Maîtriser le rectifage sans centre : 8 principes clés pour l'usinage de précision

Dans le monde de l'usinage, les outils de tournage comme les tours et les fraiseuses sont les stars brillantes. En fait, ils sont l'usinage pour la plupart des gens. Cependant, la capacité de faire du rectifage sans centre de précision en plus de l'usinage est un atout certain.

Comment fonctionne le rectifage sans centre ?

Le rectifage sans centre est l'un des plusieurs procédés d'usinage qui utilisent la coupe abrasive pour enlever de la matière d'une pièce. Le processus implique que la pièce soit supportée sur une lame de repos qui se trouve entre deux cylindres rotatifs :

• Une roue de régulation, qui contrôle la vitesse de rotation et le débit de la pièce (pour le rectifage par plongée) ou le déplacement linéaire (pour le rectifage par enfilade)
• Une roue abrasive de rectifage plus grande

La beauté du rectifage sans centre est que la pièce est maintenue en place par la pression des roues rotatives. Aucun montage n'est requis, donc la mise en place est simple et les délais d'exécution sont rapides. Et comme la pièce est rigidement supportée, il n'y a pas de fléchissement pendant l'opération de rectifage.

Mais malgré ces avantages et d'autres, le rectifage sans centre a moins de praticiens que l'usinage. Et bien que le rectifage sans centre existe depuis presque un siècle, beaucoup de gens peinent avec les fondamentaux du processus et son fonctionnement.

Quoi d'autre est utile à savoir sur ce processus quelque peu mystérieux ? Examinons 8 principes de base du rectifage sans centre — des choses qu'il est utile (et on l'espère, intéressant) de connaître sur ce processus mature et pourtant encore quelque peu méconnu.

1. Le rectifage sans centre prend le relais là où l'usinage s'arrête.

Un inconvénient du rectifage sans centre est, contrairement à l'usinage, on ne peut pas avoir autant d'axes multiples opérant sur les pièces. Cependant, il y a de nombreuses pièces où le processus sans centre répond aux limitations de l'usinage en termes de dimensions, matériaux et finitions de surface.

C'est pourquoi nous aimons dire que là où l'usinage s'arrête, le processus de rectifage sans centre commence. Par exemple, si vous avez une pièce qui n'est pas ronde après un tour et que le diamètre de la pièce est trop petit ou son centre impossible à monter, vous pouvez atteindre la rondeur par des techniques de rectifage sans centre.

De plus, il n'y a pas de poussée axiale sur les pièces pendant le processus sans centre. Cela signifie qu'il peut être utilisé pour rectifier de longues pièces de matériaux fragiles et des pièces qui pourraient sinon être déformées.

2. Le processus de rectifage sans centre est trompeusement simple mais précis.

Puisqu'ils doivent beaucoup de leur fonctionnalité à certains principes de base de la physique, les rectifieuses sans centre n'ont pas beaucoup de pièces mobiles. Cela fait du rectifage sans centre un processus relativement simple, idéal pour la finition du diamètre extérieur de petites pièces métalliques cylindriques nécessitant une tolérance serrée.

Le rectifage sans centre est virtuellement continu car, comparé au rectifage entre pointes, le temps de chargement est faible. Ainsi, de grandes longueurs peuvent être rectifiées continûment. Même de grandes quantités de petites pièces peuvent être rectifiées automatiquement au moyen de divers accessoires d'alimentation.

De plus, les rectifieuses sans centre peuvent fonctionner de manière constante à hautes vitesses. Cela fait du processus un excellent choix pour les applications à haut volume dans l'aérospatial, l'automobile, le militaire, le médical et d'autres industries.

3. Les méthodes de rectifage diffèrent par la façon dont les pièces sont alimentées dans la machine.

La différence principale entre les deux méthodes de rectifage sans centre les plus couramment utilisées réside dans la façon dont les pièces sont alimentées dans la machine.

Le rectifage par enfilade est généralement utilisé pour les pièces avec une rondeur constante sur toute la longueur. Dans cette méthode, la pièce voyage le long de la lame de repos entre les deux roues.

Entraînée par un léger angle appliqué à la roue de régulation par rapport à la roue de rectifage, la méthode par enfilade « presse » essentiellement la pièce à travers la roue de rectifage et vers l'extérieur de l'autre côté.

Le rectifage par plongée — aussi appelé rectifage par enfoncement — est utilisé pour rectifier des pièces cylindriques avec encoches ou formes complexes, comme des arbres de transmission. Ici, la lame de repos doit être outillée pour correspondre à la forme de la pièce, et les roues de rectifage et de régulation doivent être dressées pour correspondre au profil de coupe souhaité de la pièce.

Avec la méthode par plongée, la roue de régulation fait tourner la pièce à une vitesse tout en la poussant vers la roue de rectifage, qui tourne à une vitesse plus rapide. Plus la différence de vitesses est grande, plus le taux d'enlèvement de matière est rapide.

4. Le choix de la roue de rectifage est critique.

Un autre facteur clé dans le rectifage sans centre est le choix de la roue de rectifage. Elle doit être adaptée au métal dont les pièces sont faites et à la finition de surface qu'on veut obtenir.

En plus d'être disponibles en différents diamètres et largeurs/épaisseurs, les roues de rectifage sans centre existent en différents types de grain et tailles de grit, utilisant souvent des matériaux superabrasifs comme le diamant polycristallin et le nitrure de bore cubique.

Les matériaux de roue superabrasifs et en carbure de silicium sont un avantage quand vous rectifiez sans centre des métaux extrêmement durs, pour plusieurs raisons :

• Les roues sont durables et conservent leur tranchant plus longtemps.
• Elles ont une haute conductivité thermique, maintenant leur forme à hautes températures de contact et hautes vitesses de rotation.
• Moins de temps est requis pour le cycle de dressage.
• La durée de vie de la roue est bien plus longue que celle des roues en matériaux comme les abrasifs d'oxyde d'aluminium.

