Choisir les meilleurs plaquettes d'outils CNC pour l'usinage de l'aluminium

L'aluminium est abondamment disponible et convient à une utilisation dans diverses industries. Ce métal non ferreux, facile à usiner, possède des caractéristiques structurelles et chimiques souhaitables qui en font un matériau de choix pour différentes applications. En tant que matériau léger et peu dense, l'usinage de pièces en aluminium peut être une tâche ardue.

Paradoxalement, ces caractéristiques font de l'aluminium un matériau parfait pour le prototypage rapide et la production de masse à l'aide de machines CNC. L'usinabilité des différents grades de pièces en aluminium (coulé ou forgé) dépend de l'efficacité des machines CNC et des outils qui les accompagnent. Avec des taux d'usinabilité élevés, les équipes de production peuvent compenser les coûts grâce à des stratégies de production de masse structurées.

La productivité maximale des pièces CNC en aluminium peut être atteinte en optimisant le logiciel adopté pour des machines CNC spécifiques, en automatisant l'indexation des outils et en dimensionnant correctement les broches CNC. Le moyen le plus simple pour les équipes de production d'améliorer la qualité des pièces CNC en aluminium est la sélection des bons outils d'usinage et/ou plaquettes.

Comment sélectionner une plaquette d'usinage pour pièces CNC aluminium ?

Les plaquettes désignent les arêtes de coupe amovibles qui sont vissées sur le corps de l'outil de coupe pour être serrées sur le porte-outil d'une machine CNC. Les plaquettes peuvent être serrées sur l'outil à l'aide de vis ou d'adhésifs appropriés. Elles sont couramment utilisées en usinage pour le prototypage rapide et la production de masse de pièces CNC en aluminium. Les plaquettes sont plus adaptées à l'usinage de diamètres plus importants de pièces en aluminium, peuvent gérer des avances plus élevées et des coupes plus profondes.

Géométries des plaquettes

L'objectif ultime de l'usinage est de produire des pièces optimales répondant aux exigences de conception ou spécifiques au client. Les spécifications peuvent concerner l'épaisseur de la pièce, la capacité de charge et les dimensions. Les machines CNC peuvent gérer diverses tailles et formes de pièces en aluminium grâce à un séquençage et une manipulation efficaces des outils. Une production accrue nécessite l'utilisation d'outils de coupe à plaquettes indexables. De tels outils permettent aux opérateurs de changer les plaquettes lorsque nécessaire, permettant des opérations d'usinage multiples et automatisées sur les pièces en aluminium. Les plaquettes d'outils CNC offrent des arêtes de coupe variées utilisables pour des opérations de post-traitement comme le polissage et le rectifiage sur pièces en aluminium. La performance d'une plaquette dans un environnement d'usinage pour pièces CNC aluminium dépend de la forme de la plaquette, de l'angle de dépouille et de l'angle de rake.

Forme de la plaquette

Les outils pour pièces CNC aluminium possèdent des géométries spécifiques qui affectent la qualité du produit final. Les plaquettes sont disponibles en différentes formes adaptées à des porte-outils CNC spécifiques. Les plaquettes pour aluminium existent en forme de diamant, ronde, triangulaire et carrée. Une meilleure qualité de pièce peut être obtenue en adoptant une plaquette à angle aigu. Par exemple, une plaquette à 30°-35° sera préférable pour l'usinage de surface à grande vitesse d'une pièce en aluminium forgé. L'utilisation d'une plaquette en forme de diamant pour une opération de tournage sur aluminium forgé donnera une finition de surface de haute qualité.

L'usinage CNC de pièces en aluminium coulé nécessitera quant à lui l'adoption de plaquettes à forme ronde pour une meilleure qualité. L'aluminium coulé est plus rugueux à l'extérieur ; l'adoption d'outils tranchants pour son usinage entraîne une mauvaise finition de surface. Les formes de plaquettes affecteront les paramètres CNC tels que les avances, les profondeurs de coupe et les dégagements d'outils. Les formes plus tranchantes nécessiteront des avances plus faibles et des dégagements plus importants.

