10 géométries essentielles de foret CNC que tout machiniste doit maîtriser

Un foret CNC possède de nombreuses caractéristiques et géométries qui impactent directement la performance, la productivité et la durée de vie de l'outil dans le matériau spécifique usiné. Il est important de comprendre les différentes géométries d'un foret pour s'assurer non seulement de reconnaître comment elles affectent une application, mais aussi quelles géométries rechercher lors de la sélection de votre prochain foret. Pour un succès continu, un machiniste doit connaître tous les aspects entrant dans la géométrie d'un foret CNC.

1. Angle de pointe

Cette géométrie de foret fait référence à l'angle du tranchant du foret. À mesure que l'angle de pointe augmente sur un foret, les forces radiales diminuent, faisant de la taille de l'angle un facteur majeur dans le type de matériau pour lequel le foret est optimisé et les types d'applications à réaliser. Plus l'angle de pointe est petit, mieux il performera dans les applications de perçage traversant. C'est parce que l'angle plus petit réduit les forces axiales, permettant à moins de copeau d'être poussé hors et plus de coupe de se produire.

Angle de pointe 118° et 120°

De nombreux machinistes optent pour cet angle lors de l'usinage de matériaux mous et collants.

Angle de pointe 135°

Cette taille d'angle de pointe est un excellent choix pour l'usinage de l'aluminium et des aciers inoxydables.

Angle de pointe 140°

Cette taille d'angle de pointe plus grande est excellente pour l'usinage des aciers.

Angle de pointe 150°

Les grands angles sont souvent utilisés pour les applications de pré-perçage (spotting), mais l'angle optimal de pré-perçage est déterminé par la taille de l'angle du foret final utilisé. Sélectionner le bon foret de pré-perçage est essentiel pour éliminer le risque de déviation du foret et assurer un produit final plus précis. Apprenez quel angle de pointe utiliser pour votre prochain travail de perçage dans ce guide approfondi.

2. Arête de ciseau et arêtes de coupe

Bien que l'arête de ciseau d'un foret CNC ne fournisse aucune action de coupe, elle est responsable du centrage du foret, car elle extrude le matériau vers les arêtes de coupe. Les arêtes de coupe peuvent alors commencer le processus de production de copeaux, qui remontent ensuite le long des goujures du foret.

3. Goujures

La partie la plus reconnaissable d'un foret est ses goujures. Ce sont les gorges profondes qui permettent l'évacuation des copeaux. Quand on pense à un foret, on imagine probablement un foret à goujures hélicoïdales. Ces goujures hélicoïdales complètent l'angle de pointe, l'arête de ciseau et les arêtes de coupe. Elles fonctionnent comme un système d'ascenseur pour soulever les copeaux hors du trou, permettant une excellente évacuation. Elles fonctionnent bien dans la plupart des types de matériaux et offrent une bonne qualité de trou.

4. Angle d'hélice

L'angle d'hélice est l'angle formé par le bord d'attaque de la goujure avec un plan contenant l'axe du foret. La fonction principale de l'angle d'hélice est de transférer les copeaux hors du trou et un angle spécifique est pertinent au type de matériau usiné et à l'application particulière.

Hélice faible

Une hélice faible de 12° – 22° est recommandée pour des matériaux comme la fonte, le laiton et les aciers trempés. Dans ces matériaux « à copeaux courts », les copeaux se déplacent plus librement, et le liquide de refroidissement fournit suffisamment d'assistance pour évacuer correctement les copeaux hors du trou.

Hélice moyenne

Les angles d'hélice les plus largement utilisés sont moyens car ils fournissent une évacuation de copeaux optimale et de la rigidité au foret. Les angles d'hélice moyens varient de 28° – 32° et sont recommandés pour toute application de perçage à usage général.

Hélice forte

Un angle d'hélice fort de 34° – 38° est recommandé pour les matériaux à copeaux longs tels que les matériaux non-ferreux plus tendres comme le laiton, l'aluminium et les plastiques. Les forets à hélice forte sont également bénéfiques dans les applications de perçage profond car les copeaux peuvent s'évacuer plus facilement.

5. Épaisseur d'âme (Cœur)

L'âme est la section centrale du corps du foret, qui relie les deux goujures. L'épaisseur de l'âme détermine la résistance à la torsion d'un foret. Un foret avec un diamètre d'âme plus grand aura plus de résistance à la torsion qu'un foret avec un diamètre d'âme plus petit.

