Qu'est-ce qui est si difficile dans le forage de trous profonds ?

Lorsqu'un atelier d'usinage de précision reçoit une demande de devis, l'une des choses qu'il vérifie sur l'impression, ce sont les trous profonds. Les trous profonds posent un certain nombre de défis d'usinage. Les traiter ajoute du temps et des coûts au processus de production, en particulier lorsque les tolérances sont serrées. Cet article de blog traite de la difficulté du forage de trous profonds et de ce qu'un atelier d'usinage doit faire pour réussir.

Qu'est-ce qu'un trou profond ?

La définition d'un trou profond est celle où la profondeur est supérieure à 10 fois le diamètre. Ainsi, un trou de ¼" de diamètre devient "profond" lorsqu'il dépasse 2 ½" de profondeur. (Ou lorsqu'un trou de 6 mm de diamètre dépasse 60 mm.)

Canons d'armes à feu et plus

Le forage de trous profonds est parfois appelé « forage au canon ». C'est parce que l'un des premiers composants techniques nécessitant un trou long, profond et droit était le canon du pistolet. Aujourd'hui, de nombreuses pièces usinées reposent sur des trous profonds pour fonctionner. Par exemple :

• Vilebrequins et arbres à cames, où les trous percés assurent la lubrification
• Injecteurs de carburant
• Matrices de perforation (utilisées dans l'industrie alimentaire et ailleurs)
• Canaux de refroidissement pour gaz ou liquide
• Instruments chirurgicaux
• Corps de vannes hydrauliques et pièces similaires

Les défis du forage profond

Les quatre principaux défis sont :

• Épuisement de l'outil
• "Marche"
• Évacuation des copeaux
• Refroidissement

Le faux-rond fait référence à la tendance de la pointe du foret à orbiter autour de l'axe de rotation. La quantité de faux-rond augmente à mesure que le foret s'allonge et augmente le diamètre du trou.

La "marche" se produit au point où la pointe du foret entre en contact avec la pièce. Si la surface n'est pas complètement perpendiculaire, une force latérale poussera la perceuse dans cette direction (et une perceuse longue et fine peut se plier légèrement.) Le trou est donc mal placé et percé à un angle. Cela peut également casser la perceuse. La même chose peut se produire si la surface a une finition brute de coulée ou rugueuse.

Le matériau coupé au fond du trou doit être enlevé pour faire de la place pour que la perceuse puisse avancer. Dans les trous profonds, ces copeaux ont tendance à s'enrouler autour des cannelures du foret et à s'accumuler jusqu'à l'endroit où ils frottent contre les côtés du trou. Cela augmente la température et finira par provoquer le grippage et/ou la rupture du foret.

Dans la plupart des opérations d'usinage de précision, le fluide de coupe maintient l'interface de coupe au frais. Dans un trou profond, il est très difficile de faire descendre le liquide au fond. En conséquence, la température de la pointe du foret augmente au point où elle peut endommager la pièce ou même y souder.

Meilleures pratiques pour le perçage de précision de trous profonds

La production de trous profonds précis commence par la machine-outil. Les meilleurs résultats seront obtenus sur une machine CNC avec une broche de haute qualité. Cela réduit le faux-rond et offre un haut niveau de contrôle sur le cycle de forage. (Notez que sur les pièces rondes, il peut être préférable de faire tourner la pièce et de garder la perceuse immobile, ou même d'avoir les deux composants en rotation inverse.)

Vient ensuite le porte-outil et la perceuse elle-même. Le support doit maintenir le foret sur l'axe, et le foret doit être parfaitement droit et symétrique par rapport à son axe.

Pour arrêter la foreuse de marcher, la surface doit être préparée. En plus de fixer la pièce à usiner pour mettre la surface perpendiculaire, cela peut inclure le fraisage d'un tampon plat. Commencer avec un foret central ou pilote garantit que le trou est dans la bonne position, mais ajoute un autre changement d'outil.

La perceuse elle-même doit être adaptée au perçage de trous profonds. La principale exigence est un trou central pour amener le fluide de coupe à la pointe. Cela réduira les températures de coupe et expulsera les copeaux. Pour les trous plus longs, un foret spécial pour trous profonds n'aura qu'un seul tranchant au lieu de deux. Cela aide à nouveau à éliminer les copeaux.

Lorsque la distribution de fluide à travers le trou n'est pas possible, l'alternative est le forage « peck ». Cela signifie retirer la perceuse du trou, ce qui enlève les copeaux, et la réinsérer. Certains ateliers d'usinage aiment utiliser un ensemble de forets de longueur progressivement croissante :cela augmentera le temps de cycle.

Une capacité d'usinage de précision spécialisée

Les trous profonds sont inévitables dans de nombreuses pièces métalliques d'ingénierie, mais leur production est un défi d'usinage. Un atelier d'usinage de précision, comme ceux exploités par Impro, disposera des capacités d'usinage de précision CNC pour produire ces caractéristiques avec précision et cohérence. Contactez-nous pour discuter de vos besoins d'usinage.