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Cinq règles d'or en matière de forets à inserts remplaçables pour trous profonds
Cinq règles d'or en matière de forets à inserts remplaçables pour trous profonds


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Matt Danford
Modern Machine Shop magazine

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Une approche réfléchie, une façon de penser innovante, un préréglage hors ligne et une attention portée à la question du lubrifiant et des copeaux ont permis de révéler le plein potentiel des tout derniers forets à embouts remplaçables pour des applications de perçage profond avec CNC.

« Même si le client veut réaliser la finition avec son foret, ce dernier reste un outil d'ébauche, » explique Salvatore DeLuca, responsable produit chez Allied Machine and Engineering. « Avec un foret, on obtiendra toujours un trou légèrement trop grand. »

Néanmoins, il ajoute qu'il est normal que les clients attendent beaucoup des forets à embouts remplaçables comme ceux fabriqués par Allied, spécialiste des outils de perçage de trous. Dans l'application adéquate, les outils de perçage les plus récents parviennent à former des trous assez droits et lisses pour rendre accessoires les outils de finition normalement utilisés.

Cependant, les outils seuls ne suffisent pas à un perçage précis et efficace, particulièrement pour des trous avec un rapport profondeur/diamètre de 9:1 ou plus. Dans une de nos récentes conversations, M. DeLuca énumérait cinq recommandations pour percer des trous profonds à l'aide du système T-A de la société, déclinée dans une large gamme de forets à embouts remplaçables destinés à un usage général, conçus pour pénétrer dans la plupart des pièces en acier et en fonte, des alliages à haute température et des alliages d'aluminium.

 

1. L'importance du préréglage

Plus le trou est profond, plus le foret doit être long. Plus le foret est long (plus la distance entre l'embout de l'outil et le nez de la broche est élevée), plus le faux rond peut avoir un impact important sur le résultat. Dans certaines applications de trou profond, la moindre oscillation peut user les outils prématurément et compromettre à la fois la rectitude et la finition de la surface.

Cependant, ce n'est pas parce qu'un réglage minutieux est nécessaire que cela justifie de passer un temps considérable à identifier et corriger le faux rond à chaque changement d'outil ou d'insert. Plus spécifiquement, il n'est absolument pas souhaitable dans un environnement de production moderne de devoir grimper sur une zone de travail pour monter des indicateurs, ou se référer à des documents papier pour connaître le mécanisme de déclenchement d'un outil. Il y a de grandes chances pour que l'assemblage des outils hors ligne à l'aide d'une unité de préréglage vous fasse gagner un temps précieux dans toute opération de perçage de trou profond. 

En plus de vous faire gagner du temps, rendre les listels de foret plus faciles à trouver et à mesurer permet d'éviter des erreurs coûteuses. « À mon avis, la facilité de réglage vaut à elle seule l'investissement », explique M. DeLuca. « Si l'on tient compte des économies réalisées vis-à-vis des réglages et de la diminution des interruptions des machines en raison de mauvais réglages, on voit difficilement comment se passer d'une unité de préréglage. »

Sur le site d'un client, trois forets T-A autoguidés à embouts remplaçables d'Allied Machine sont paramétrés dans l'atelier d'outillage au début de chaque période de travail. Ce processus prend moins de 10 minutes. Par comparaison, régler trois outils sur la ligne d'usinage pourrait prendre 30 minutes, soit un total de 90 minutes de temps perdu au cours de trois périodes de travail. Dans un environnement de production fonctionnant 24 h/24, 7 j/7, cela reviendrait à près de 2 200 heures par an, résultat qui ne tient pas compte des interruptions de machines liées aux changements d'outils. « Une unité de préréglage représente probablement 5 % du coût de ces heures perdues, » souligne M. DeLuca.

Dans ce cas, le foret guided T-A Drill contribue lui aussi au gain de temps que procure le préréglage hors ligne. Ce foret comporte un goujon ajustable qui déplace l'insert sur un plan radial pour atténuer la tolérance qui s'accumule, phénomène qui concerne tous les forets à embout remplaçable. Par conséquent, le traitement du faux rond ne requiert plus le désassemblage et le nettoyage de l'ensemble outil, le réglage des compensations, l'ajout de cales sur les tourelles d'outil, ou l'intervention de machinistes expérimentés pour tenter de régler le problème d'une manière peu conventionnelle. 

