Forage et usinage de trous profonds : caractéristiques, difficultés et conseils d'experts

L'usinage de trous profonds est un domaine dominé par des outils de coupe spécialement conçus pour des applications existantes. Il concerne de nombreuses industries. Quelles différences avec les autres méthodes de perçage ? Quelles difficultés et comment améliorer le processus ?

Caractéristiques de l'usinage de trous profonds

Comparé à l'usinage général de pièces, l'usinage de trous profonds présente les caractéristiques de processus suivantes :

1. Exigences de qualité élevées : précision dimensionnelle IT6-IT12, rugosité de surface Ra 0,2-25 µm. Précision de forme et position, couche de revenus de travail, contraintes résiduelles, propriétés physico-mécaniques de surface : toutes exigences élevées.
2. L'usinage de la surface intérieure se fait en état semi-fermé : l'opérateur ne peut observer directement l'état de coupe. De plus, espace d'évacuation des copeaux réduit, chaleur de coupe difficile à évacuer, évacuation des copeaux, refroidissement et lubrification difficiles.
3. Rigidité du système d'usinage faible (surtout l'outil), répercussion des erreurs marquée. Stabilité faible, vibrations et déformations faciles, précision et rugosité difficiles à garantir. Le guidage des outils et la rigidité du système sont donc cruciaux.
4. Long parcours de coupe, évacuation des copeaux difficile, charge inégale sur le tranchant, température de coupe élevée, usure, fissuration et cassure de l'outil faciles.

Difficultés du forage et usinage de trous profonds

1. Conditions de coupe non observables directement : état des copeaux et usure du foret jugés seulement par le son, l'aspect des copeaux, la charge machine, la pression d'huile, etc.
2. Chaleur de coupe difficile à évacuer.
3. Évacuation des copeaux difficile : blocage = foret endommagé.
4. Du fait de la longueur, faible rigidité, vibrations faciles du tube de forage : déviation de l'axe du trou, affectant précision et productivité.

Conseils pour le forage et usinage de trous profonds

1) Points clés de la coupe et usinage de trous profonds :

• Coaxialité des axes du broche, douille de guidage d'outil, manchon de support d'outil, manchon de support de pièce : respecter les exigences ;
• Système de fluide de coupe dégagé et normal ;
• Pas de trou central sur la face usinée de la pièce, éviter le perçage sur plan incliné ;
• Garder une forme de copeau normale, éviter les copeaux en ruban longs ;
• Vitesse plus élevée pour les trous traversants. Quand le foret va percer, réduire la vitesse ou arrêter pour éviter d'endommager le foret.

2) Fluide de coupe pour trous profonds :

Grande quantité de chaleur générée, difficile à diffuser, il faut un apport suffisant pour lubrifier et refroidir l'outil. Généralement émulsion 1:100 ou émulsion à pression extrême (EP) ; pour haute précision, qualité de surface ou matériaux tenaces : émulsion EP ou émulsion EP haute concentration. Viscosité cinématique de l'huile de coupe généralement 10-20 cm²/s (40 °C), débit 15-18 m/s. Huile de faible viscosité pour petits diamètres. Pour haute précision : 40 % huile vulcanisée EP + 40 % kérosène + 20 % paraffine chlorée.

3) Conseils d'utilisation des forets pour trous profonds :

• Face de la pièce perpendiculaire à l'axe pour assurer l'étanchéité de la face d'extrémité ;
• Avant usinage, pré-percer un trou peu profond à l'emplacement du trou : rôle de guidage et centrage ;
• Pour prolonger la durée de vie de l'outil, utiliser l'avance automatique ;
• Si les éléments de guidage dans l'alimentateur de fluide et le contre-point mobile sont usés, les remplacer à temps pour ne pas affecter la précision.