S'équiper avec des fraises indexables

En termes simples, l'acier coûte moins cher que le carbure

Les outils de coupe à plaquettes indexables continuent d'évoluer, passant principalement des applications d'ébauche à l'usinage de finition, et deviennent disponibles dans des outils de plus petit diamètre. Les avantages les plus évidents des indexables résident dans leur capacité à multiplier le nombre d'arêtes de coupe efficaces sans l'engagement majeur généralement nécessaire pour les outils ronds en carbure monobloc.

Les plaquettes indexables, cependant, doivent être sélectionnées avec une attention particulière à la taille, la forme, la géométrie et la nuance pour le type de matériau de la pièce et l'application, les revêtements et le rayon du bec pour un bon contrôle des copeaux. Voici comment les produits des principaux fournisseurs sont conçus pour répondre aux exigences des clients en matière d'enlèvement de métal optimal avec des outils de coupe indexables.

Sandvik Coromant a introduit une nouvelle méthode appelée tournage sur l'axe Y CoroTurn pour l'usinage de formes et de poches complexes avec un seul outil avec des avantages tels qu'un temps de cycle réduit, une surface de pièce améliorée et un usinage plus stable. Au cœur de la nouvelle méthode de tournage se trouvent deux outils de coupe indexables : la nouvelle variante CoroTurn Prime convient aux arbres, brides et composants avec contre-dépouilles ; tandis que l'outil jumelé CoroPlex YT, doté de plaquettes de profilage CoroTurn TR et de plaquettes rondes CoroTurn 107 avec interface de rail, peut être utilisé pour les composants avec poches et cavités.

Le développement du tournage sur l'axe Y fait suite au succès de Sandvik Coromant avec son PrimeTurning innovant, le tournage non linéaire et le tournage par interpolation pour lesquels deux plaquettes indexables ont été développées : l'outil CoroTurn Prime de type A avec trois angles à 35° conçu pour l'ébauche légère, la finition et le profilage ; et l'outil CoroTurn Prime de type B avec plaquettes négatives double face à quatre arêtes de coupe pour la finition et l'ébauche.

« On pourrait dire que ces progrès, associés aux capacités avancées des machines modernes et des logiciels de FAO, ont ouvert la voie à la nouvelle méthode de tournage sur l'axe Y », a déclaré Staffan Lundström, chef de produit, tournage, Sandvik Coromant. "Et avec les outils et la méthode désormais en place, nous sommes impatients d'explorer les possibilités que cette méthode peut offrir à nos clients."

CoroTurn YT ​​Le tournage sur l'axe Y est une méthode de tournage simultané sur trois axes avec interpolation de l'axe de la broche de fraisage. Les nouveaux outils peuvent également être utilisés en "mode statique" avec une broche verrouillée pour un tournage flexible sur deux axes avec un indexage rapide des plaquettes. La méthode convient à tous les matériaux et nécessite une machine multitâche avec des options pour permettre l'interpolation de l'axe de la broche de fraisage pendant le tournage. Toutes les opérations sont effectuées avec un seul outil, y compris l'ébauche, la finition, le tournage longitudinal, le surfaçage et le profilage.

Le tournage sur l'axe Y, comme son nom l'indique, utilise l'axe Y. Les trois axes sont utilisés simultanément lors de l'usinage. L'outil tourne autour de son propre centre. La plaquette est placée dans le plan YZ et l'axe de la broche de fraisage s'interpole pendant le tournage. Cela permet d'usiner des formes complexes avec un seul outil.

Les avantages du tournage sur l'axe Y incluent la possibilité d'usiner plusieurs éléments avec un seul outil sans changement d'outil, ce qui réduit le temps de cycle et minimise le risque de points de fusion ou d'irrégularités entre les surfaces usinées adjacentes, a déclaré Sandvik Coromant. Les inserts Wiper peuvent être maintenus perpendiculaires à la surface pour produire également un effet Wiper sur les surfaces coniques. Les principales forces de coupe sont dirigées vers la broche de la machine, ce qui améliore la stabilité et réduit le risque de vibration. Un angle d'attaque constant améliore considérablement le contrôle des copeaux et permet d'éviter plus facilement les bourrages de copeaux.

