Optimiser les performances d'usinage avec des fluides de coupe efficaces

Dans les opérations d'usinage, l'énergie thermique joue un rôle très important. En raison de la présence d'énergie thermique, divers effets néfastes seront produits sur l'outil et la pièce. Lorsque la température de coupe est légèrement plus élevée, c'est très défavorable pour les outils de coupe et les pièces à usiner. Elle doit être contrôlée en la réduisant autant que possible sans perdre en qualité de produit et en productivité.

Le fluide de coupe est une partie importante de l'usinage, y compris le rectification, le fraisage et le tournage. Ils aident à prolonger la durée de vie de l'outil et à améliorer la finition de surface des pièces usinées. Comprendre le rôle et le type de fluide de coupe vous aidera à choisir celui qui convient à votre machine et à votre opération. En maintenant correctement le niveau de concentration du fluide de coupe, non seulement on prolonge la durée de vie du fluide, mais aussi celle des outils et des machines.

Qu'est-ce qu'un fluide de coupe ?

Le fluide de coupe, également appelé fluide de coupe, huile de coupe, agent de coupe ou lubrifiant, est un fluide industriel utilisé dans les processus de coupe de métaux, tels que l'usinage CNC, pour refroidir et lubrifier les outils de coupe et les pièces. Le fluide de coupe est composé de divers additifs super fonctionnels par coordination composée scientifique, généralement fabriqué à partir de distillats de pétrole, de graisse animale, d'huile végétale, d'eau et d'air ou d'autres matières premières.

Sans les inconvénients des émulsions traditionnelles à base de savon, comme les odeurs en été, la difficulté de dilution en hiver, le mauvais effet antirouille, le fluide de coupe a de meilleures performances de refroidissement que l'huile saponifiée, convient à la coupe et au rectification des métaux ferreux, non toxique, sans odeur, sans danger pour le corps humain, sans corrosion pour l'équipement, sans pollution pour l'environnement, sans effets néfastes sur la peinture du tour.

Utilisation du fluide de coupe

Refroidissement

Pendant le processus d'usinage, une grande quantité de chaleur est libérée en raison du frottement entre l'outil et la pièce, gaspillant ainsi de l'énergie. L'air peut aussi être utilisé comme fluide de coupe, mais seulement pour des coupes très légères et un faible cycle de service. Cependant, dans le processus de production, des opérations de coupe lourdes sont effectuées pendant longtemps. Par conséquent, pour produire de manière continue, un fluide de coupe liquide doit être utilisé pour refroidir les outils, dissiper la chaleur plus rapidement et aider à accélérer la coupe et réduire le frottement et l'usure de l'outil.

Lubrification

À l'interface entre l'outil de refroidissement et le bord de coupe, le fluide de coupe a également été utilisé comme fluide de coupe au lieu du refroidissement. La lubrification aide à éviter le soudage des copeaux à l'outil en raison de la chaleur générée pendant l'usinage. De plus, le fluide de coupe peut aider à évacuer les copeaux des pièces, empêcher les copeaux d'être recoupés et aider au traitement de surface des pièces.

Types et méthodes de distribution du fluide de coupe

Le fluide de coupe CNC est disponible sous plusieurs formes différentes, tant en caractéristiques qu'en pression. Les formes les plus courantes incluent l'air, la brume, de grandes quantités de fluide (flood), haute pression et quantité minimale de lubrifiant (MQL). Choisir la mauvaise pression peut causer des dommages aux pièces ou aux outils, tandis que choisir la mauvaise pression peut entraîner l'épuisement des ressources de l'atelier.

Air :

Refroidissement et élimination des copeaux, mais pas de fonction de lubrification. L'efficacité de refroidissement du fluide de coupe à air n'est pas aussi bonne que celle des fluides à base d'eau ou d'huile. Pour les matériaux plus sensibles, le fluide de coupe à air est généralement préféré par rapport au type qui contacte directement la pièce. Pour de nombreux plastiques, c'est exact. Si un fluide de coupe direct est utilisé, un choc thermique ou une dilatation et contraction rapide des pièces peut se produire.

Brume :

Pour les situations où l'élimination des copeaux et la dissipation de chaleur ne sont pas requises, ce fluide de coupe à basse pression suffit. Comme la pression exercée dans la brume n'est pas élevée, les pièces et les outils ne seront pas soumis à un stress supplémentaire.

Flood (déluge) : Cette méthode à basse pression peut lubrifier et chasser les copeaux sur les pièces pour éviter le recoupage des copeaux, situation courante qui endommage l'outil.

Haute pression :

Similaire au déluge de fluide, mais la pression de distribution est supérieure à 1 000 psi (environ 69 bar). C'est un excellent choix pour l'élimination et l'évacuation des copeaux car elle les chasse loin de la pièce. Bien que cette méthode refroidisse la pièce immédiatement et efficacement, la pression peut être suffisamment élevée pour endommager un outil de micro-diamètre. Cette méthode est généralement utilisée dans les opérations de cavité profonde ou de forage, et peut être acheminée par l'outil via le fluide de coupe ou le réservoir de fluide intégré à l'outil lui-même.

