Dans la rainure

May 12, 2023

Lorsqu'une opération de rainurage est nécessaire, ne plongez pas sans avoir soigneusement réfléchi à ce que vous allez utiliser et à la manière de procéder. Les éléments spécifiques qui doivent être pris en compte incluent une préparation appropriée, les options d'outils et de processus et ce que la technologie la plus récente a à offrir. Le temps passé en amont sur ces sujets importants peut se traduire par une durée de vie plus longue de l'outil, des temps de cycle plus rapides et de meilleurs résultats de rainurage.

Les ateliers peuvent bien commencer le rainurage en s'assurant que l'outil dans la tourelle du tour est perpendiculaire à la surface de la pièce.

Si l'outil ne l'est pas, "le bord de votre outil va être incliné, vous pourriez donc potentiellement utiliser des pièces de rebut", a déclaré Clay East, chef de produit national pour les systèmes de préhension chez Iscar Metals Inc. à Arlington, au Texas.

Il recommande de faire passer un indicateur sur toute la longueur de l'outil pour vérifier la perpendicularité. Pour une longueur d'outil de 102 mm (4"), la mesure ne doit pas être différente de plus d'environ 0,1 mm (0,004"), a-t-il déclaré.

Les options de rainurage courantes incluent aujourd'hui les outils en carbure monobloc et les pièces indexables. En ce qui concerne le rainurage, Scientific Cutting Tools Inc. à Simi Valley, en Californie, se concentre principalement sur le meulage d'outils en carbure monobloc pour couper des rainures internes pour des choses comme les filetages et les joints toriques, a déclaré le directeur des ventes Todd White.

Les outils d'arrosage traversant Jet-Cut fournissent du liquide de refroidissement au bord de coupe. Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Iscar Metals

"Ceux-ci peuvent être difficiles s'ils se trouvent au fond d'un trou de petit diamètre", a-t-il déclaré. "Vous devez avoir la bonne portée pour atteindre la rainure (emplacement) et pouvoir ensuite l'usiner avec succès."

Pour les applications de gorges profondes, l'entreprise produit généralement des outils en carbure monobloc en raison de leur rigidité supérieure. White a souligné que le rapport longueur/diamètre autorisé pour les outils en carbure est de 10-1 contre 3-1 pour les porte-outils indexables en acier.

Les outils ronds en carbure monobloc personnalisés sont une spécialité de Mikron Corp. Monroe dans le Connecticut.

"Lorsque les clients viennent nous voir pour des outils de rainurage, c'est généralement pour une opération clé en main", c'est-à-dire un travail pour lequel Mikron produit la plupart sinon tous les différents outils nécessaires à la fabrication d'une pièce, a déclaré le directeur des ventes Nathan Lisker.

Muni d'un plan de pièce ou de la pièce elle-même, Mikron rectifiera un outil conçu pour la forme ou le profil spécial à rainurer dans la pièce.

Numéros indexables

Lorsque des outils indexables sont utilisés pour le rainurage, « votre brise-copeaux est souvent la clé du succès », a déclaré Travis Coomer, responsable national des grands comptes chez GWS Tool Group à Tavares, en Floride.

Il conseille à ceux qui utilisent des plaquettes pour découper des rainures de s'assurer que le brise-copeaux plie le copeau de manière à ce qu'il soit plus petit que la rainure à découper.

Si le brise-copeaux ne fonctionne pas, a déclaré Coomer, "les copeaux resteront coincés, surtout une fois que vous vous enfoncerez un peu dans la rainure. Cela causera des marques sur les pièces."

Si la rainure à couper n'est pas trop profonde, il pense que les inserts de style Top Notch peuvent être un bon choix. Ceux-ci comportent des encoches moulées en haut et en bas qui placent les inserts dans leurs supports. Avec les plaquettes maintenues à un angle de 3 degrés, les encoches les ramènent dans la poche pendant la coupe, a-t-il expliqué, rendant le système très rigide et stable.

De nombreuses conceptions de pièces incluent un chanfrein au sommet de la rainure pour éliminer les bavures. Dans ces cas, les ateliers peuvent opter pour des inserts de rainurage qui intègrent un chanfreinage, a déclaré Coomer, dont la société fabrique de tels inserts. En coupant la rainure et le chanfrein en même temps, les utilisateurs éliminent une opération secondaire pour créer le chanfrein lorsque la rainure est terminée.

Une autre option de gain de temps qu'il recommande consiste à utiliser un outil à rainures multiples pour couper plusieurs rainures les unes à côté des autres. Pour couper simultanément quatre rainures adjacentes, par exemple, les ateliers peuvent utiliser une plaquette avec quatre arêtes de coupe adjacentes.

Si les chanfreins se trouvent sur le dessus des rainures, Coomer a déclaré que l'insert peut également être modifié pour créer ces fonctionnalités, "afin que vous puissiez couper les quatre rainures et y mettre des chanfreins en une seule fois".

Une seule plaquette peut également être utilisée pour combiner les processus de rainurage et de tournage. Ce n'était pas le cas lorsque East travaillait dans un atelier d'usinage.

