Qu'est-ce que le brochage ? - Processus, travail et types

Qu'est-ce qu'un brochage ?

Le brochage est un processus d'usinage dans lequel un outil tranchant, trempé et denté enlève de la matière d'une pièce de manière cohérente, continue et précise. Le processus de brochage utilise un outil avec des dents surélevées de différentes tailles qui découpent avec précision une quantité spécifiée de matériau à chaque passage sur la pièce.

En brochage, l'outil multi-coupe se déplace tandis que la pièce reste statique, ou la pièce se déplace alors que l'outil est statique. Dans certains cas, il peut y avoir une rotation relative entre l'outil et la pièce. Le processus de brochage peut être interne par le centre de la pièce ou externe sur la surface de la pièce.

Le brochage est un processus d'usinage qui utilise un outil denté, appelé broche, pour enlever de la matière. Il existe deux principaux types de brochage :linéaire et rotatif. Dans le brochage linéaire, qui est le processus le plus courant, la broche passe linéairement contre une surface de la pièce pour effectuer la coupe.

Les broches linéaires sont utilisées dans une machine à brocher, qui est également parfois abrégée en broche. Dans le brochage rotatif, la broche est tournée et enfoncée dans la pièce pour couper une forme axisymétrique.

Une broche rotative est utilisée dans un tour ou une machine à vis. Dans les deux procédés, la coupe est réalisée en un seul passage de la broche, ce qui la rend très efficace.

Le brochage est utilisé lorsqu'un usinage de précision est requis, en particulier pour les formes irrégulières. Les surfaces couramment usinées comprennent les trous circulaires et non circulaires, les cannelures, les rainures de clavette et les surfaces planes.

Les pièces à usiner typiques comprennent les pièces moulées de petite à moyenne taille, les pièces forgées, les pièces de machines à vis et les pièces embouties. Même si les broches peuvent être coûteuses, le brochage est généralement préféré aux autres processus lorsqu'il est utilisé pour des cycles de production en grande quantité.

Les broches ont la forme d'une scie, sauf que la hauteur des dents augmente sur la longueur de l'outil. De plus, la broche contient trois sections distinctes :une pour l'ébauche, une autre pour la semi-finition et la dernière pour la finition.

Le brochage est un processus d'usinage inhabituel car l'avance est intégrée à l'outil. Le profil de la surface usinée est toujours l'inverse du profil de la broche. La montée par dent (RPT), également connue sous le nom de pas ou avance par dent, détermine la quantité de matière enlevée et la taille du copeau.

La broche peut être déplacée par rapport à la pièce ou vice versa. Étant donné que toutes les fonctionnalités sont intégrées à la broche, aucun mouvement complexe ou main-d'œuvre qualifiée n'est nécessaire pour l'utiliser. Une broche est en fait une collection d'outils de coupe à un seul point disposés en séquence, coupant les uns après les autres; sa coupe est analogue aux multiples passages d'un shaper.

Qu'est-ce que le processus de brochage ?

Le processus de brochage varie selon que le brochage de surface ou interne est utilisé. Le brochage de surface est l'opération la plus simple car une surface agit sur l'autre.

Par exemple, soit l'outil de brochage reste immobile et la pièce est déplacée contre lui, soit la pièce est immobile et la broche est déplacée contre elle.

Le brochage interne n'est pas si simple. Pour l'utilisation d'une broche interne, la pièce doit être fixée en place avec un support de travail, qui sert également de support pour la machine à brocher. Ensuite, à l'aide de l'élévateur de la machine, la broche est abaissée dans la pièce.

Ensuite, l'extracteur de la machine saisit le pilote de la broche, puis lorsque l'élévateur libère le suiveur, l'extracteur tire la broche entièrement à travers la pièce. Enfin, la pièce est retirée et la broche se réengage avec l'élévateur.

Quelles sont les utilisations du brochage ?