La programmation des trajectoires d'outils pour PrimeTurning est prise en charge par les partenaires CAM pour générer des codes NC optimisés pour accélérer le tournage. PrimeTurning est recommandé pour la production de masse ou les composants nécessitant des configurations et des changements d'outils fréquents sur les machines, y compris les centres de tournage, les tours verticaux et les machines multitâches. Pour le tournage extérieur, il convient mieux aux composants courts et compacts et aux composants fins utilisant une poupée mobile. Pour le tournage intérieur, il convient mieux aux diamètres supérieurs à 40 mm et aux porte-à-faux jusqu'à 8-10 XD. La combinaison du tournage sur l'axe Y avec le tournage non linéaire ou le PrimeTurning augmente encore la productivité, selon le fournisseur.

Pour l'usinage de précision intensif, Ingersoll Cutting Tools, Rockford, Illinois, fournit des solutions d'outillage indexables personnalisées pour les applications dans l'aérospatiale, le rail, le pétrole et le gaz et la transmission automobile. Cela inclut les produits conçus pour être utilisés avec les dernières machines-outils CNC ainsi que les équipements existants.

Selon le fournisseur, les avantages de l'utilisation d'outils indexables (par rapport à des outils pleins) incluent :

Économie de coût par arête—Les plaquettes indexables ont plusieurs index et utilisent moins de carbure.

Flexibilité des nuances et de la géométrie—Les plaquettes indexables sont proposées avec plusieurs tailles d'angle, géométries et nuances qui s'adaptent à la même poche.

Productivité accrue—Les plaquettes indexables offrent une géométrie d'arête renforcée pour une durabilité et une capacité de charge de copeaux plus élevée.

Les indexables sont traditionnellement utilisés pour la plupart des applications d'ébauche. Cependant, les améliorations de la précision et de la méthodologie de fabrication ouvrent également de plus en plus de portes pour une utilisation dans les applications de finition, a déclaré Ingersoll.

De plus, les indexables sont avantageux pour les inserts à pointe de nitrure de bore cubique (CBN) et de diamant polycristallin (PCD), où il est possible d'éliminer les outils de type brasés intégrés.

Les tendances dans le développement de plaquettes indexables d'Ingersoll incluent des outils indexables plus petits, aussi petits que 0,250" (6,4 mm) pour une fraise en bout indexable à un seul effet, et 0,375" (9,5 mm) pour des unités à trois effets. Les avancées incluent des arêtes renforcées pour les applications d'ébauche agressives, des revêtements avec une meilleure adhérence et des géométries à grande avance dans de nombreuses gammes de produits de fraisage et de tournage. La nouvelle nuance IN2055 remplacera l'actuelle IN2005 pour toutes les familles de perçage profond. On dit que l'IN2055 permet une durée de vie quatre fois plus longue dans l'usinage de l'acier, de l'acier inoxydable et des alliages à haute température.

Selon Ingersoll, à mesure que les machines deviennent plus capables de fonctionner à des vitesses de rotation et des avances de table plus élevées, de nouvelles géométries d'outils indexables telles que les fraises à grande avance et à tonneau produisent une productivité et une qualité accrues. Les produits SFeedUp d'Ingersoll combinent des améliorations axées sur des vitesses élevées avec des avances élevées. "De nombreuses nouvelles machines ont des vitesses plus élevées et un couple plus faible, nous nous attendons donc à ce que la tendance à l'usinage à grande avance avec des Ap (profondeurs de coupe) ou Ae (enjambées) plus légères se poursuive", a déclaré Mike Dieken, chef de produit de fraisage.

Les avancées dans la conception des fraises indexables ont amélioré la productivité et la qualité des pièces. Certaines géométries de plaquette à grande avance peuvent être interchangées avec des géométries de plaquette standard dans la même poche. Des angles d'attaque plus petits favorisent des vitesses d'avance agressives en utilisant le principe d'amincissement des copeaux, selon Dieken.

