Jusheng

Un ingénieur travaille sur une ébauche d'Inconel dur et doit la façonner dans les plus brefs délais et avec un taux d'enlèvement de métal maximal. Un autre a en tête un composant médical de précision en titane nécessitant une surface polie miroir et une tolérance de l'ordre du micron.

Ils travaillent sur le même tour, mais la victoire réside dans l’outillage du tour.

Choisir le bon outil peut faire toute la différence en termes d'efficacité, de précision et de coût. Ce guide vous plongera dans les profondeurs de l'univers des outils de tournage et vous permettra de choisir facilement l'outillage adapté pour améliorer l'efficacité et la qualité de vos pièces usinées CNC.

Résumé de la réponse principale

Pourquoi consulter ce guide ? L'expertise CNC de JS

JS répond depuis des décennies aux besoins de fabrication d'usinage CNC sur mesure sur des marchés exigeants tels que l'aérospatiale, l'automobile et le médical et a livré plus de 100 000 projets de pièces d'usinage CNC de précision.

JS dispose également d'un système complet de tests d'outils. Chaque outil de tour recommandé est testé en conditions réelles d'usinage afin de garantir des performances constantes.

Ce manuel s'appuie sur la riche expérience pratique de JS. De la compatibilité des matériaux au contrôle des coûts, toutes les recommandations sont basées sur des conditions d'usinage réelles, vous évitant ainsi les erreurs de sélection et vous permettant de prendre des décisions plus judicieuses.

JS s'appuie sur sa vaste expérience en CNC et sur des tests d'outils rigoureux pour vous proposer un guide de sélection fiable. Nous établirons un devis et lancerons la production immédiatement après avoir reçu vos spécifications. Choisissez JS pour un usinage en douceur !

Au-delà d'un morceau de fer : familiarité avec les pièces d'outils de tour

Après avoir compris que ce guide est fiable, nous pouvons maintenant commencer par démonter un outil de tour : il se compose de trois composants principaux qui définissent collectivement la limite supérieure des performances de l'outillage de tour.

Porte-outil : le « bras » de la machine-outil

Le porte-outil fixe la machine-outil à la plaquette et maintient l'effort de coupe. Les matériaux courants sont l'acier haute résistance et le carbure . Les porte-outils en acier haute résistance, peu coûteux (50 à 150 USD), conviennent aux charges de coupe faibles à moyennes.

Les porte-outils en carbure sont rigides et robustes, peuvent supporter des forces de coupe élevées et conviennent aux matériaux difficiles à usiner (tels que l'Inconel 718), mais sont plus chers (200 à 500 USD).

La précision du porte-outil est également essentielle. Les tolérances de cône doivent être rigoureusement respectées lors de l'usinage de pièces de précision . Dans le cas contraire, la plaquette serait mal alignée, ce qui affecterait la précision des pièces usinées CNC.

Encart : Les « dents » de l'outil

La plaquette est l'arête de coupe qui coupe directement la pièce. Sa forme et les paramètres du matériau déterminent le résultat de l'usinage. Les matériaux courants incluent l'acier rapide, l'aramide, la céramique et le PCD/CBN .

Revêtement : le « revêtement » de la lame

Les revêtements renforcent la résistance à l'usure et à la chaleur des lames. Les types et caractéristiques courants sont répertoriés dans le tableau suivant :

JS propose des combinaisons de porte-outils, de plaquettes et de revêtements compatibles. Nous sommes activement impliqués dans la fabrication d'usinage CNC sur mesure, ce qui permet un contrôle précis des performances de l'outillage de tournage et un usinage CNC fluide des pièces. Nous sommes impatients de collaborer avec vous !

Explication détaillée des principaux types d'outils de tour

Après avoir clarifié la composition des outils, examinons d'abord les principales caractéristiques des outils de tournage traditionnels.

Outils de tournage extérieurs

Ce sont les outils de base les plus courants , divisés en outils droitiers (coupe de droite à gauche) et outils gauchers (coupe de gauche à droite). Leurs plaquettes sont généralement en carbure.

Notez que l'usinage de surfaces courbes complexes (telles que des sphères) nécessite plusieurs passes d'outils et réorientations.

Outils de tournage intérieur

Ces outils sont utilisés pour le tournage de trous intérieurs. La queue de l'outil étant fine et sujette aux vibrations, une queue creuse ou épaissie est recommandée pour les trous intérieurs < 10 mm. La dissipation thermique est également médiocre et la durée de vie des plaquettes est de 20 à 30 % inférieure à celle des outils de tournage pour usage extérieur.