Il existe une pléthore d'utilisations pour les broches. En fait, vous avez probablement vu des types de brochage dans les outils à main, les appareils électroménagers, la plomberie, la conception automobile, l'équipement agricole et diverses autres applications militaires et industrielles.

Cependant, l'utilisation principale du brochage est dans la production de pièces à grand volume qui nécessitent des coupes précises, répétitives et complexes. Bien que le processus de brochage puisse être utilisé pour une variété d'applications, les meilleurs matériaux à utiliser sont ceux dont la dureté est comprise entre 26 et 28 Rockwell C.

Cependant, de nombreuses sociétés de production ont connu du succès en utilisant des matériaux jusqu'à une dureté de 32 Rockwell C.

Comment prendre soin de vos broches ?

Lorsque vous recevez une nouvelle broche, elle est probablement bonne pour au moins 8 000 coupes. Cependant, si la broche est entretenue et régulièrement affûtée, vous pouvez augmenter cette estimation initiale à près de 60 000 coupes ou plus.

Les broches sont des pièces coûteuses, dont certaines coûtent environ 2 000 $ ou plus, et bien que les 8 000 coupes estimées puissent convenir aux petites opérations, toutes les entreprises ne peuvent pas se permettre de remplacer ces outils aussi fréquemment.

Par conséquent, après avoir coupé 3 000 pièces, il peut être utile d'envoyer vos broches pour qu'elles soient affûtées et reconditionnées afin de prolonger l'utilité des broches et de réduire les coûts de production globaux. Si vous avez remarqué qu'il y a une augmentation de la force nécessaire pour couper vos pièces, votre broche peut avoir besoin d'être affûtée.

Types de machines à brocher

Voici quelques types de machines à brocher à considérer :

• Brochement horizontal
• Brochement vertical
• Brochage interne
• Brochement externe
• Brochement rotatif
• Brochage linéaire

1. Machine à brocher horizontale

Les machines à brocher horizontales utilisent la méthode de type traction pour le brochage de la pièce et sont utilisées pour le brochage intérieur et extérieur. Une machine horizontale a un lit, un pilote de broche et un mécanisme d'entraînement.

Les broches principales d'une machine horizontale sont les rainures de clavette, les cannelures, les fentes, les trous ronds et les formes intérieures. Bien que les machines horizontales prennent de la place au sol, elles sont parfaites pour les longues broches et les pièces lourdes.

2. Machine à brocher verticale

Une machine à brocher verticale pousse ou tire l'outil de brochage, le brochage par poussée étant le type le plus courant. La conception et la configuration des machines verticales leur permettent d'effectuer de multiples opérations puisqu'il est facile de passer une pièce d'une machine à l'autre.

Les trois types de machines verticales sont push down, pull up et pull down. La conception pull-up est la plus populaire. Les machines à brocher verticales peuvent être alimentées par un entraînement hydraulique ou électromécanique; l'hydraulique est la plus populaire et la plus économique.

3. Machine à brocher de surface

Une machine à brocher de surface enlève le matériau d'accès de la surface d'une pièce. L'outil de coupe passe sur la pièce pour produire des surfaces planes ou profilées. La caractéristique unique d'une machine à brocher de surface est que l'outil de coupe est fixé à un vérin qui est forcé le long de la pièce à usiner.

Le vérin peut se déplacer horizontalement ou verticalement selon la conception de la machine. Il est possible qu'une machine à brocher de surface ait deux vérins; c'est ce qu'on appelle le brochage duplex.

4. Machine à brocher en continu

Dans le brochage continu, la pièce est constamment en mouvement tandis que la broche est maintenue immobile. Le mouvement peut être droit, horizontal ou circulaire.

Avec le brochage continu horizontal, les pièces sont chargées sur un dispositif monté sur une chaîne. Le brochage continu est utilisé pour couper des pièces similaires en même temps.