"Même si la rainure était plus large que profonde", a-t-il déclaré, "si elle avait des coins à 90 degrés, vous prendriez un outil de rainure et plongeriez tout ce matériau. Aujourd'hui, nous voulons appliquer une solution de rainure/tour dans ces cas."

Les porte-outils Coolant Ring Technology permettent une meilleure pénétration du liquide de refroidissement dans un alésage pendant les opérations de coupe. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Scientific Cutting Tools

East a dit que les opérations de rainure/tour nécessitaient deux choses. L'une était que les entreprises de CAO/FAO devaient être pressées de créer un code pour le travail. En outre, il a déclaré qu'un type spécial d'insert était nécessaire, un avec un brise-copeaux à l'avant pour la plongée, plus un brise-copeaux de chaque côté pour le tournage.

Avec des inserts comme celui-ci, "vous pouvez plonger puis commencer à tourner sur le côté pour enlever également la matière", a-t-il déclaré.

East a déclaré que l'une des raisons d'opter pour une opération de rainure/tournage est que le contrôle des copeaux est plus facile lors du tournage que lors de la plongée. De plus, il a déclaré que les processus de rainure/tournage réduisent le temps de cycle car les taux d'enlèvement de métal sont généralement "bien meilleurs" que ceux obtenus avec la plongée.

Lorsqu'une rainure est très large, White avertit que la couper en une seule fois peut exercer une trop grande pression sur l'outil, provoquant des problèmes de déviation et même de rupture. Donc, dans des cas comme celui-ci, il pense qu'une meilleure approche peut être d'utiliser un cycle de picorage - en d'autres termes, faire quelques passes en profondeur à l'aide d'un outil plus fin que la rainure, puis déplacer un peu l'outil et refaire la même chose. En plus de faciliter l'utilisation de l'outil, il a déclaré qu'un cycle de picorage donne une chance d'éliminer les puces potentiellement problématiques.

Développements sympas

L'évacuation efficace des copeaux est particulièrement importante lors des opérations de rainurage intérieur.

"Si vous ne pouvez pas extraire les copeaux de l'alésage", a déclaré White, "généralement, vous les recoupez, puis ils marqueront la surface."

De plus, lorsque beaucoup de copeaux s'accumulent, il dit qu'ils peuvent s'enrouler autour d'un outil et le casser.

De tels problèmes de copeaux peuvent être évités grâce à une meilleure distribution du liquide de refroidissement, ce qui est possible aujourd'hui grâce à plusieurs développements. L'un est l'augmentation des pressions de liquide de refroidissement produites par les machines actuelles. White a déclaré que ces pressions vont généralement de 300 psi jusqu'à 1 000 psi.

"C'est une grande avancée spécifiquement pour le rainurage", a-t-il déclaré.

Un autre est la variété d'options d'outils d'arrosage disponibles. Comme son nom l'indique, ce type d'outillage comporte des passages internes pour l'écoulement du liquide de refroidissement. White a déclaré que de nombreux porte-outils différents présentent des conceptions à arrosage central qui acheminent le liquide de refroidissement jusqu'au bord de coupe pour réduire la dégradation thermique du substrat.

Lisker a déclaré que la technologie du liquide de refroidissement est particulièrement utile lors de la coupe d'alliages à base de nickel comme l'Inconel qui transfèrent la chaleur vers l'outillage. En plus de maintenir la stabilité thermique sur l'arête de coupe, il a déclaré que les systèmes de refroidissement traversant dispersent les copeaux pour aider au contrôle des copeaux.

Mikron travaille avec ses clients pour produire les meilleurs outils de rainurage en carbure monobloc pour les applications. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Mikron

"Si (l'outil) va sur un tour, notre message est d'utiliser un outillage à arrosage central comme premier choix", a déclaré East, dont la société propose des produits d'outillage de ce type appelés Jet-Cut.

Lorsque les clients demandent pourquoi ils devraient payer plus pour les porte-outils Jet-Cut, il souligne que le liquide de refroidissement localisé sur l'arête de coupe augmente la durée de vie de l'outil, ce qui se traduit par plus de pièces par arête. Il note également que le liquide de refroidissement délivré efficacement éteint les copeaux et les rend cassants, de sorte qu'ils se cassent plus facilement.

Le rainurage se passe également mieux de nos jours grâce aux progrès des revêtements d'outils. Les derniers matériaux de revêtement sont résistants à la chaleur et à l'usure, ce qui augmente la durée de vie de l'outil. White a déclaré qu'ils amélioraient en outre les vitesses et les avances en empêchant les matériaux de la pièce de coller aux outils.

Parmi les revêtements que Scientific Cutting Tools utilise pour les outils de rainurage figurent les revêtements en carbone de type diamant, tels que le ta-C, qu'il décrit comme un revêtement fin et très dur qui fonctionne bien sur les outils utilisés pour couper des matériaux non ferreux abrasifs.

Le blanc plaide pour que les ateliers dépensent davantage pour les outils de rainurage revêtus.