Les forets à canon indexables DeepTrio pour centres d'usinage, tours et perceuses remplacent les forets à pointe en carbure brasé. "Les perceuses indexables DeepTrio offrent jusqu'à six fois plus de performances et réduisent les temps d'arrêt pour les changements d'outils", a déclaré John Lundholm, chef de produit DeepTrio et forets d'Ingersoll. "Lorsqu'un foret à canon brasé doit être remplacé, la machine est arrêtée pendant une longue période. Les inserts DeepTrio ont trois arêtes de coupe, de sorte que l'indexation de l'insert s'effectue en quelques secondes au lieu d'une heure. Un avantage supplémentaire est que le foret à canon indexable DeepTrio utilise les mêmes bagues de guidage et de support qu'un foret à canon brasé, de sorte qu'aucun changement de composant de la machine n'est nécessaire", a-t-il noté.

Un usinage réussi avec des plaquettes indexables commence par une connexion porte-outil rigide, qu'elle soit utilisée sur des machines-outils neuves ou anciennes pour le tournage, le fraisage, le perçage ou l'alésage. Les machines avancées pourraient cependant avoir une longueur d'avance, selon Kennametal Inc., Latrobe, Pennsylvanie. Les nouveaux centres d'usinage modernes utilisent des outils système comme le système modulaire KM qui permet un changement d'outil facile et permet une pré-configuration devant la machine avec beaucoup moins de temps d'arrêt de la machine.

Généralement, les nouvelles machines sont plus agiles et ont des capacités de vitesse plus élevées. Les outils système qui servent de lien entre le tranchant et la machine sont un facteur clé pour des performances et des résultats élevés. Par exemple, le développement de l'accouplement KM pour les tours verticaux, les tours et les machines multitâches offre un accès sécurisé pour effectuer presque toutes les opérations sans compromis sur les performances, selon Kennametal.

L'outillage modulaire KM offre une grande flexibilité et permet aux clients de configurer la machine selon leurs besoins. Des vitesses, une rigidité et une agilité plus élevées sont des capacités attrayantes pour les ateliers qui prennent en charge divers types de travaux, leur permettant de maximiser le retour sur leurs investissements en capital. Un autre ajout au système KM est l'accouplement KM4X100 ou KM4X63. Cette connexion a été conçue pour les applications lourdes utilisant à la fois des outils indexables et solides. Partout où il est nécessaire d'augmenter les moments de flexion ou les longues portées, KM4X100/63 serait la connexion optimale, a déclaré Kennametal.

Les avancées dans la conception des fraises indexables ont amélioré les résultats d'usinage des machines traditionnelles et avancées. De nouvelles géométries, nuances et revêtements physiques et chimiques en phase vapeur (PVD et CVD) ont été introduits là où une meilleure formation de copeaux, une plus grande ténacité des bords et une plus grande résistance à l'usure thermique et à l'abrasion sont nécessaires pour répondre à une application de matériau difficile. Il s'agit notamment de la géométrie de la valve mitrale (MV) pour l'usinage de l'acier, de la nuance PVD High-PIMS KCS10B pour le tournage des alliages à haute température et de la nuance KCK20B pour les applications de fraisage, ainsi que de la nuance à revêtement CVD KENGold KCP25C pour l'usinage de l'acier. Tous ces éléments réduisent le risque de panne de la machine, augmentent les taux de production et réduisent les temps d'arrêt de la machine, ce qui entraîne une amélioration globale de la productivité, selon Kennametal.

Conformément à la numérisation et aux progrès de l'industrie 4.0, de nombreux travaux ont également été effectués sur les commandes de la machine à mesure que la technologie a évolué pour utiliser la RFID, des outils intelligents et des robots pour améliorer l'outillage et apporter plus de productivité aux machines, a déclaré la société.

Selon Matt Hasto, ingénieur d'application, Big Daishowa Inc., Hoffman Estates, Illinois, les outils de coupe indexables peuvent offrir des avantages significatifs par rapport aux outils ronds en carbure monobloc standard, selon l'application. Il a cité des applications pour le chanfreinage, le surfaçage, le fraisage en bout et le surfaçage pour les dernières nuances ACT 200 et ACT 300 de la société et le nouveau revêtement PVD.

"Le revêtement PVD est différent des revêtements standard", a déclaré Hasto. "Il s'agit d'un revêtement multicouche à l'échelle nanométrique de nitrure de titane-aluminium qui est imprégné dans le carbure pour une meilleure résistance à l'usure, une durée de vie de l'outil améliorée et une productivité accrue."