L'épaisseur d'âme appropriée est déterminée par le type de matériau à usiner. Les matériaux à copeaux longs nécessiteront un foret avec une épaisseur d'âme plus petite pour fournir un dégagement adéquat pour l'évacuation des copeaux. Lors du perçage de matériaux à copeaux courts comme la fonte, l'âme du foret peut être augmentée pour une résistance additionnelle.

6. Chanfrein d'arête

Un chanfrein ou rayon d'arête est souvent ajouté pour éliminer l'arête vive à l'intersection des goujures et du diamètre extérieur d'un foret. Cela aide à éliminer l'éclatement de matière à la sortie d'un trou, tout en aidant à réduire la taille des bavures d'entrée et de sortie. Cette caractéristique est également largement connue pour prolonger significativement la durée de vie de l'outil.

7. Bague de guidage (Margin) de foret

La/les bague(s) de guidage sont la/les surface(s) le long du diamètre extérieur du foret qui fournissent de la stabilité au trou car elles supportent les forces radiales dirigées radialement par la pointe du foret.

Taille de la bague de guidage

La taille de la bague de guidage déterminera la qualité globale du trou. Des bagues larges stabiliseront mieux le foret, maintiendront une tolérance de diamètre de trou plus serrée et amélioreront la circularité du trou. Des bagues étroites réduisent le frottement et la chaleur, éliminent l'écrouissage, atténuent la bordure rapportée, et fournissent une meilleure durée de vie d'outil.

Nombre de bagues de guidage

Le nombre de bagues de guidage sur un foret est généralement déterminé par le type de trou usiné. Les forets à bague unique sont très courants dans les trous non interrompus. Les forets à double ou triple bagues sont courants dans les trous interrompus ou croisés. Plus il y a de bagues, meilleure est la guidance pour aider le foret à rester droit à travers les coupes interrompues, trous croisés, et surfaces de sortie irrégulières ou inclinées. Bien que l'ajout de bagues fournisse ces avantages pour les coupes de style irrégulier, elles augmentent aussi le frottement, ce qui cause plus de chaleur. Cela accélère l'usure, réduisant la durée de vie de l'outil.

8. Terrain (Land) d'un foret

Le terrain est la partie externe du corps du foret entre deux goujures adjacentes. La largeur du terrain déterminera combien de force de torsion un foret peut supporter avant une défaillance catastrophique. Plus le terrain est petit, plus il y a d'espace pour les copeaux, produisant moins de résistance à la torsion. Plus le terrain est grand, moins il y a d'espace pour les copeaux, fournissant plus de résistance à la torsion.

9. Canaux de liquide de refroidissement traversant

Non seulement les canaux de liquide de refroidissement traversant offrent à toute application de perçage une multitude d'avantages, mais ils sont aussi hautement recommandés pour les profondeurs de trou dépassant 4xD (4 fois le diamètre). Les forets à refroidissement traversant permettent des capacités de vitesse et d'avance plus élevées, une lubrification accrue, un meilleur contrôle des copeaux, une finition de surface améliorée, et une durée de vie d'outil prolongée.

10. Queue

La queue est une géométrie de foret très importante mais souvent négligée car c'est le mécanisme d'entraînement et ce qui est monté dans un porte-outil. Il est essentiel que la queue soit tenue à une tolérance de diamètre appropriée et que des considérations soient faites selon le porte-outil utilisé. Par exemple, une queue avec une tolérance h6 est essentielle quand un porte-outil à retrait thermique (shrink fit) est utilisé.

Apprendre les différentes géométries d'un foret CNC peut grandement vous aider à vous assurer que vous sélectionnez le bon foret pour votre prochain travail, tandis que comprendre les fonctions de ces caractéristiques vous permettra de dépanner tout problème d'usinage potentiel que vous pourriez rencontrer dans vos futures applications de perçage CNC.

L'équipe d'ingénieurs de Harvey Performance Company travaille ensemble pour s'assurer que chacun de vos défis d'usinage — de la sélection d'outil et support d'application à la conception de l'outil personnalisé parfait pour votre prochain travail — est résolu avec une solution réfléchie et complète.