Dans certains cas, dit-il, "un outil revêtu ne coûte que quelques dollars de plus qu'un outil non revêtu. Mais dans les bons matériaux, il peut vous donner trois à cinq fois la durée de vie d'un outil non revêtu. Vous obtenez donc un excellent retour pour un petit investissement dans l'outil. "

Substance utilisée pour le meulage, le rodage, le rodage, la superfinition et le polissage. Les exemples incluent le grenat, l'émeri, le corindon, le carbure de silicium, le nitrure de bore cubique et le diamant dans différentes tailles de grain.

Substances ayant des propriétés métalliques et composées de deux ou plusieurs éléments chimiques dont au moins un est un métal.

Usiner un biseau sur une pièce ou un outil; améliore l'entrée d'un outil dans la coupe.

Rainure ou autre géométrie d'outil qui brise les copeaux en petits fragments lorsqu'ils se détachent de la pièce. Conçu pour empêcher les copeaux de devenir si longs qu'ils sont difficiles à contrôler, s'accrochent dans les pièces tournantes et causent des problèmes de sécurité.

Fluide qui réduit l'accumulation de température à l'interface outil/pièce pendant l'usinage. Prend normalement la forme d'un liquide tel que des mélanges solubles ou chimiques (semi-synthétiques, synthétiques) mais peut être de l'air sous pression ou un autre gaz. En raison de la capacité de l'eau à absorber de grandes quantités de chaleur, elle est largement utilisée comme liquide de refroidissement et véhicule pour divers composés de coupe, le rapport eau-composé variant selon la tâche d'usinage. Voir liquide de coupe ; fluide de coupe semi-synthétique; fluide de coupe à base d'huile soluble; liquide de coupe synthétique.

Opération d'usinage dans laquelle la matière est enlevée de la pièce par une meule abrasive motorisée, une pierre, une bande, une pâte, une feuille, un composé, une boue, etc. Prend diverses formes : meulage de surface (crée des surfaces planes et/ou carrées) ; meulage cylindrique (pour les formes cylindriques et coniques externes, les filets, les contre-dépouilles, etc.); meulage sans centre; chanfreinage; meulage de filets et de formes; meulage d'outils et de fraises; broyage désinvolte; rodage et polissage (meulage avec des grains extrêmement fins pour créer des surfaces ultra lisses); honing; et meulage de disque.

Usinage de rainures et canaux peu profonds. Exemple : rainurage de chemins de roulement à billes. Généralement effectué par des outils capables d'effectuer des coupes légères à des vitesses d'avance élevées. Donne une finition de haute qualité.

Machine de tournage capable de scier, fraiser, meuler, tailler des engrenages, percer, aléser, aléser, fileter, dresser, chanfreiner, rainurer, moleter, filer, tronçonner, rétreinte, coupe conique, coupe à came et excentrique, ainsi que tournage pas à pas et droit. Se présente sous une variété de formes, allant du manuel au semi-automatique en passant par l'entièrement automatique, les principaux types étant les tours à moteur, les tours de tournage et de contournage, les tours à tourelle et les tours à commande numérique. Le tour à moteur se compose d'une poupée et d'une broche, d'une poupée mobile, d'un banc, d'un chariot (avec tablier) et de glissières transversales. Les caractéristiques comprennent des leviers de sélection de vitesse (vitesse) et d'alimentation, un porte-outil, un support composé, une vis mère et une vis mère d'inversion, un cadran de filetage et un levier de déplacement rapide. Les types de tours spéciaux comprennent les machines à broche traversante, à arbre à cames et à vilebrequin, à tambour et rotor de frein, à filer et à canon de fusil. Les tours d'outillage et d'établi sont utilisés pour les travaux de précision; le premier pour les travaux d'outillage et de matrices et tâches similaires, le second pour les petites pièces (instruments, montres), normalement sans alimentation électrique. Les modèles sont généralement désignés en fonction de leur "oscillation" ou de la pièce de plus grand diamètre pouvant être tournée ; la longueur du lit ou la distance entre les centres ; et la puissance générée. Voir machine à tourner.

La pièce est maintenue dans un mandrin, montée sur une plaque frontale ou fixée entre les centres et tournée tandis qu'un outil de coupe, normalement un outil à pointe unique, y est introduit le long de sa périphérie ou à travers son extrémité ou sa face. Prend la forme d'un tournage rectiligne (coupe le long de la périphérie de la pièce); tournage conique (création d'un cône); tournage pas à pas (tournage de diamètres différents sur la même pièce) ; chanfreiner (chanfreiner un bord ou un épaulement); parement (coupe sur une extrémité); filetages tournants (généralement externes mais peuvent être internes); ébauche (enlèvement de métal à grand volume); et la finition (coupes légères finales). Réalisé sur tours, centres de tournage, mandrins, visseuses automatiques et machines similaires.

William Leventon est rédacteur en chef du magazine Cutting Tool Engineering. Contactez-le par téléphone au 609-920-3335 ou par e-mail à [email protected].

Groupe d'outils GWS877-497-8665www.gwstoolgroup.com

Métaux Iscar Inc.817-258-3200www.iscarmetals.com

Mikron Corp.Monroe203-261-3100www.mikron.com

Outils de coupe scientifiques inc.805-584-9495www.sct-usa.com