Les outils de chanfreinage de Big Daishowa sont proposés en plusieurs types différents afin d'optimiser les performances pour une application donnée. Les petites fraises à plaquettes multiples permettent le chanfreinage de profil avec des vitesses d'avance optimales. D'autres fraises comportent de grandes plaquettes de chanfreinage qui permettent le chanfreinage du diamètre intérieur sur une large gamme de diamètres d'alésage.

Les outils de centrage indexables offrent des performances d'outil solides avec l'économie de l'outillage indexable où seule la pointe de coupe est remplacée, selon la société. La fraise à centrer en C, par exemple, peut faire face à la fraise, au chanfrein arrière et au chanfrein, ce qui en fait un outil multifonctionnel.

La dernière avancée de la fraise à chanfreiner ultra-haute avance de Big Daishowa dispose désormais de quatre plaquettes C-Cutter Mini au lieu de deux, et d'un diamètre beaucoup plus petit qui permet une vitesse de broche plus élevée. Un nombre accru d'arêtes produit une vitesse d'avance considérablement plus rapide, ce qui réduit les temps de coupe et réduit les coûts, selon Hasto.

"Les applications du C-Cutter Mini sont assez universelles, principalement le chanfreinage et le surfaçage avec une efficacité et une précision extrêmes", a déclaré Hasto. "Le chanfreinage arrière avec le style à plaquette unique est facile en atteignant à travers un trou taraudé et en chanfreinant l'alésage ou en contre-alésant le trou depuis l'arrière de la pièce."

Le C-Cutter Mini présente une arête vive pour un fraisage plus fluide grâce à une résistance réduite sur la plaquette. Le revêtement offre une résistance à l'usure, augmentant le nombre de cycles pouvant être exécutés avant qu'il ne soit nécessaire d'indexer la plaquette sur une nouvelle arête, selon le fournisseur.

Big Daishowa dispose également d'un seul type d'insert qui peut être décalé et abaissé à travers un trou et recentré pour générer des caractéristiques, un outil centré pour les petits chanfreins avant et un outil universel qui peut changer les angles de 5° à 85° selon l'application.

Qu'il s'agisse de fraisage en bout, de forage pilote, de fraisage hélicoïdal ou de fraisage d'épaulement, Big Daishowa propose des fraises en bout de haute précision qui permettent d'obtenir un fraisage fluide et silencieux. Les fraises indexables offrent des arêtes de coupe tranchantes dans les directions radiales et axiales élevées qui aident à maintenir un fraisage en bout lisse et silencieux. La conception à double contact BIG-PLUS permet une plus grande précision et rigidité dans les applications de précision. Tous les modèles sont également disponibles dans des configurations modulaires avec des inserts supplémentaires, y compris des connexions CKB pour les applications à longue portée ou lourdes.

"Les fraises R-Cutter standard utilisent les plaquettes, qui fournissent un tranchant tranchant pour éliminer les bavures le long des bords de la pièce, offrant une finition de surface supérieure de la pièce", a déclaré Hasto. "Cet outil crée des chanfreins radiaux sur la pièce pour les applications arrière et avant. Les fraises de finition Speed ​​sont conçues pour les applications à grand volume permettant quatre arêtes de coupe sur la plaquette. Cela signifie une finition ultra-fine avec une plaquette qui peut être indexée quatre fois avant qu'un remplacement ne soit nécessaire, ce qui permet d'économiser beaucoup de temps et d'argent par rapport à un outil non indexable.

"Notre BF (back spot facer) est généralement utilisé pour les pièces nécessitant un contre-alésage pour la génération d'un contre-alésage sans que l'opérateur prenne le temps de retourner une pièce ou un montage. La fraise BF est capable de se décaler pour atteindre à travers le trou, de se recentrer et de générer un contre-alésage avant de se décaler à nouveau pour sortir de l'alésage. 0,6 mm), et est idéal pour tous les aciers (y compris l'acier inoxydable), la fonte et l'aluminium. Les dernières nuances de plaquettes permettent une sélection approfondie en fonction du matériau et des conditions pour les meilleurs finis de surface et durées de fonctionnement », a déclaré Hasto.

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