Comment le CBN et le PCD sans liant de Sumitomo établissent de nouvelles normes pour les outils de coupe

Avec des travaux d'usinage difficiles nécessitant parfois plusieurs changements d'outils, un outil durable qui prolonge la durée de vie de l'outil est hautement souhaitable. Voici comment les outils CBN sans liant et PCD sans liant de Sumitomo offrent des options de coupe difficiles et durables pour travailler avec des matériaux difficiles à couper.

Sumitomo s'est toujours engagé à moderniser ses gammes de produits.

Le dernier produit de ses efforts de recherche et développement est un ensemble d'outils de coupe qui offrent à l'utilisateur final une plus grande polyvalence lors de l'usinage de matériaux difficiles à couper, tels que les alliages de titane.

Les ingénieurs de Sumitomo ont réussi à créer des outils CBN (nitrure de bore cubique) et PCD (diamant polycristallin) sans liant.

Ces produits se lient directement aux particules de niveau nanométrique ou submicronique sans utiliser de matériaux liants métalliques. Cette technologie "sans liant" est plus dure et a une meilleure conductivité thermique que le CBN/PCD conventionnel, permettant une plus grande efficacité et offrant un grand avantage pour les machinistes qui apprécient la productivité, la durée de vie de l'outil et la polyvalence.

"Le client demande toujours un outil qui durera plus longtemps, offrira une meilleure finition et coûtera moins cher", déclare George Schendel, ingénieur d'application chez Sumitomo Electric Carbide.

"Donc, cela a toujours été un objectif des développeurs de produire un produit sans liant parce qu'ils pensaient qu'il y aurait des avantages", ajoute-t-il. "Le liant est un maillon faible dans le matériau de l'outil de coupe, mais personne n'a jamais été capable de le faire jusqu'à ce que nos scientifiques proposent la solution actuelle."

La science du CBN et du PCD sans liant

Dans le cadre d'un processus nouvellement développé, les ingénieurs de Sumitomo ont développé de petits grains cristallins de carbone qui peuvent être disposés de manière compacte et sont 100 fois plus petits que les tailles de grains précédentes. Ces grains sont directement liés les uns aux autres, sans aucun matériau liant entre eux, offrant un degré de dureté très élevé.

« La méthode traditionnelle d'utilisation d'un liant métallique introduit une impureté dans le tranchant. Ainsi, lorsque le produit est fabriqué sans liant, vous avez un tranchant très pur, et il dure plus longtemps, et il peut donc être très rentable pour l'utilisateur », déclare Schendel.

Lorsque nous frittons le matériau, les réseaux cubiques entre ces minuscules grains s'entrelacent et la taille des grains augmente réellement; ils se transforment en grains plus gros qui sont encore beaucoup plus petits que ce que nous fournissons dans nos autres produits conventionnels, mais ces grains se lient les uns aux autres et l'entrelacement du réseau cubique devient très fort », explique Schendel.

Il explique que l'objectif ultime pour ce type d'outil de coupe est qu'il soit dur. Ainsi, lorsqu'un liant est utilisé dans des outils conventionnels pour synthétiser un matériau, il affaiblit la liaison entre les grains de matériau, ce qui signifie qu'il y a un endroit où l'insert de l'outil peut échouer et le tranchant peut perdre sa forme, ce qui signifie également qu'il ne peut pas fonctionner. plus.

"En n'utilisant pas de liant, nous rendons le lien entre les grains plus fort que le grain lui-même, ce qui améliore les propriétés du matériau de coupe", explique Schendel.

Applications de matériaux sans liant

Les deux produits sans liant de Sumitomo sont :

CBN sans liant (NCB100) :

• Idéal pour la finition à haut rendement des alliages de titane, des alliages de cobalt-chrome, du carbure cémenté et d'autres matériaux difficiles à couper.
• L'outil offre également une précision dimensionnelle inégalée et une rugosité de surface réduite, ainsi qu'une durée de vie de l'outil considérablement améliorée, ce qui se traduit par une rentabilité optimale.

PCD sans liant (NPD10/DA90) :

• Idéal pour l'usinage de finition du carbure et des matériaux durs et cassants, principalement le carbure de tungstène et le carbure cémenté.
• Conserve une excellente précision dimensionnelle sur de longues périodes.
• Permet un usinage de haute précision du carbure avec du diamant nano-polycristallin, qui présente une excellente résistance à l'usure.
• Réduit considérablement le nombre de fois où l'outil doit être indexé par rapport aux outils diamantés précédents, améliorant ainsi l'efficacité du travail et réduisant le coût total.

