Pourquoi le perçage de trous profonds est un défi — et comment les ateliers de précision le surmontent

Quand un atelier d'usinage de précision reçoit une demande de devis, l'une des choses qu'il vérifie sur le plan est la présence de trous profonds. Les trous profonds posent plusieurs défis d'usinage. Les relever ajoute du temps et du coût au processus, surtout quand les tolérances sont serrées. Cet article discute la difficulté du perçage de trous profonds et ce qu'un atelier doit faire pour réussir.

Qu'est-ce qu'un trou profond ?

La définition d'un trou profond est celui dont la profondeur dépasse 10 fois le diamètre. Ainsi, un trou de ¼" (6,35 mm) de diamètre devient "profond" au-delà de 2 ½" (63,5 mm). (Ou un trou de 6 mm dépassant 60 mm.)

Canons et plus

Le perçage de trous profonds est parfois appelé "gun drilling" (forage de canon). C'est parce que l'un des premiers composants nécessitant un long trou profond et droit était le canon de fusil. Aujourd'hui, de nombreuses pièces usinées dépendent de trous profonds :

• Vilebrequins et arbres à cames, trous forés pour lubrification
• Injecteurs de carburant
• Matrices de perforation (industrie agroalimentaire et autres)
• Canaux de refroidissement pour gaz ou liquide
• Instruments chirurgicaux
• Corps de vannes hydrauliques et pièces similaires

Les défis du perçage de trous profonds

Les quatre défis principaux :

• Faux-rond (runout) de l'outil
• "Marche" (walking) de l'outil
• Évacuation des copeaux
• Refroidissement

Le faux-rond est la tendance de la pointe de foret à orbiter autour de l'axe de rotation. Le montant augmente avec la longueur du foret et élargit le diamètre du trou.

La "marche" se produit au contact de la pointe avec la pièce. Si la surface n'est pas parfaitement perpendiculaire, une force latérale pousse le foret dans cette direction (un foret long et fin peut fléchir légèrement). Résultat : trou mal positionné et incliné. Peut aussi casser le foret. Même chose si la surface a une finition brute ou brute de fonderie.

La matière coupée au fond du trou doit être évacuée pour laisser place au foret. Dans les trous profonds, les copeaux s'enroulent autour des goujures du foret et s'accumulent jusqu'à frotter contre les parois. Cela élève la température et finit par gripper ou casser le foret.

En usinage de précision, le fluide de coupe maintient l'interface fraîche. Dans un trou profond, il est très difficile d'amener le fluide au fond. Résultat : la température de la pointe monte jusqu'à endommager la pièce ou même souder le foret à elle.

Bonnes pratiques pour le perçage de précision de trous profonds

Produire des trous profonds précis commence par la machine-outil. Les meilleurs résultats sont sur machine CNC avec broche de haute qualité. Cela réduit le faux-rond et donne un haut niveau de contrôle sur le cycle de perçage. (Sur pièces rondes, il peut être mieux de faire tourner la pièce et garder le foret fixe, ou même les deux en contre-rotation.)

Vient ensuite le porte-outil et le foret lui-même. Le porte-outil doit maintenir le foret sur l'axe, et le foret doit être exactement droit et symétrique par rapport à son axe.

Pour arrêter la "marche", la surface doit être préparée. En plus du bridage pour mettre la surface perpendiculaire, cela peut inclure le fraisage d'un pad plat. Commencer avec un foret de centrage ou pilote assure la position correcte mais ajoute un changement d'outil.

Le foret doit convenir au perçage profond. L'exigence principale : un trou central pour amener le fluide de coupe à la pointe. Cela baisse les températures et expulse les copeaux. Pour trous plus longs, un foret spécial profond n'aura qu'un seul tranchant au lieu de deux. Cela aide encore l'évacuation des copeaux.

Quand l'apport de fluide par le foret n'est pas possible, l'alternative est le "peck drilling" (perçage par picorage). Cela signifie retirer le foret du trou, ce qui sort les copeaux, et le réinsérer. Certains ateliers aiment utiliser une série de forets de longueurs progressives : cela augmente le temps de cycle.

Une capacité d'usinage de précision spécialisée

Les trous profonds sont inévitables dans de nombreuses pièces métalliques conçues mais les produire est un défi d'usinage. Un atelier d'usinage de précision, comme ceux qu'Impro exploite, aura les capacités CNC de précision pour produire ces caractéristiques avec exactitude et constance. Contactez-nous pour discuter de vos besoins d'usinage.