Outils de séparation

L'arête de coupe est étroite et les efforts de coupe sont concentrés, ce qui requiert une rigidité de l'outil. Le tournage de pièces fines avec un rapport d'aspect supérieur à 4:1 présente une probabilité de rupture de l'outil supérieure à 30 % , ce qui nécessite des paramètres de coupe maîtrisés.

Outils de tournage de filetage

Idéalement, l'arête de coupe doit être une réplique du profil du filetage. Les outils sont souvent fabriqués sur commande (on parle alors d'usinage CNC sur mesure ). Plusieurs passes sont nécessaires, ce qui entraîne une efficacité relativement faible.

Outils de tournage de formage

L'arête de coupe constitue la forme finale de la pièce. Ils peuvent donc être utilisés en production de masse pour garantir la cohérence dimensionnelle. Ces outils sont moins polyvalents, car ils nécessitent des ajustements lors des changements de type d'usinage.

Comparaison des paramètres de base des outils de tour courants :

JS est en mesure de vous recommander des outils adaptés à vos besoins d'usinage. Nos services d'usinage CNC en ligne permettent l'usinage d'une large gamme de pièces, avec une procédure de commande simple. Choisissez JS et usinez en toute sérénité !

Comment faire un choix judicieux ? Les quatre règles d'or

Après avoir compris les principaux types d’outils, suivez ces quatre règles pour sélectionner l’outil optimal et adapté.

La pièce : le début

La dureté, la ténacité et la conductivité thermique du matériau sont les meilleures raisons de choisir un outil.

Pour l'acier trempé HRC50+, utilisez des plaquettes CBN ; pour l'acier inoxydable, des plaquettes carbure revêtues TiAlN ; pour les alliages de titane à faible conductivité thermique, des plaquettes revêtues AlCrN. Une mauvaise utilisation de l'outil entraînera une usure prématurée des plaquettes et augmentera le coût de l'usinage CNC.

Tableau de sélection d'outils pour divers matériaux :

Type d'opération d'usinage (l'opération) : la tâche détermine l'outil

D'autres opérations nécessitent d'autres outils : pour le tournage extérieur, choisissez un outil de tournage extérieur, pour le filetage, choisissez un outil de tournage de filetage , pour le tronçonnage, choisissez un outil de tronçonnage.

Les exigences de précision influencent également le choix de l'outil. Par exemple, l'usinage d'un diamètre extérieur de haute précision jusqu'à Ra0,8 μm nécessite un porte-outil de haute précision (nuance H6) et des plaquettes en céramique/PCD, tandis que l'usinage d'un diamètre extérieur normal jusqu'à Ra6,3 μm peut être réalisé avec une plaquette en carbure standard.

L’utilisation d’un outil incorrect peut endommager à la fois l’outil et la pièce à usiner, ce qui augmente les coûts.

Capacités de la machine : évitez que votre outil soit inadapté

La vitesse, la puissance et la rigidité de la machine définissent les limites de performance des outils. Par exemple, une machine à vitesse maximale de 3 000 tr/min est inadaptée à une plaquette PCD de 5 000 tr/min (inefficace, sujette aux arêtes rapportées). Une machine de 5 kW ne convient pas à un outil à coupe profonde de 8 kW (risque de surcharge de la broche).

Si JS recommande l'outillage de tour avant de fournir des services d'usinage CNC en ligne, il prend en compte les spécifications de la machine-outil.

Stratégie de fluide de coupe (le liquide de refroidissement) : coupe à sec, coupe humide ou MQL ?

Le fluide de coupe affecte la dissipation de la chaleur et la lubrification, qui à leur tour affectent la durée de vie de la plaquette et la qualité de la pièce.

Comparaison de trois stratégies :

JS sait adapter les outils de coupe aux exigences d'usinage. Nous pouvons personnaliser une solution en fonction de vos besoins en machines et matériaux, négocier les prix d'usinage CNC et livrer votre commande rapidement. Choisissez JS !

Solutions d'outillage spéciales inhabituelles dont vous n'avez peut-être pas connaissance

En usinage de précision, les outils standards peuvent s'avérer insuffisants. Les solutions spécialisées ci-dessous vous permettent de résoudre ces problèmes et de gagner un avantage concurrentiel dans la fabrication d'usinage CNC sur mesure.