Quantité minimale de lubrifiant (MQL) :

Chaque atelier mécanique se concentre sur la manière d'obtenir un avantage concurrentiel : réduire les coûts, augmenter la production et améliorer l'efficacité de l'atelier. C'est pourquoi de nombreux ateliers choisissent le MQL et ses avantages environnementaux évidents. L'utilisation de la seule quantité nécessaire de fluide de coupe réduira considérablement les coûts et les matériaux gaspillés. Ce lubrifiant est utilisé sous forme d'aérosol ou de brume très fine pour fournir juste assez de fluide pour effectuer efficacement une opération donnée.

En résumé, le fluide de coupe CNC est souvent négligé comme composant principal des opérations d'usinage. Le type de fluide de coupe ou de lubrifiant et la pression qu'il exerce sont critiques pour un usinage réussi et une efficacité optimale de l'atelier. Le fluide peut être appliqué sous forme d'air comprimé, de brume, de déluge ou de haute pression. Certaines machines ont également des capacités MQL, ce qui signifie qu'elles peuvent limiter efficacement la quantité de fluide utilisée à la quantité nécessaire pour éviter le gaspillage.

Types de fluides de coupe

Les fluides de coupe sont divisés en quatre catégories principales et ont de nombreuses formulations différentes. Le choix du fluide doit être basé sur la performance globale qu'il fournit, centrée sur votre application d'usinage et les matériaux utilisés.

Huile soluble :

La plus courante parmi tous les fluides de coupe hydrosolubles, c'est un excellent choix pour l'usinage polyvalent. Les huiles solubles forment généralement des émulsions après mélange avec l'eau. Le concentré résultant contient l'émulsion et l'huile minérale de base pour obtenir une émulsion appropriée. Sous forme diluée, elle a de bonnes performances, et en plus des performances de transfert de chaleur, elle a aussi une bonne lubrifiabilité. L'huile soluble est très bon marché et généralement utilisée comme fluide dans l'industrie. L'ajout d'une certaine quantité d'inhibiteur de rouille peut aussi lubrifier et résister à la rouille. L'inconvénient est que si le réservoir de fluide n'est pas correctement entretenu, elles peuvent facilement provoquer une croissance microbienne de champignons et de bactéries.

Huile synthétique :

Ces types d'huiles tendent à être les plus propres de tous les fluides de coupe, et elles ne contiennent pas d'huile minérale ou de pétrole. Au lieu de cela, elles sont formulées avec des composés organiques et inorganiques de base et des additifs pour prévenir la corrosion. Elles donnent les meilleurs résultats sous forme diluée. Le fluide synthétique a la meilleure performance de refroidissement parmi les fluides de coupe.

Huile semi-synthétique :

Lorsque l'huile soluble et le fluide synthétique sont mélangés, on obtient un fluide semi-synthétique. Considéré comme le meilleur des deux mondes, ils ont moins d'huile que les huiles de base émulsionnées, moins d'odeur, et conservent de nombreuses propriétés lubrifiantes identiques. Cela leur permet d'être utilisés dans une gamme plus large d'usinage. De plus, les performances de transfert de chaleur et le coût des fluides semi-synthétiques se situent entre ceux des fluides solubles et synthétiques.

Huile entière (huile de coupe pure) :

Les huiles entières désignent celles qui ne peuvent pas être utilisées dans les opérations d'usinage sous forme non diluée et ne sont pas miscibles avec l'eau. Généralement, leur composition est une huile minérale de base ou du pétrole. Elles contiennent aussi des lubrifiants polaires tels que les huiles végétales, les graisses et les huiles composées. Elles peuvent aussi contenir des additifs comme le soufre, le chlore et le phosphore. Elles offrent la meilleure lubrification mais la moins bonne performance de refroidissement.

Fluide de coupe au dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est utilisé comme fluide de coupe et peut être refroidi par liquide sous pression. Le CO2 est un alliage en expansion qui aide à abaisser la température, suffisamment pour transformer la phase en solide. Ensuite, avec l'aide d'une buse externe ou d'un convoyage par la broche, ces cristaux sont projetés vers la zone de coupe pour refroidir l'outil de coupe et la pièce avec contrôle de température.

Aérosol

L'aérosol peut être défini comme un fluide de coupe dans lequel de l'air avec de minuscules gouttelettes est dispersé dans tout le fluide. La distribution de l'aérosol se fait directement par la rainure de l'outil. En termes de lieu et de temps, la distribution de l'aérosol est terminée, ce qui est presque comme de l'usinage à sec du point de vue de l'opérateur. Les copeaux produits sont très proches des copeaux d'usinage à sec et n'ont pas besoin d'être évacués.

Conseils pour choisir le bon fluide de coupe

Le meilleur fluide de coupe protégera la machine et prolongera la durée de vie de l'outil, tout en offrant un environnement acceptable pour les opérateurs et les services de santé, sécurité et environnement.

Choisir le meilleur fluide pour optimiser tous ces paramètres se fait de préférence en combinant les avis du fabricant de la machine-outil et du fournisseur de fluide de coupe.

Les opérateurs et ingénieurs d'atelier s'appuient généralement sur l'expertise des fournisseurs de fluides pour discuter et recommander le meilleur fluide pour le matériau usiné. La plupart des ateliers veulent réduire au maximum le nombre de fluides différents utilisés pour réduire les coûts d'entretien et d'élimination, et pouvoir acheter en gros pour économiser davantage.