Les outils de fraisage en harmonie avec les machines CNC améliorent la fiabilité

Les fraiseuses et centres d'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) ont entraîné le besoin de fraises plus performantes et universelles. Le développement d'outils de fraisage plus avancés au cours des dernières années est une réponse à cette exigence.

Dans le passé, un outil dédié ou spécial était dans de nombreux cas la seule solution efficace pour de nombreuses applications, d'autant plus que les lots étaient volumineux. Aujourd'hui, lorsqu'une plus grande flexibilité dans la production est nécessaire, de nouveaux concepts de fraises offrent des outils largement performants. La conception et la fabrication d'outils modernes ont permis de réaliser des concepts d'outils sophistiqués qui utilisent des machines-outils CNC, augmentent la production et rendent le processus d'usinage plus fiable.

Briser le moule
Les normalisations technologiques sont, bien sûr, cruciales pour la fabrication car, à travers elles, nous parlons le même langage et connaissons les limites qui s'appliquent. Mais il y a des cas où les normes interrompent réellement le rythme du développement. Il devient alors nécessaire de sortir des contraintes qui entravent l'introduction de meilleures solutions. Le développement d'outils de fraisage en est un exemple.

Les fraises et plaquettes étaient auparavant définies par les normes ISO et offraient aux utilisateurs des outils interchangeables provenant de différents fournisseurs d'outils. Mais devoir se conformer aux normes impose des limitations aux fraises et plaquettes. Les codes ISO prescrivent la forme, l'épaisseur et le cercle inscrit des plaquettes de coupe, ainsi que la taille des cartouches porte-plaquettes et des pinces à coin, ainsi que les corps d'outils qui les maintiennent. Avec seulement une portée limitée dans la conception de nuances de plaquettes, d'affûtage et de brise-copeaux, les fournisseurs d'outils et les utilisateurs adhérant aux normes ISO étaient confrontés à de sérieuses limitations technologiques et de performances.

Contrairement aux outils de fraisage de style ISO, les concepts d'outils de fraisage d'aujourd'hui offrent aux développeurs d'outils la liberté d'utiliser de nouvelles conceptions de fraises et de plaquettes. Ceux-ci peuvent être optimisés pour offrir une meilleure capacité globale pour l'usinage CNC. La sécurité de l'usinage, la précision, l'état de surface, la capacité de différentes trajectoires de coupe, les taux d'enlèvement, le porte-à-faux d'outil et l'usinage à grande vitesse sont des problèmes qui peuvent être mieux traités grâce à de nouveaux concepts de fraises.

Les outils de fraisage conceptuels d'aujourd'hui, optimisés pour les opérations et les matériaux, sont largement acceptés dans l'industrie. Environ 80 % de tous les outils de fraisage fournis par Sandvik Coromant, par exemple, sont des fraises CoroMill. Ceux-ci enlèvent le métal plusieurs fois plus rapidement et avec des forces de coupe plus petites et mieux dirigées que ce qui serait possible avec n'importe quel outil de coupe conforme à la norme ISO. Avec seulement une fraction du faux-rond typique des fraises ISO, les fraises concept maintiennent systématiquement des tolérances de composants plus étroites et développent également une usure des arêtes de coupe moins (et plus favorable). Le faux-rond axial et radial est réduit au minimum, ce qui signifie une meilleure précision des arêtes de coupe pour une finition de surface améliorée, des tolérances de pièces plus serrées et une durée de vie plus longue de l'outil. Ils répartissent également les charges d'usinage de manière uniforme pour couper plus rapidement avec moins de bruit, de vibrations et d'usure.

Ces outils conceptuels modernes offrent également la technologie nécessaire pour des vitesses de broche élevées, le fraisage à avance rapide et l'usinage de pièces dures, ainsi qu'une expansion des possibilités de fraisage à sec. Les caractéristiques de conception de CoroMill rendent l'outil conceptuel plus léger dans sa conception, nécessitant un minimum de réglage et d'entretien. Les corps de fraises rigides et précis sont usinés à partir d'acier pré-durci avec des plaquettes situées avec précision dans les fraises qui offrent un choix de différents pas de dents pour s'adapter aux applications.