5. Machine à brocher rotative

Le brochage rotatif est différent des autres formes de brochage et est connu sous le nom de brochage oscillant. C'est une méthode de précision pour produire des formes polygonales internes en interne ou en externe. En brochage rotatif, l'outil de coupe est placé à un angle de 1o par rapport à l'axe de la pièce; cela provoque la coupe de la broche avec un effet de ciselage ou de festonnage.

Le brochage rotatif peut être complété avec un tour ou une fraiseuse à l'aide d'une machine à broche horizontale ou verticale où la broche peut tourner librement. Les formes pouvant être créées à l'aide du brochage rotatif comprennent les hexagones, les carrés, les dentelures, les rainures de clavette, les développantes, les cannelures, les engrenages droits, les chiffres et les lettres.

6. Tourner la machine à brocher

Les machines à brocher tournantes sont utilisées pour la coupe circulaire, linéaire et en spirale où les surfaces nécessitent une finition élevée. L'outil a plusieurs inserts pour enlever le matériau en faisant tourner le vilebrequin entre les centres. Les composants d'une tour-brocheuse sont capables de finition ou d'ébauche. Le type de machine détermine l'outil.

Les plaquettes d'ébauche et leurs segments dépendent des exigences du taux d'enlèvement de matière. Les segments de finition ont des cartouches réglables, idéales pour produire des tolérances serrées.

7. Brochage CNC

Les machines à commande numérique par ordinateur (CNC) peuvent être utilisées pour le processus de brochage en raison des récents développements technologiques. Les pièces peuvent être brochées en utilisant les processus rotatifs ou linéaires en une seule étape. Les entreprises de brochage ont conçu des outils, des corps d'outils et des porte-outils pouvant être inclus dans le processus CNC.

Le brochage CNC a des outils de brochage à plaquettes indexables et des porte-outils. Les porte-outils spéciaux permettent d'avoir plusieurs inserts spécialisés. Les broches CNC comprennent les broches rotatives ou oscillantes, les poinçons, les rainures de clavette, les cannelures, les polygones et les dentelures, pour n'en nommer que quelques-unes.

Avantages du brochage

• Taux de production très élevé supérieur au fraisage, rabotage, alésage etc.
• Haute précision dimensionnelle et de forme et finition de surface du produit.
• Ébauche et finition en un seul coup de la même fraise.
• Ne nécessite qu'un seul mouvement de coupe, ce qui simplifie la conception, la construction, le fonctionnement et le contrôle.
• Extrêmement adapté et économique pour la production de masse.
• Pas besoin d'expertise.
• Face finie remarquable.
• Temps de cycle court avec une grande précision.
• Peu de compétence est requise pour effectuer une opération de brochage.
• Le brochage peut être utilisé pour la finition de surface interne ou externe.
• Une tolérance de +-0,0075 mm et une finition de surface d'environ 0,8 microns peuvent être obtenues dans ce procédé.
• Le fluide de coupe peut être facilement appliqué là où il est le plus efficace car une broche a tendance à aspirer le fluide dans la coupe.

Inconvénients du brochage

• Seuls les trous traversants et les surfaces peuvent être usinés.
• Utilisable uniquement pour les coupes légères.
• La vitesse de coupe ne peut pas être élevée.
• Les défauts ou dommages de la broche affectent gravement la qualité du produit.
• La conception, la fabrication et la restauration des broches sont difficiles et coûteuses.
• Une broche séparée doit être achetée et utilisée chaque fois que la taille, la forme et la géométrie de la tâche changent.
• Économique uniquement lorsque le volume de production est important.
• Une très grande pièce ne peut pas être broyée.
• Coût élevé de l'outil.
• Le brochage ne peut pas être utilisé pour l'enlèvement d'une grande quantité de matière.
• Les pièces à broder doivent pouvoir être supportées par la rigidité et doivent pouvoir résister aux forces qui s'établissent lors de la coupe.