Maîtriser les défis du tournage dur

Le tournage dur est utilisé depuis des décennies pour rationaliser et, dans de nombreux cas, éliminer les opérations de rectification cylindrique. C'est rapide, précis et grâce à des fournisseurs d'outillage tels que Kennametal, un large assortiment d'outils de coupe prévisibles et économiques est disponible pour apprivoiser même les aciers trempés, les superalliages et les fers trempés les plus difficiles. Mais alors que l'aérospatiale, l'automobile, la production d'énergie et d'autres industries continuent de développer des métaux encore plus robustes, les fabricants d'outils de coupe doivent également évoluer avec des outils hautes performances pour s'attaquer à ces matériaux.

Meilleur de race

C'est exactement ce que Kennametal Inc. a accompli récemment avec l'introduction de KBH10, une nouvelle génération de plaquettes de tournage dur en nitrure de bore cubique polycristallin (PcBN) conçues spécifiquement pour les défis du marché exigeant d'aujourd'hui. Helmut Gremer, ingénieur senior pour la technologie d'usinage mondiale, explique que la nouvelle plaquette complète les nuances PcBN existantes KBH20 et KB5630 de Kennametal en offrant la résistance à l'usure extrême nécessaire pour transformer avec succès les métaux trempés jusqu'à 65Rc, en particulier lorsque des finitions de surface très fines sont requises.

« Nous avons constaté que de nombreux fabricants réduisent les tolérances autorisées sur les tourillons de roulement, les bagues et les pistons, les moyeux à engrenages, etc. », dit-il. « Par exemple, les tolérances dimensionnelles <4 μm ou moins sont de plus en plus courantes, tout comme les exigences de surface supérieures à Ra <0,4 μm. Cette nouvelle nuance comble l'écart pour ces clients et d'autres qui ont besoin d'une durée de vie d'outil supérieure lors de la finition de telles pièces. »

Dans un exemple, un constructeur automobile bien connu a pu plus que doubler la durée de vie de l'outil - de 150 pièces par arête à 350 pièces - lors d'une opération de surfaçage interne sur un moyeu à roulement en acier allié 5115 de 140 mm (5,5 po) de diamètre qui a été préalablement traité thermiquement à 62 HRC. Et un producteur d'arbres de transmission a obtenu des résultats similaires, augmentant la durée de vie de l'outil de 250 à 450 pièces par arête lors du tournage d'acier 58 HRC UC1 (similaire à S53) sur ses tours à tourelle verticale, tout en maintenant constamment une finition de surface de 6 Rz.

Fabriquer l'étui rigide

Dans chaque cas, des vitesses de coupe de 180 m/min ont été utilisées (590 sfm), avec des profondeurs de coupe moyennes de 0,15 mm (0,006 po) et des vitesses d'avance allant de 0,22 à 0,32 mm par tour (0,0087 à 0,013 ipr). Dans chaque cas également, le client a économisé des milliers de dollars par an en coûts d'insertion par rapport à sa solution existante, tout en réduisant considérablement les temps d'arrêt dus aux changements d'outils.

Le substrat KBH10 est complètement nouveau. Sa composition PcBN est conçue pour des vitesses de coupe jusqu'à 20 % plus élevées tout en offrant une durée de vie équivalente ou, dans certains cas, bien supérieure. Les ingénieurs de Kennametal ont souvent été en mesure d'obtenir une rugosité de surface Ra 0,2 et Rz 1, tout en maintenant systématiquement le profil et les tolérances dimensionnelles notées précédemment. Et comme la KBH10 est disponible dans plusieurs géométries et préparations d'arêtes différentes, elle devient rapidement la plaquette incontournable pour un large éventail de fabricants et leurs applications de tournage.

« Le KBH10 est parfaitement adapté aux opérations de finition fine tout en étant suffisamment robuste pour gérer les interruptions légères ou les opérations de profondeur de coupe variables », déclare Gremer. « Et parce que la pression de coupe et donc la chaleur sont réduites, l'usure en cratère et en flanc est également réduite, ce qui prolonge la durée de vie de l'outil. Il y a aussi une moindre occurrence de la couche blanche qui afflige de nombreuses opérations d'usinage de pièces dures. »

Cette dernière partie est réalisée grâce à la préparation des bords unique de KBH10. Plutôt que la cascade traditionnelle ou le rodage arrondi appliqué à pratiquement tous les outils de coupe PcBN, Kennametal a développé une forme spéciale qui est à la fois plus nette et plus libre que les solutions concurrentes, mais toujours suffisamment résistante pour résister aux rigueurs du tournage dur.

"Il y a cinq ans, personne n'était capable de générer des bords comme celui-ci, et encore moins de les mesurer", explique Gremer. « Mais grâce à des avancées assez récentes dans la métrologie et la technologie des machines-outils, nous pouvons produire de manière cohérente cette forme de rodage, qui réduit les forces de coupe passives jusqu'à 40 %. Avec le substrat plus résistant de KBH10, également nouveau, nous avons produit une plaquette qui atteint un équilibre parfait entre résistance à l'usure, dureté et tranchant."

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