Vérité et conséquences
Les conséquences de l'utilisation d'outils de fraisage obsolètes peuvent être considérables pour l'économie de l'usinage ainsi que pour la sécurité de la production. Les ateliers d'usinage qui transportent et utilisent des fraises qui ne font pas partie des développements de concepts plus récents perdent considérablement leur capacité à être compétitifs dans la fabrication. Investir dans des centres d'usinage sophistiqués et d'autres machines à broches rotatives pour le fraisage sans mettre continuellement à jour les outils de fraisage et les plaquettes ne fait que la moitié du chemin.

Avec les progrès de la technologie des outils de coupe et des capacités d'usinage CNC, il existe un potentiel croissant pour les fabricants qui utilisaient jusqu'à présent des fraises, des outils d'alésage ou des outils spéciaux obsolètes. Souvent, ces outils sont spécifiquement conçus ou appliqués pour certaines coupes sur un composant ou une famille de composants. Cela signifie que lorsqu'il s'agit d'outils rotatifs dans les centres d'usinage, un outil séparé est nécessaire pour chaque dimension d'un composant.

L'utilisation d'outils spécifiquement dimensionnés remonte en partie à l'époque où les opérations de fraisage et d'alésage étaient toutes effectuées dans des fraiseuses ou des machines spéciales avec une capacité d'axe limitée. En particulier pour l'usinage intérieur, un outil devait être mis à disposition pour chaque diamètre, face, chanfrein et gorge, même lorsque la variation n'était que de quelques millimètres. Une certaine flexibilité limitée pourrait parfois être intégrée grâce à l'utilisation de sièges d'insert réglables dans les cartouches.

Avec la plus grande disponibilité des centres d'usinage CNC multi-axes, le mouvement de l'outil n'est plus une limitation. En effet, il offre la possibilité d'utiliser un seul outil pour plusieurs, voire la totalité, des différentes coupes nécessaires. La facilité de programmation de diverses trajectoires d'outils et l'utilisation de méthodes telles que la rampe et l'interpolation circulaire, signifie qu'un outil flexible et plus largement capable peut être appliqué, les variations dimensionnelles sur le composant n'étant qu'un simple ajustement de programme.

Augmentation du temps de production avec moins d'outils
Un constructeur européen de véhicules tout-terrain a bénéficié de l'application de fraises de conception moderne dans une ligne FMS composée de centres d'usinage horizontaux. La ligne usine différents types de carters pour essieux pour chargeuses sur pneus. Dans le cadre d'un grand projet d'efficacité visant à améliorer les performances de fabrication des composants des groupes motopropulseurs, un objectif particulier était d'améliorer l'usinage des carters latéraux grâce à une productivité accrue.

Auparavant, la ligne FMS utilisait des outils d'alésage spéciaux pour usiner les différentes tailles des carters latéraux en fonte. Chaque composant a plusieurs diamètres internes et faces différents qui sont usinés. Dans l'analyse d'usinage qui a eu lieu, il a été reconnu que les fraises conceptuelles pourraient remplacer plusieurs des outils d'alésage précédents en n'étant pas spécifiques aux tailles d'alésage, etc. Une fraise à bord long de plus petit diamètre pourrait, par exemple, être utilisée pour interpoler, et donc usiner, une gamme de tailles d'alésage. Pour qu'une dimension différente soit usinée, il suffit d'un changement de programme. Les fraises sont, en tant que telles, universelles pour diverses dimensions et opérations.

Les opérateurs voient également le nouveau niveau de sécurité des processus comme un grand avantage dans leur travail, ainsi que la facilité et la fiabilité avec lesquelles le réglage et la maintenance des outils sont effectués. Le serrage de la plaquette est facile grâce à la vis centrale utilisée dans les fraises CoroMill. Le bon couple est obtenu grâce à la clé torx fournie. Il s'agit d'un petit mais important point vers la réalisation de la sécurité des processus.

Les résultats de la mise à niveau de l'usinage avec les fraises concept CoroMill, avec accouplements intégrés Coromant Capto, comprenaient une réduction du temps de cycle d'usinage de 25 %, la réduction du nombre d'outils de 50 % et un niveau de sécurité de processus plus élevé. La nouvelle méthode d'usinage a également réduit les configurations de composants dans la machine. On estime que 10 % supplémentaires du temps de production ont été rendus disponibles grâce aux améliorations de l'usinage.