Angle de rake et angle d'approche

L'angle de rake est l'angle entre la pointe de l'outil de coupe par rapport à la pièce serrée sur une machine CNC. L'angle peut être positif ou négatif selon la position de la plaquette. Lors de l'usinage de pièces en aluminium, un angle de rake positif est recommandé. Comme l'aluminium est un matériau tendre, la résistance à la coupe doit être minimisée tout au long des cycles de production.

L'accumulation de copeaux autour de l'outil lors de l'usinage d'une pièce en aluminium nuit également à la qualité du produit final. Un angle de rake positif assure une évacuation efficace des copeaux. Il contribue au contrôle de la température en réduisant la température de coupe. Ce facteur fournit un environnement d'usinage ample pour les pièces en aluminium ainsi qu'une amélioration de la durée de vie de la plaquette.

Les opérations de fraisage ne reposent pas sur l'angle de rake. Lors du fraisage sur pièces CNC aluminium, l'angle d'approche définit la relation entre la pièce et la position de l'outil sur le porte-outil. En raison de l'usinabilité de l'aluminium, un angle d'approche de 90° est adopté. Cet angle permet à l'opérateur d'effectuer plusieurs procédures de fraisage sur la pièce en aluminium, y compris le fraisage de face, de rainure et d'épaulement.

Angle de dépouille

C'est un autre paramètre définissant la relation entre un outil et une pièce serrée sur une machine CNC. La relation est définie avec la plaquette comme point de référence. Comme l'angle de rake, l'angle de dépouille est soit positif, soit négatif.

Lors de l'usinage de pièces CNC aluminium, que ce soit pour le prototypage rapide ou la production de masse, il est conseillé d'adopter un angle de dépouille positif. L'utilisation de plaquettes indexables permet aux opérateurs de modifier les angles de dépouille. Des angles de dépouille entre 20° et 30° offrent de meilleures finitions de surface des pièces en aluminium.

Brise-copeaux pour aluminium

L'usinage à grande vitesse de pièces en aluminium peut être entravé par l'accumulation de copeaux. Souvent, les copeaux sont de nature collante et posent un défi pour la gestion de l'espace d'usinage sur la surface CNC. La conception des brise-copeaux pour machines CNC repose fortement sur les angles de rake et de dépouille.

Pour la production de masse de pièces CNC aluminium, un brise-copeaux aigu et large est recommandé. Un brise-copeaux large permet l'évacuation de copeaux de tailles variables. Des traces de copeaux dans les opérations d'usinage à grande vitesse sur pièces en aluminium affectent la qualité globale du produit. Des opérations comme l'alésage et le perçage nécessitent une expulsion quasi parfaite des copeaux depuis le bord de l'outil de coupe et la surface usinée.

Une accumulation massive de copeaux d'aluminium sur la surface de la pièce ne se traduit pas seulement par une mauvaise finition de surface, mais aussi par une durée de vie raccourcie des outils CNC.

Problèmes techniques associés aux plaquettes pour l'usinage CNC aluminium

Le problème le plus évident avec les plaquettes utilisées pour l'usinage CNC aluminium est le built-up edge (arête rapportée). Cela se produit lorsque le métal usiné s'accumule vers la face de rake/de coupe de la plaquette. Cette accumulation affaiblit l'arête de coupe de l'outil, entraîne une mauvaise finition de surface et réduit significativement la durée de vie de l'outil de coupe. Le problème peut être résolu en utilisant des outils plus tranchants, en appliquant des vitesses d'opération CNC appropriées et en utilisant un fluide de coupe adapté sur les surfaces usinées.

L'évacuation des copeaux tend à être plus lente avec des outils arrondis pour l'usinage à grande vitesse de pièces CNC aluminium. Le problème peut être corrigé en utilisant un brise-copeaux efficace doté de surfaces de collecte avec des dégagements suffisants.