Outils et porte-outils en carbure : avantages, applications et performances supérieures

Le carbure est un acier utilisé pour les lames, mèches et autres outils servant à couper les métaux et autres matériaux. Le matériau carbure, aussi appelé carbure de tungstène, a une composition moitié tungstène, moitié carbure, et est trois fois plus rigide que l'acier couramment utilisé, le rendant adapté aux outils et porte-outils en carbure. Les outils de coupe en carbure cémenté et leurs porte-outils présentent des avantages distincts par rapport aux outils standards. Examinons de plus près !

Principaux avantages des outils en carbure et porte-outils en carbure

Le carbure est un acier industriel utilisé pour les lames, mèches, porte-outils et autres dispositifs servant à couper les métaux et autres matériaux. Le carbure, parfois appelé carbure de tungstène, a une composition moitié tungstène, moitié carbure, et est trois fois plus durable que l'acier généralement utilisé dans de nombreux dispositifs de coupe. Les outils de coupe à pointe carbure de tungstène offrent un avantage distinct sur l'équipement ordinaire.

• Acuité

Le carbure reste plus aigu que l'acier ordinaire, rendant l'outil de coupe en carbure plus efficace. Le carbure permet une coupe plus rapide sans bourrage, réduisant la charge sur les machines à bois. Les outils de coupe en acier doux s'émoussent rapidement. Quand les lames s'émoussent, elles brûlent le bois, l'éclatent, cassent le grain et font éclater le grain. Les outils à pointe carbure aiguisés sont bien plus efficaces, coupent plus vite et nécessitent moins d'affûtage régulier que les lames en acier ordinaire.

• Propreté de coupe

Les outils en carbure réalisent les coupes les plus nettes et simples de tout outil de travail des métaux, causant peu ou pas de dommages au grain. Quand les coupes sont nettes et droites, les assemblages s'emboîtent mieux et les joints collés sont plus solides. Une coupe nette de l'outil carbure réduit le recul, source significative d'accidents d'atelier.

• Robustesse

Les lames en carbure et porte-outils en carbure sont assez robustes pour enlever tous les débris sans endommager la lame ou le manche.

• Longévité

S'ils s'usent ou cassent, les pointes en carbure peuvent être remplacées et la plupart des ateliers d'affûtage ajouteront de nouvelles pointes à l'outil de coupe. Le coût initial des outils à pointe carbure est plus élevé mais les pointes sont interchangeables, rendant l'appareil plus abordable à long terme. Les dispositifs à pointe carbure durent presque indéfiniment si le corps de la lame ou le corps de la fraise est en bon état. Pour les outils de coupe en carbure, il n'est pas inhabituel de durer au moins 20 ans s'ils sont bien entretenus et périodiquement mis à jour.

Acier rapide vs porte-outils en carbure

Il y a de nombreux facteurs décisifs pour choisir entre outils de coupe en acier rapide, outils de coupe en carbure et porte-outils en carbure. En général, la caractéristique principale de tous les aciers rapides est une dureté de travail élevée avec une excellente résistance. Les outils HSS sont moins coûteux que les outils en carbure et restent un bon choix pour les applications « mélange élevé, volume faible ». Examinons trois opérations d'usinage spécifiques — perçage, taraudage et fraisage — pour mieux comprendre quand utiliser l'acier rapide ou le carbure et les porte-outils en carbure.

• Perçage

Les mèches et porte-outils en carbure sont généralement utilisés pour produire des trous en grand volume où le coût d'outil plus élevé peut être justifié par le coût unitaire. Souvent disponibles avec canaux de réfrigérant internes pour une durée de vie plus longue et une sortie fiable pour les trous profonds en grand volume. L'utilisation de réfrigérant par la broche et de réfrigérant haute pression assure une excellente évacuation des copeaux, particulièrement dans les trous profonds, et est la méthode la plus efficace pour refroidir le tranchant pendant la coupe. Grâce à des vitesses et avances de coupe potentiellement plus élevées, le perçage au carbure est aussi le moyen le plus rapide de créer des trous dans une large gamme de métaux. Cependant, il est important de savoir que dans certains aciers Ni-Cr à haute teneur, bien que le trou puisse être fait à haute vitesse, l'état de la paroi du trou peut se durcir rapidement. Cela peut entraîner d'autres problèmes dans le processus d'usinage, surtout si le trou doit avoir un filetage interne ; la durée de vie du taraud sera significativement réduite car il doit couper à travers la peau durcie ou la surface.

• Taraudage

Les outils en acier rapide et leurs porte-outils sont généralement le premier choix pour le filetage. Ils sont de loin les plus courants dans la fabrication de filetages internes, et récemment il existe de nombreuses versions en acier rapide et PM pour une variété d'applications de taraudage CNC, différents types de filetages et groupes de matériaux. Les tarauds en acier rapide rapide sont utilisés même en applications de grand volume ainsi que dans les applications difficiles à usiner, particulièrement les tarauds en acier rapide PM. Là, ils restent le premier choix grâce à la stabilité de processus offerte. Les tarauds en carbure ne sont pas aussi populaires en raison de la fragilité du carbure. Il a tendance à s'ébrécher dans la plupart des applications de taraudage, surtout les trous borgnes. Le carbure se fissure dans les applications en acier à pleine profondeur alors que le taraud tourne et casse les copeaux produits lors de la coupe descendante pour ressortir du trou. Comme mentionné plus haut, l'acier rapide a une ductilité plus élevée que le carbure, c'est le point le plus important dans le processus de taraudage.

• Fraisage

Les fraises en bout en carbure sont de loin les plus populaires car elles offrent les meilleurs taux d'enlèvement de matière (MRR). Les fraises en bout en carbure massif sont devenues le premier choix compte tenu des diverses conceptions hélicoïdales combinées aux logiciels FAO qui fournissent des trajectoires d'outil pour amortir les vibrations causées par les vibrations naturelles générées pendant le fraisage. Les stratégies de fraisage, comme les méthodes trochoïdales, sont assez courantes aujourd'hui. Les fraises en bout en acier rapide existent encore, par exemple pour les fraiseuses manuelles, petits volumes, montages moins rigides, etc. Cependant, leur utilisation a diminué récemment en raison des nombreuses avancées de l'industrie.

Porte-outils en carbure et mandrins à collet

La sélection du bon mandrin commence par l'identification du nez de broche de la machine sur laquelle le mandrin sera monté. Tous les nez de broche de tour CNC sont conformes aux normes internationales qui définissent clairement les dimensions de l'interface de montage. Les configurations de nez de broche courantes sur le marché nord-américain sont A2-6, A2-8 et 140 mm. L'étape suivante consiste à déterminer la capacité de charge requise du porte-outil basée sur la taille des pièces à maintenir. Dans les applications d'alimentation de barre, il est d'usage d'égaler ou de légèrement dépasser la taille de l'alésage du tube de tirage de la machine. Lorsqu'ils sont correctement adaptés à la machine, au chargeur de barres et à l'application, les mandrins à collet CNC offrent un moyen économique et efficace de serrer des matériaux de moins de 4" de diamètre. Comme les porte-collets sont généralement associés à un chargeur de barres, certains ayant un magasin, et sont conçus pour maintenir une force de serrage constante à haute vitesse, ils sont le choix de montage pour les opérations sans surveillance.