Barres d'alésage modulaires personnalisées

Utilisables pour le perçage de trous profonds (rapport profondeur/diamètre > 5:1) ou de formes irrégulières, ces modules comprennent une tête de coupe, une barre d'outils et une rallonge. Ils peuvent être assemblés selon les besoins, éliminant ainsi le recours à une seule barre d'alésage monolithique.

Les points forts sont une grande flexibilité et un faible coût d'inventaire, les points faibles sont le coût initial élevé (les modules standards coûtent entre 1 000 $ et 3 000 $).

JS utilise ces barres pour usiner des pièces à trous profonds, par exemple des pièces hydrauliques, avec une précision IT7 et une productivité 40 % supérieure à celle des barres d'alésage traditionnelles.

Inserts soudés PCD/CBN

Les plaquettes soudées PCD sont fabriquées en PCD et peuvent être utilisées dans les alliages d'aluminium, les alliages de cuivre et les matériaux composites. Elles présentent une dureté HV de 8 000 à 10 000 et une résistance à l'usure 10 à 50 fois supérieure à celle du carbure. Leur prix unitaire varie de 50 à 150 $ et permettent un usinage de haute précision et une excellente qualité de surface (Ra ≤ 0,1 μm). Elles sont fragiles et ne conviennent pas aux métaux ferreux.

Les plaquettes soudées CBN contiennent du CBN et sont utilisées sur l'acier trempé et les alliages haute température. Leur dureté est comprise entre 4 000 et 6 000 HV et leur résistance à l'usure est 5 à 20 fois supérieure à celle du carbure. Leur prix unitaire est compris entre 80 et 200 dollars et elles offrent une bonne résistance à la chaleur (≤ 1 300 °C) et une bonne durabilité. Cependant, elles sont coûteuses et sujettes aux vibrations d'usinage.

Étude de cas : Surmonter les défis de l'usinage des turbines en alliage haute température

Points faibles des clients

Une entreprise aéronautique usinait des roues de turbine haute pression en Inconel 718 (Ra ≤ 0,8 μm, nuance IT6) sur des plaquettes carbure standard revêtues de TiAlN. La durée de vie des plaquettes était de seulement 15 minutes et la vitesse de coupe était réduite à 30 m/min. La rugosité de surface était également supérieure aux exigences, entraînant un taux de rebut de 8 %. Le prix de l'usinage CNC par pièce atteignait 1 200 $, et l'entreprise risquait des retards de livraison et des réclamations potentielles.

La solution de JS

Après avoir examiné la situation d'usinage actuelle du client, JS a conçu une solution ciblée :

• Améliorer le matériau de l'outil : inserts en céramique SiAlON avec une résistance à la température de 1400°C et une dureté de HV1500 (supérieure à celle du carbure cémenté HV1200), adaptés à l'usinage de l'Inconel 718.
• Optimisation des paramètres géométriques : L'angle de coupe a également été modifié entre -5° et -3° (réduction de la résistance à la coupe), l'angle de dépouille entre 8° et 10° (réduction du frottement) et le chanfrein du tranchant était de 0,2 x 15°.
• Amélioration de la stratégie de coupe : L'approche « haute vitesse et faible profondeur de coupe » a été utilisée, augmentant la vitesse de coupe de 30 m/min à 75 m/min (augmentation de 150 %) et diminuant la profondeur de coupe de 1,5 mm à 0,8 mm. Le MQL a été utilisé afin de faciliter la dissipation de la chaleur et la lubrification.

Résultats

Après la mise en œuvre, la solution a affiché des résultats exceptionnels : la durée de vie des plaquettes a été prolongée à 75 minutes (+400%), avec 6 à 8 changements d'outils par jour (économies de coûts de 300 à 400 $) .

Le temps d'usinage des pièces a été réduit à 1,2 heure (-52%), avec une capacité de production de 23 pièces par jour, la finition de surface a été réduite à 0,6-0,8 μm, avec un taux de rebut <1% (pertes quotidiennes réduites de 500 $).

Le prix par pièce d'usinage CNC a été réduit de 1 200 $ à 780 $ (-35 %), malgré les réclamations des clients et l'attraction de nouvelles commandes.

Coûts invisibles : comment augmenter les marges bénéficiaires avec les outils de tour ?

La plupart des entreprises négligent les coûts cachés liés au temps de changement d'outil, aux rebuts de reprise et aux temps d'arrêt des machines, qui sont généralement supérieurs au coût de l'outil. L'utilisation d'un outillage de tournage adapté peut en réalité compenser ces dépenses et accroître la rentabilité des pièces usinées CNC.

