Améliorer l'efficacité de coupe CNC : Fluides synthétiques pour des vitesses et avances plus élevées

Vous cherchez un moyen facile et peu coûteux d'augmenter la productivité de l'usinage CNC ? Un relooking du fluide de coupe pourrait être tout ce dont vous avez besoin.

Il semble que de nouveaux ou d'améliorés outils de coupe, logiciels, serrages et machines-outils arrivent chaque jour. Ils sont tous conçus pour rendre les opérations d'usinage CNC plus efficaces et rentables.

Mais vous êtes-vous arrêté pour penser à la seule chose qui pourrait vous retenir d'une productivité plus élevée ? La réponse est l'une des pièces les plus basiques et souvent sous-estimées du puzzle de l'usinage : votre fluide de coupe.

« Beaucoup d'ateliers mettent à niveau leurs machines-outils et autres technologies d'usinage, mais ils ne pensent pas à mettre à niveau leurs fluides de coupe en même temps », dit John Treese, directeur de la formation mondiale pour Master Fluid Solutions. « C'est comme mettre du carburant plombé dans votre nouvelle Corvette haute performance — ça tournera un moment, mais éventuellement, vous allez commencer à avoir des problèmes. »

L'importance de la lubrifiabilité via les esters et autres composés chimiques

Parmi ces préoccupations, la mauvaise durée de vie de l'outil couplée à l'incapacité de réaliser le plein potentiel d'une machine-outil.

Les fluides de coupe semi-synthétiques de qualité supérieure d'aujourd'hui contrent ces deux problèmes avec des esters à haute lubrifiabilité et d'autres composés chimiques qui réduisent ou même éliminent la paraffine chlorée et les composés extrême-pression (EP) à base de soufre trouvés dans les fluides de coupe traditionnels.

Selon Treese, les esters créent une couche limite serrée autour des gouttelettes d'huile microscopiques trouvées dans toute émulsion de fluide de coupe, rendant les gouttelettes moins susceptibles de se dégrader sous pression. Puisque ces additifs sont polarisés, ils ont tendance à adhérer à la pièce à un niveau moléculaire.

Ils n'adhèrent pas assez pour laisser un résidu, mais ils sont suffisamment « accrocheurs », rendant plus difficile pour l'outil de pousser le lubrifiant hors du chemin.

Le résultat est une meilleure lubrifiabilité pour un usinage plus efficace sur une large gamme de métaux, surtout aux vitesses de coupe et avances plus élevées disponibles avec les machines-outils et trajectoires d'outils modernes.

L'utilisation de fluides de coupe à base d'esters offre d'autres avantages aussi. Puisqu'ils sont de meilleurs lubrifiants, moins de concentré utilisé pour faire le fluide de coupe est nécessaire. Les esters réduisent la quantité de « nourriture » au soufre pour les bactéries qui rôdent dans n'importe quel bac de machine-outil, menant à moins d'odeurs et une plus longue durée de vie du produit.

Les esters augmentent également le pourcentage relatif d'eau dans l'émulsion, ce qui améliore la capacité du fluide de coupe à refroidir la zone de travail — ce qui est important avec l'usinage à haute vitesse de l'aluminium. Un semi-synthétique haute performance est généralement plus coûteux par gallon que le fluide de coupe de qualité commodity ou « à l'ancienne ». Le coût à long terme est souvent bien plus bas, quand vous prenez en compte le coup de productivité et son effet sur le résultat net.

Il y a plus d'innovation à venir. Lisez sur son évolution dans « L'avenir des fluides de travail des métaux, lubrifiants machines et refroidissants. »

Chimie de fluide de coupe plus propre

Enfin, remplacer le soufre et la paraffine chlorée par des esters est meilleur pour l'environnement — et meilleur pour l'opérateur de machine aussi.

« Au cours des 20 dernières années environ, la paraffine chlorée en particulier a reçu un examen minutieux de l'EPA, donc nous avons décidé d'être proactifs et de trouver des alternatives plus sûres et plus efficaces, les esters parmi elles », dit Tim Stiers, responsable de l'ingénierie pour Castrol, une division de BP America. « Ce faisant, a éliminé certaines préoccupations significatives de santé et de sécurité. »

Castrol et d'autres utilisent encore des EP à base de soufre, a-t-il noté, mais ce sont maintenant des esters soufrés, qui sont plus clairs en couleur, plus faciles sur la peau humaine et produisent beaucoup moins d'odeurs offensantes que les huiles à base de soufre. Ils sont susceptibles de rester en bon état plus longtemps, puisque les fluides de coupe de qualité premium sont beaucoup plus résistants à la négligence que les fluides hérités.

Même avec une chimie de fluide plus récente, un minimum d'entretien est nécessaire pour atteindre la durée de vie maximale du bac.

« Ils dureront définitivement plus longtemps, mais cela ne veut pas dire que vous pouvez les ignorer, peu importe la marque du fluide de coupe ou combien vous avez payé pour lui », dit Stiers. « La vérité est que nous visitons bien trop d'ateliers qui n'écriment pas les huiles parasites, ne vérifient pas la concentration du fluide de coupe régulièrement avec un réfractomètre, ne mélangent pas les fluides correctement, ni ne les recyclent comme ils le devraient. C'est pourquoi nous sommes de grands partisans de l'éducation des opérateurs et de leur donner les outils nécessaires pour une maintenance correcte du refroidissant afin qu'ils obtiennent la pleine valeur du fluide. »

Une autre façon de réduire les coûts et d'augmenter l'efficacité est le recyclage des refroidissants et fluides. Voyez comment dans « Le recyclage des fluides de travail des métaux peut aider à réduire l'élimination des refroidissants machines. »

Efficacité maintenant : Le besoin de faire correspondre les fluides haute performance

Stiers souligne une autre raison importante d'adopter un fluide de coupe semi-synthétique haute performance : le refroidissement haute pression, ou « HPC ».

« Quiconque a essayé d'utiliser ses fluides hérités avec HPC a probablement découvert leur tendance à mousser à 1 000 PSI et plus », dit-il. « Cela pourrait ne pas être un problème si le bac est assez grand pour que les bulles d'air aient le temps de se déposer, mais dans la plupart des cas, nous allons recommander un semi-synthétique, qui ont des propriétés anti-moussage et performent assez bien à ces pressions élevées. »

Treese de Master Fluid Solutions a offert une autre recommandation quelque peu surprenante, celle-ci liée aux vitesses de coupe de la machine.

« L'un de nos clients a remplacé son fluide de coupe à technologie plus ancienne par un semi-synthétique pour voir sa durée de vie d'outil chuter de 70 pour cent », dit-il. « Il était compréhensiblement contrarié, donc nous sommes allés sur site pour voir comment les outils échouaient. Il s'est avéré que le nouveau fluide était si lubrifiant qu'il empêchait suffisamment de chaleur d'être générée dans la zone de coupe pour que l'outil fonctionne correctement. »

Ce n'est que lorsque Master Fluids a conseillé au client de doubler la vitesse de coupe que le client a pu atteindre sa durée de vie d'outil précédente.

« Nous avons pu en fait la tripler avant que la durée de vie de l'outil ne recommence à chuter », dit-il. « Inutile de dire que le client était ravi des résultats. C'est un excellent exemple de combien les ateliers peuvent être plus productifs s'ils utilisent le bon fluide de coupe. »

Vous avez aussi affaire à la mousse dans votre bac trop fréquemment ? Cela pourrait être le manque de HPC. Exprimez-vous et posez des questions dans le forum métallurgie.