outils de traitement cnc

Les machines CNC sont des équipements extrêmement polyvalents, en grande partie grâce à la gamme d’outils de coupe qu’elles peuvent accueillir. Des fraises en bout aux fraises à fileter, il existe un outil pour chaque opération, permettant à une machine CNC d’effectuer une variété de coupes et d’incisions dans une pièce.

Apprendre à connaître ces outils de coupe est un excellent moyen de comprendre l’usinage CNC en général. Et une meilleure compréhension de l’usinage vous aidera à concevoir des pièces mieux adaptées au processus de fabrication.

Cet article examine certains des outils de coupe d’usinage CNC les plus largement utilisés, bien qu’il en existe bien d’autres en plus de ceux discutés.

Notions de base sur les outils de coupe

Un outil de coupe est un dispositif utilisé pour enlever la matière d’un bloc solide de matière. Il est monté sur la broche d’une machine CNC, qui suit des instructions informatiques pour guider l’outil de coupe là où il doit aller.

Les outils de coupe enlèvent le matériau de la pièce par un processus de déformation par cisaillement. C’est-à-dire que l’outil tranchant tourne à grande vitesse et coupe de la pièce de nombreux petits copeaux, qui sont ensuite éjectés de la pièce. Certains outils entrent en contact avec la pièce à un seul point, tandis que d’autres, comme les fraises en bout, frappent le matériau en plusieurs points.

La plupart des outils de coupe de machines CNC comportent plusieurs cannelures, qui sont des rainures hélicoïdales qui descendent à l’extérieur de l’outil. Les flûtes peuvent être considérées comme les creux de l’outil de coupe, tandis que les dents, les arêtes acérées entre chaque flûte, sont ses sommets. Les copeaux coupés de la pièce à usiner descendent les cannelures au fur et à mesure qu’ils sont éjectés.

Le nombre idéal de cannelures sur un outil de coupe dépend du matériau de la pièce. Un outil avec moins de goujures est préférable pour les matériaux mous, car la largeur de goujure accrue permet d’éjecter des copeaux plus gros. Un nombre de cannelures plus élevé peut augmenter la vitesse et convient aux matériaux plus durs, mais peut entraîner un blocage des copeaux, car chaque cannelure est plus étroite.

Le type d’outil de coupe affectera la taille des copeaux retirés de la pièce, de même que la vitesse de la broche et la vitesse d’avance.

Matériaux d’outils de coupe

Afin de couper à travers la pièce solide, les outils de coupe doivent être fabriqués à partir d’un matériau plus dur que le matériau de la pièce. Et comme l’usinage CNC est régulièrement utilisé pour créer des pièces à partir de matériaux très durs, cela limite le nombre de matériaux d’outils de coupe disponibles.

Les matériaux d’outils de coupe courants comprennent :

Acier Carbone

L’acier au carbone est un alliage d’acier abordable contenant 0,6 à 1,5 % de carbone, ainsi que du silicium et du manganèse.

Acier à haute vitesse

Le HSS plus cher est plus dur et plus résistant que l’acier au carbone grâce à son mélange de chrome, de tungstène et de molybdène.

Carbure

Habituellement frittés avec un autre métal comme le titane, les outils en carbure sont résistants à l’usure et à la chaleur, offrant une excellente finition de surface.

Céramique

Utilisés pour couper les superalliages, la fonte et d’autres matériaux solides, les outils en céramique sont résistants à la corrosion et à la chaleur.

Revêtements d’outils de coupe

La fonction d’un outil de coupe dépend de sa forme et de son matériau, mais peut également être ajustée avec un revêtement sur le matériau principal.

Ces revêtements peuvent rendre les outils plus durs, augmenter leur durée de vie ou leur permettre de couper à des vitesses plus rapides sans compromettre la pièce.

Les revêtements d’outils de coupe courants comprennent :

Nitrure de Titane (TiN)

TiN est un revêtement à usage général avec une température d’oxydation élevée qui augmente la dureté d’un outil de coupe.

Carbo-nitrure de titane (TiCN)

Le TiCN ajoute un pouvoir lubrifiant et une dureté de surface à un outil de coupe.

Nitrure de titane super-vie (Al-TiN)

Al-TiN ajoute une résistance à la chaleur aux outils de coupe en carbure, en particulier lorsqu’un liquide de refroidissement minimal est utilisé.

diamant

Le diamant fournit un revêtement haute performance pour la coupe de matériaux abrasifs.

Nitrure de Chrome (CrN)

CrN ajoute une résistance à la corrosion et une dureté aux outils de coupe.

1. Fraise en bout

La fraise en bout est l’outil le plus utilisé pour l’usinage CNC vertical. Avec des dents de coupe à une extrémité et sur les côtés, les fraises en bout peuvent enlever de grandes quantités de matière en peu de temps.

