8 tactiques incontournables pour l'usinage médical de précision

Découvrez les techniques préférées pour travailler avec du titane de qualité médicale, du chrome-cobalt et des alliages d'acier inoxydable à base de nickel.

Vis à os, plaques de fixation, implants de hanche et de genou - ce ne sont là que quelques-unes des pièces médicales difficiles auxquelles certains machinistes sont confrontés chaque jour. Non seulement les géométries sont complexes et les tolérances serrées, mais les métaux de ces composants peuvent également faire regretter même le machiniste le plus ambitieux d'avoir signé des heures supplémentaires.

Malheureusement, les choses ne deviennent pas plus faciles. Les entreprises médicales et leurs partenaires métallurgiques développent continuellement de nouveaux matériaux innovants, notamment le Ti-6Al-4V ELI (interstitiels extra-faibles), le Phynox et le MP35N, ainsi qu'une multitude d'alliages exclusifs.

La plupart de ces matériaux entrent dans la catégorie des superalliages résistants à la chaleur (HRSA). Traduction :ces métaux sont aussi à l'aise dans une colonne vertébrale que dans un échappement de turbine à gaz incandescent.

Les outils de coupe s'usent rapidement et les encoches à la profondeur de la ligne de coupe sont courantes. L'arête rapportée (BUE) - une boule de métal qui colle au sommet de l'outil et qui écaille généralement l'arête de coupe lorsqu'elle se détache - est également un problème fréquent.

Les fabricants d'outils de coupe relèvent le défi médical

La bonne nouvelle est que les fabricants d'outils de coupe suivent le rythme de ces demandes exténuantes. En développant de nouvelles géométries de plaquettes audacieuses, des nuances de carbure tenaces et des revêtements super lubrifiants, les machinistes devraient être en mesure de dompter même les métaux les plus combatifs. Bien sûr, un usinage HRSA réussi ne se résume pas à un bon carbure.

Les machinistes doivent également appliquer de bonnes pratiques d'usinage et des trajectoires d'outils correctement programmées. Voici les techniques les plus importantes pour un retrait efficace du métal lorsque vous travaillez avec des alliages de qualité médicale :

1. Restez affûté et utilisez un revêtement PVD pour vos outils .

En règle générale, les outils tranchants à revêtement PVD fonctionnent mieux sur toute la gamme de superalliages de qualité médicale. Ne vous contentez pas d'un usage général, de nuances ou de revêtements au carbure. Les fournisseurs d'outils de coupe ont développé des qualités spécifiques pour chaque matériau de qualité médicale, et vous devriez en tirer parti, en particulier pour les travaux de longue durée ou répétitifs.

Prévoyez du temps pour quelques coupes d'essai sur tout nouveau matériau. Amenez vos fournisseurs sur place pour vous donner un coup de main et suivez leurs conseils. Avant tout, développez un processus prévisible :il est bien préférable de programmer des remplacements d'outils prématurés plutôt que d'attendre qu'ils se cassent, blessent la pièce, endommagent la machine-outil ou blessent son opérateur.

2. Soyez agressif avec la vitesse de coupe et l'avance pour réduire les arêtes rapportées .

Lorsque les plaquettes ne durent pas aussi longtemps que nous le souhaiterions, beaucoup d'entre nous ont tendance à ralentir la vitesse de coupe ou à réduire l'avance. Cela pourrait être exactement le contraire de ce qui est nécessaire.

En règle générale, les fournisseurs d'outils de coupe recommandent une approche agressive lorsque les opérations d'usinage ne se déroulent pas bien. En effet, pousser l'outil plus fort améliore souvent la formation de copeaux et des vitesses de broche plus élevées génèrent plus de chaleur dans la coupe, ce qui réduit le BUE.

3. Évitez de couper profondément avec des tactiques comme le fraisage trochoïdal.

Des profondeurs de coupe légères à des vitesses d'avance plus élevées sont généralement plus efficaces que les approches traditionnelles de "monopolisation" de l'enlèvement de métal.

Les trajectoires d'outil trochoïdales avec engagement sur toute la longueur (axe Z) sont préférées. Arc dans et hors de la coupe chaque fois que possible. Évitez d'enterrer l'outil dans le coin. Vous saurez qu'il y a un problème car la machine grognera de détresse.