Maximisation de la durée de vie des outils et réduction des coûts liés au temps de changement d'outils

Le choix d'un matériau d'outil et de revêtements résistants à l'usure (comme le remplacement du revêtement TiN par un revêtement AlCrN) peut doubler la durée de vie de la plaquette de 30 minutes à 60 minutes, réduisant de moitié les changements d'outils par jour.

Le temps de changement d'outil peut être réduit de 80 à 40 minutes, soit une économie de 1 760 $ par mois . Cela permet de réduire les stocks d'outils et d'éviter la pression financière.

Améliorer la précision de l'usinage et réduire les coûts de rebut et de reprise

En mettant en œuvre des outils et des paramètres de haute précision (par exemple, l'utilisation de porte-outils de qualité H6 au lieu de porte-outils standard et d'inserts PCD), le taux de rebut des pièces de qualité IT7 est réduit de 5 % à 1 %, réduisant les dépenses de reprise de 5 000 $ par mois à 1 000 $ par mois, soit une réduction de 4 000 $.

JS a aidé les clients à économiser des sommes importantes en frais de ferraille en recommandant des outils appropriés lors de la fourniture de services d'usinage CNC en ligne .

Optimiser l'adéquation des outils et des machines pour minimiser les coûts d'arrêt

Avec des outils inadaptés, les vibrations et les temps d'arrêt sont fréquents (par exemple, utiliser un outil de coupe puissant de 8 kW sur une machine de 10 kW). Une heure d'arrêt peut coûter environ 80 $. Choisir le bon outil (par exemple, des outils en carbure à force moyenne pour une machine de 10 kW) réduira les temps d'arrêt.

Comparez les coûts mensuels de différentes solutions dans le tableau ci-dessous :

FAQ

Q1 : La lame la plus chère est-elle la meilleure ?

Absolument pas. L'essentiel de « la meilleure lame » est de s'adapter à la tâche de traitement spécifique actuelle , plutôt que de simplement regarder le prix. Par exemple, l'utilisation de lames PCD coûteuses pour traiter des pièces en acier non seulement ne parvient pas à atteindre les performances, mais conduit également immédiatement à une défaillance catastrophique en raison d'une inadéquation des matériaux, entraînant des pertes de coûts et des accidents de traitement.

Q2 : Comment déterminer si la lame doit être remplacée ?

Quatre signaux clés peuvent être utilisés pour déterminer :

• Si l'usure de la surface de la lame arrière dépasse la norme.
• La rugosité de la surface du matériau traité s'est considérablement détériorée, des rayures ou des bavures apparaissant.
• Bruit anormal lors de la coupe, tel qu'un bruit de perçage.
• L’augmentation de la force de coupe se manifeste par une augmentation significative de la charge de la machine.

Q3 : Pourquoi ma nouvelle lame s'est-elle cassée rapidement ?

Outre les réglages incorrects des paramètres de coupe, les raisons les plus courantes sont de deux ordres :

• Le problème d'installation de la lame, comme les impuretés résiduelles sur la surface inférieure provoquant un ajustement lâche.
• L'usure du porte-lame et la déformation du porte-lame peuvent provoquer un serrage instable de la lame, entraînant la rupture de la lame.

Q4 : Dois-je réaffûter la lame moi-même ?

Il est fortement déconseillé de les réaffûter soi-même. Le revêtement de précision et les paramètres géométriques de ce type de lame sont traités par des professionnels en usine. Un réaffûtage endommagerait l'intégrité du revêtement et entraînerait une altération de la précision du tranchant. Après réaffûtage, l'efficacité de coupe et la résistance à l'usure de la lame sont très différentes de celles des lames neuves.

Résumé

Il n'existe pas d'outil de tournage « idéal », mais simplement « le plus adapté ». Comme pour le choix des ustensiles de cuisine, les pièces usinées CNC doivent être adaptées à vos besoins spécifiques. Un outillage de tournage adapté peut améliorer la qualité et la productivité des pièces usinées CNC, éviter des dépenses inutiles et accroître la rentabilité.

Vous recherchez toujours la solution d'outillage optimale pour votre matériau et votre utilisation ? JS est fait pour vous. Forts de plusieurs décennies d'expérience en usinage sur site, nos experts techniques vous proposent des conseils gratuits pour le choix de vos outils et des essais d'usinage afin de vous aider à trouver l'outillage le plus adapté pour un usinage fluide et efficace à chaque fois.