Comme indiqué ci-dessus, le CBN est très utile pour le titane et les alliages de titane, tandis que le PCD est utilisé pour les matériaux durs et cassants tels que le carbure de tungstène et le carbure cémenté, que la plupart des gens meulent maintenant.

"Vous pouvez couper une fraise en bout en carbure avec l'arête de coupe PCD sans liant NPD10, et certains fabricants de moulage sous pression l'utilisent pour les poinçons en carbure, tandis que les entreprises qui fabriquent des cavités de lentille ou des moules de lentille l'utilisent pour couper la cavité réelle de la lentille", Schendel dit. "Normalement, vous auriez dû utiliser le meulage pour fabriquer ce bloc, mais maintenant nous pouvons faire des coupes directes."

Parce que la nouvelle technologie sans liant permet une bien meilleure durée de vie de l'outil, elle augmente le débit pour l'utilisateur final, ce qui est significatif, explique Schendel.

« En raccourcissant le temps de cycle, un fabricant peut exécuter ses opérations plus rapidement et peut fabriquer plus de pièces par jour, ce qui augmente ses bénéfices », dit-il. "Ou un atelier peut terminer plus rapidement une petite série d'unités afin que la machine soit disponible pour le travail suivant, de sorte qu'il recevra plus de pièces chaque année, ce qui est toujours un gros plus."

Et lorsque les ateliers sont plus productifs, ils n'ont pas besoin d'autant d'opérateurs de machines, ajoute-t-il :"Donc, s'ils ont du mal à trouver des travailleurs maintenant, cet outil les aide en leur permettant de produire plus avec moins de personnel."

Avantages pour l'aérospatiale et les industries médicales

Les outils CBN et PCD sans liant ont des utilisations dans des industries spécifiques.

Par exemple, les outils CBN sans liant sont principalement utilisés dans les industries aérospatiale et médicale. L'aérospatiale utilise beaucoup de titane et d'alliages de titane. Les industries médicales utilisent également du titane et du chrome-cobalt pour des éléments tels que les articulations du genou et de la hanche.

Étant donné que la production de pièces pour ces industries peut être coûteuse, la réduction du coût par pièce grâce aux performances de l'outil peut aider ces clients à réaliser des économies globales.

Le test de coupe dans le tournage d'alliages de titane avec le CBN sans liant NCB100 de Sumitomo a donné les résultats ci-dessous :

• Un contrôle constant des copeaux et une arête durable, faisant de ces outils d'excellents candidats pour remplacer les processus de finition stables actuels utilisant du carbure
• 3 fois plus longtemps dans la coupe
• 9X la quantité de matière retirée
• Temps d'arrêt minimisés
• Réduction de l'intervention de l'opérateur
• Élimination du besoin d'outils redondants
• Activation du fonctionnement sans surveillance

La réduction des coûts est un autre avantage, déclare Schendel.

"Bien que ces articles soient proposés à un prix plus élevé, le retour a montré au client une grande valeur", dit-il.

Dans de nombreux cas, notre PCD traditionnel (DA90) peut dégrossir et finir une pièce de manière rentable, ajoute Schendel. "Dégrossissez avec le DA90 et finissez avec le NPD10 sans liant, et c'est la façon la plus économique de le faire."

"Et si les utilisateurs recherchent une finition miroir en carbure, ou s'ils doivent maintenir une tolérance très serrée en carbure, ils peuvent contrôler la taille de la pièce et obtenir une bien meilleure cohérence, pièce après pièce, avec l'option sans liant par opposition à PCD traditionnel », ajoute-t-il.

"Notre objectif est toujours d'augmenter le résultat net de l'utilisateur final, de rendre ses processus aussi rentables et efficaces que possible", déclare Schendel. "Nous examinons toujours le coût par pièce pour l'utilisateur par rapport à la façon dont il traite une pièce actuellement, car notre objectif est d'augmenter sa productivité."

Quels outils vous ont aidé à rendre votre boutique plus productive ? Qu'utilisez-vous pour usiner des matériaux difficiles à couper ? Partagez vos impressions dans les commentaires ci-dessous.