Les fraises en bout se présentent sous de nombreuses formes. Certains n’ont qu’une seule flûte, tandis que d’autres peuvent en avoir jusqu’à huit ou même plus. (Au-delà de quatre flûtes, cependant, l’élimination des copeaux peut devenir un problème.)

Les types de fraises en bout comprennent :

Plat : outil à face plate à usage général adapté aux fonctions 2D
Nez sphérique : Outil avec une extrémité en forme de boule qui convient aux contours et aux courbes 3D
Nez arrondi : Outil à fond plat et coin arrondi adapté aux congés et à l’ébauche

2. Fraise d’ébauche

Une fraise en bout d’ébauche est une sorte de fraise en bout utilisée pour enlever de plus grandes quantités de matière avec moins de précision qu’une fraise en bout standard.

L’outil a des dents dentelées qui enlèvent de grandes sections de matériau mais laissent une finition rugueuse sur la pièce. Il produit de petits copeaux faciles à éliminer.

3. Fraise à surfacer

Les fraises à surfacer se composent d’un corps solide avec des plaquettes de coupe interchangeables, généralement en carbure. Ils sont utilisés pour créer des sections plates sur la pièce, souvent avant qu’un autre type de fraise ne soit utilisé pour créer des caractéristiques détaillées.

Étant donné que les arêtes de coupe des fraises à surfacer se trouvent sur ses côtés, la coupe doit être effectuée horizontalement.

Cependant, les fraises à surfacer peuvent être plus rentables que d’autres outils de coupe, car des variations de profil de coupe peuvent être obtenues en remplaçant les petites plaquettes de coupe plutôt que l’outil entier.

4. Coupe-mouche

Les coupeurs à mouches comprennent un ou deux embouts contenus dans un corps solide. Les embouts d’un coupe-mouche font des coupes larges et peu profondes, produisant une finition de surface lisse.

Il est plus courant de trouver des coupe-mouches avec un seul outil, mais ceux avec deux outils – parfois appelés « barres à mouches » – offrent une plus grande oscillation.

Moins chères que les fraises à surfacer, les fraises à moucher peuvent néanmoins être utilisées à des fins similaires.

5. Moulin à fil

De nombreux ingénieurs préfèrent réaliser des filetages à l’aide de tarauds, mais les filetages peuvent également être réalisés avec une machine CNC équipée d’une fraise à fileter.

Les fraises à fileter peuvent couper des filetages internes ou externes et peuvent être meilleures que les tarauds pour pénétrer des métaux très durs ou des pièces asymétriques.

6. Foret

Les machines CNC peuvent être équipées d’une variété de forets pour diverses opérations de coupe. Les forets ont une ou plusieurs cannelures et une pointe de coupe conique.

Les forets utilisés dans l’usinage CNC comprennent :

Foret hélicoïdal : utilisé pour faire des trous dans la pièce
Foret à centrer : Utilisé pour localiser avec précision un trou avant de percer
Foret à éjecteur : utilisé pour le perçage de trous profonds

7. Alésoir

Les alésoirs sont utilisés pour élargir les trous existants dans la pièce, fournissant un diamètre de trou exact et une excellente finition de surface.

Les alésoirs peuvent créer des trous avec des tolérances beaucoup plus serrées que les autres outils de coupe.

8. Moulin creux

Les fraises creuses sont des outils de coupe en forme de tuyau qui ressemblent à des fraises en bout inversées. Leurs arêtes coupantes se trouvent à l’intérieur de la forme du tuyau et peuvent être utilisées pour créer des formes telles que des points pleins et des rayons de forme.

9. Coupe-côte-face

Les fraises latérales et frontales ont des dents à la fois sur le côté et autour de leur circonférence et conviennent aux coupes déséquilibrées.

Ces outils de coupe peuvent être utilisés pour couper des fentes et des rainures avec des vitesses d’avance rapides. Leurs dents peuvent être droites ou décalées.

10. Fraise à engrenages

Les fraiseuses CNC sont parfois utilisées pour créer des engrenages métalliques pour l’industrie manufacturière. Des outils de coupe d’engrenages spécifiques peuvent être utilisés pour fabriquer ces engrenages.

La coupe des engrenages nécessite parfois un type spécial de fraiseuse appelée fraiseuse.

11. Broyeur à dalles

Les fraises à dalle ou les fraises simples sont utilisées pour fraiser des surfaces planes, généralement avec la surface cible montée parallèlement à la table de la machine.

Ces outils de coupe n’ont pas de dents latérales et peuvent être utilisés pour des opérations d’usinage générales ou lourdes.

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