des copeaux et améliorant les performances globales de coupe.
- Optimisation du processus d'usinage: Les fabricants peuvent utiliser leurs connaissances en matière de formation de copeaux pour sélectionner les conditions de coupe appropriées pour différents matériaux de pièce. En ajustant la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe, ils peuvent obtenir un meilleur état de surface, une productivité plus élevée et une usure moindre des outils. Par exemple, lors de l'usinage d'un matériau difficile à usiner, tel qu'un alliage de titane, une sélection appropriée des conditions de coupe en fonction des caractéristiques de formation des copeaux peut améliorer considérablement l'efficacité de l'usinage.
Nos outils de coupe plats en carbure
En tant que fournisseur d’outils de coupe plats en carbure, nous proposons une large gamme de produits pour répondre aux divers besoins de nos clients. NotreFraises en carburesont fabriqués à partir de matériaux en carbure de haute qualité et sont conçus avec des géométries avancées pour garantir d'excellentes performances de coupe. Nous fournissons égalementAutre embout de main couranteetJeu d'embouts pour cadre de portepour des applications spécifiques.
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Contactez-nous pour l'approvisionnement
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Références
- Shaw, MC (2005). Principes de coupe des métaux. Presse de l'Université d'Oxford.
- Trent, EM et Wright, PK (2000). Découpe de métal. Butterworth-Heinemann.
- Kalpakjian, S. et Schmid, SR (2010). Ingénierie et technologie de fabrication. Salle Pearson-Prentice.