5. Les angles affectent le succès en rectifage sans centre.

Les angles auxquels les roues de rectifage sans centre contactent la pièce sont critiques pour atteindre la rondeur et la tolérance appropriées.

Généralement, les centres des roues de régulation et de rectifage sont réglés à la même hauteur sur la machine, et le centre de la pièce est situé plus haut. Cependant, si la pièce est placée trop haut, elle peut vibrer. Si elle est trop basse, elle peut être hors rondeur.

Le but est de garder la pièce (1) en contact avec la roue de régulation et (2) tournant à une vitesse plus lente, pendant que la roue abrasive de rectifage plus grande et plus rapide applique la force qui crée la rondeur précise de la pièce. Utiliser les bons angles de roue aide à garantir que toute la surface de la roue de rectifage est utilisée.

Si l'angle de la roue de régulation est trop aigu, cela peut faire aller la pièce trop loin dans la zone de rectifage. Cela peut entraîner une usure inégale, du conicité et une durée de vie réduite de la roue. Si la roue de régulation est trop parallèle à la roue de rectifage, cela peut faire caler les pièces entre les roues — ou, pire scénario, causer un crash pièce/roue.

L'angle de la lame de repos est aussi critique. Par exemple, quand on rectifie avec une roue superabrasive de 4" (101,6 mm) de large, la lame de repos fonctionne généralement bien à 30º.

Mais avec une largeur de roue de 6" (152,4 mm) ou 8" (203,2 mm), ce même angle peut générer trop de pression vers la roue de rectifage et causer des vibrations. Dans ce cas, changer l'angle à 20º ou 25º réduira la pression et éliminera les vibrations sur la pièce.

6. Garder les choses au frais est obligatoire en rectifage sans centre.

Le fluide de coupe est utilisé en rectifage sans centre non seulement pour garder la roue de rectifage au frais, mais aussi pour enlever la chaleur de la zone où la pièce contacte la roue de rectifage.

Le rectifage sans centre nécessite l'utilisation de fluide de coupe correctement pressurisé pour surmonter la barrière d'air créée entre la roue de rectifage et la pièce pendant le processus. Cela permet au fluide de s'écouler dans l'espace entre les deux.

L'étape du fluide en rectifage sans centre est critique pour empêcher la chaleur de revenir vers la pièce ou la roue de rectifage. Sinon, il peut être difficile de maintenir les tolérances de rondeur et de rectitude, et les dommages thermiques peuvent même causer des cloques et des fissures sur la roue de rectifage.

7. On peut apprendre de nouveaux tours à un processus « vieux ».

Bien que le rectifage sans centre existe depuis longtemps, les machines d'aujourd'hui sont équipées de nouvelles fonctionnalités qui améliorent les performances.

Pour augmenter l'efficacité et la productivité du processus, les commandes programmables CNC rendent encore plus facile la mise en place et le changement d'équipement d'un travail à l'autre. D'autres nouvelles technologies permettent de :

• Produire des formes, dimensions et tolérances rectifiées auparavant impossibles
• Réduire les temps de mise en place
• Accélérer le chargement et déchargement pour raccourcir les temps de cycle

Par exemple, la dernière génération de machines de rectifage sans centre retire la roue de régulation et la remplace par des supports de fil stationnaires avec une option mode douille. Cette option permet des formes rectifiées complexes et des caractéristiques dimensionnelles exotiques en fonctionnant de manière similaire aux douilles de guide sur les tours automatiques de style suisse.

De plus, les avancées dans les commandes logicielles, les moteurs à entraînement direct et le chargement/déchargement robotisé des pièces permettent au concept simple du rectifage sans centre de produire des pièces complexes qui étaient auparavant impensables.

8. L'expérience fait partie du savoir-faire en rectifage sans centre.

Le processus sans centre n'est généralement pas enseigné. C'est plutôt une compétence souvent acquise après des années de travail dans la partie de l'industrie qui fournit des services de rectifage sans centre aux clients.

Donc, pour obtenir les meilleurs résultats, vous voudrez un partenaire qui :

• Considère le rectifage sans centre assez important pour développer une expertise malgré sa demande de niche
• A continué à grandir avec l'industrie au lieu de s'appuyer sur les machines d'origine de décennies passées

Par exemple, depuis le début Metal Cutting a complété ses capacités de coupe avec le rectifage sans centre pour la production de pièces de scellement verre-métal. Plus de 50 ans plus tard, nous pratiquons encore le rectifage sans centre pratiquement tous les jours et nous continuons à suivre les tendances de l'industrie et la demande client en utilisant la dernière génération d'équipement.

Pourquoi envisager d'utiliser le rectifage sans centre ?

Dans les bonnes mains, le rectifage sans centre est capable de produire une « surface usinée » qu'un processus comme le tournage ne peut simplement pas égaler — à la fois comme valeur Ra et aussi sur certains métaux presque impossibles à tourner avec un outil de coupe.

Même là où le tournage est possible, il ne produirait jamais l'enlèvement de matière précis et la finition de surface résultante qu'une roue de rectifage peut atteindre.

Presque 100 ans après sa création, le rectifage sans centre n'est toujours pas aussi courant que d'autres méthodes de fabrication métallique. Pourtant, les qualités uniques d'une finition rectifiée (vs tournée) combinées aux innovations et variations disponibles avec le rectifage sans centre permettent de produire des pièces métalliques irremplaçables pour leurs applications.

Comment choisir un processus de rectifage de précision ? En savoir plus ici.