Programmez un rayon légèrement supérieur à celui de l'outil, et revenez avec un outil plus petit pour repérer les angles. Assurez-vous d'éliminer les jetons. Si vous entendez le bruit de craquement qui accompagne la recoupe, il est temps de rechercher un outil ébréché ou cassé.

4. Restez fidèle (et rigide) avec la configuration pour les applications médicales .

Les configurations rigides sont toujours une évidence, mais sont doublement importantes avec des matériaux difficiles. Évitez le faux-rond d'outil en abandonnant les porte-outils à pince et à verrouillage latéral au profit de porte-outils thermorétractables ou hydrauliques.

Gardez les outils aussi courts que possible et envisagez de remplacer les étaux et les mandrins mécaniques par leurs cousins ​​hydrauliques. Reculez légèrement les mâchoires du mandrin et utilisez des mâchoires d'étau à lame de couteau pour augmenter l'adhérence. (Même le moindre mouvement lors de l'accaparement d'un bloc de chrome-cobalt ou de titane peut entraîner une mauvaise coupe.)

N'oubliez pas que les porte-outils doivent être remplacés toutes les quelques années, et plus souvent en cas d'utilisation intensive.

5. Soyez positif avec votre angle d'attaque.

La plupart des outils revêtus de PVD et rectifiés avec précision ont des arêtes de coupe « affûtées ». Excellent, mais un angle d'attaque positif sur l'outil est également avantageux, comme le côté inutilisé d'un diamant à 80 degrés ou un insert rond si possible. Cela réduira les encoches de profondeur de coupe, mais cela vous obligera souvent à revenir en arrière avec un outil capable d'usiner l'équerre du coin. Pourtant, cela pourrait en valoir la peine, en particulier lors du tournage d'un alliage de nickel ultra-résistant ou de titane "triple 5".

6. Restez au frais et entretenez ces liquides de coupe.

C'est un triste constat, mais certains magasins négligent leurs fluides de coupe. Vous pourriez vous en sortir en coupant de l'aluminium ou de l'acier doux (bien que même dans ce cas, ce soit déconseillé). Avec des métaux riches en chrome, nickel ou cobalt, un liquide de coupe usé entraîne une durée de vie médiocre de l'outil et des résultats imprévisibles.

Chaque machine-outil à commande numérique doit être équipée d'un écumeur pour éliminer les huiles parasites. Les liquides de refroidissement de coupe doivent être régulièrement vérifiés pour une concentration et des niveaux de pH appropriés.

Si votre magasin ne possède pas de ventouse de puisard, il est temps d'en regarder un. Cela réduira non seulement les temps d'arrêt associés au nettoyage des puisards, mais réduira également les coûts de recyclage. Pensez également à un investissement supplémentaire :fluide de coupe haute pression et filtration. Tout fonctionne mieux avec un liquide de refroidissement haute pression.

7. Rechercher des alternatives à l'utilisation de plaquettes en carbure revêtu .

Si vous avez du mal avec du carbure revêtu, il est peut-être temps de « se mettre à nu ». Les plaquettes non revêtues donnent souvent de meilleurs résultats avec les superalliages, en particulier dans les coupes de finition.

Essayez aussi la céramique. Beaucoup de ces plaquettes ont des « moustaches » renforcées en carbure de silicium et offrent des vitesses de coupe 10 fois supérieures au carbure. Faites-les toujours fonctionner à sec et n'utilisez jamais de céramique avec du titane, car les deux réagissent chimiquement.

8. Partagez vos meilleures pratiques en matière de superalliages.

Tenez de bons registres de ce qui fonctionne et de ce qui ne fonctionne pas et partagez ce que vous savez avec vos pairs. L'usinage médical de précision est un travail important, et les ateliers qui y parviennent peuvent facilement s'attaquer à des travaux aérospatiaux tout aussi difficiles.

Faites-vous confiance :vous relâchez-vous pour pousser vos outils lorsqu'un insert ne dure pas aussi longtemps que vous le souhaiteriez ? Partagez votre expérience.