2. Le lubrifiant fait le copeau

À moins que les opérateurs ne soient dotés d'une vision aux rayons X, la formation des copeaux reste le seul moyen de juger des performances d'un foret pendant la coupe, quand il est encore temps d'agir en cas de problème. Les petits copeaux en boucle (c'est-à-dire en forme de 6 et de 9) sont idéaux, tandis que les copeaux plus longs et fins évacuent la chaleur hors de la zone de coupe moins efficacement. La couleur a également son importance. Lorsque la zone de coupe devient excessivement chaude, les copeaux prennent des teintes grises, noires et bleues. Des copeaux décolorés peuvent être le signe qu'il faut faire baisser la température en ralentissant le nombre de tours par minute de la broche, tandis que des copeaux filiformes peuvent nécessiter d'augmenter l'avance de manière à ce que le matériau usiné casse plutôt qu'il ne s'écaille.

D'autres problèmes peuvent facilement passer inaperçus. « L'un des paramètres les plus sous-estimés de tout processus d'usinage, encore plus que le perçage, c'est le lubrifiant », explique M. DeLuca. Étant donné l'impact important du lubrifiant sur la formation des copeaux, calculer la bonne dose et le bon flux de lubrifiant peut contribuer à régler les problèmes de "nids d'oiseau" décolorés. »  

Les lubrifiants solubles dans l'eau sont plus couramment utilisés dans des applications générales, car ils éliminent efficacement la chaleur. Ceci étant, les formulations semi-synthétiques ou entièrement à base d'huile peuvent s'avérer un choix judicieux en termes de lubrification et favoriser la formation de copeaux courts et bien segmentés dans certains cas. Les outils peuvent s'user plus vite et certains paramètres doivent parfois être réglés autrement qu'avec un lubrifiant à base d'eau pour moins d'agressivité, mais un revêtement d'insert améliorant la résistance à la chaleur peut aider à compenser ces lacunes. Tout dépend en fin de compte de l'application.

Un facteur non négociable est par contre l'utilisation de forets avec arrosage central. Les machine-outils doivent également fournir une pression d'arrosage suffisante. La pression des petits forets doit être bien plus forte pour que les copeaux soient correctement évacués, car leur vitesse en tr/min doit être plus élevée pour atteindre la même vitesse surface que des outils aux dimensions plus grandes. « Plus la pression est forte, plus les copeaux se dégagent rapidement du trou, et plus vite on peut faire tourner le foret, » explique M. DeLuca.

3. La coupe discontinue engendre des problèmes

Les forets T-A d'Allied sont disponibles en 187 combinaisons de géométries et de revêtements d'inserts standard, et il s'agit là d'une seule gamme d'outils fabriqués par un seul fabricant. Au vu de la diversité des options spécifiques à des applications disponibles sur le marché, les stratégies en matière de forets qui constituaient auparavant la norme peuvent ne plus être valables aujourd'hui.

Parmi ces stratégies, on peut citer celle de la coupe discontinue, ou « pecking ». Faire reculer l'avance de l'outil pendant la coupe ne devrait pas être une opération indispensable pour assurer l'évacuation des copeaux hors du trou. « Si vous voyez quelqu'un utiliser la technique de la coupe discontinue à notre époque, cela veut sûrement dire que l'outil est mal utilisé, ou même que l'outil utilisé n'est pas le bon », estime M. DeLuca.

La coupe discontinue peut parfois constituer la seule option valable lorsque les machinistes n'ont pas le temps de mettre en place de nouveaux outils ou processus. Cependant, cette stratégie se traduit toujours par un perçage plus lent. En outre, le retrait de l'outil en milieu de coupe peut entraîner la formation de copeaux partiels, pas totalement détachés, à l'intérieur du trou. Le carbure résiste bien à l'usure, mais il est cassant, une caractéristique qui entraîne une usure prématurée des inserts, voire des problèmes plus graves en cas de contact répété avec une surface irrégulière comme celle-là. Même si les inserts résistent, la pièce à usiner pourrait ne pas tenir aussi bien. Comme nous l'avons dit plus haut, la plupart des forets percent des trous légèrement trop grands. « Même si on parle seulement de quelques millièmes de pouce, pour certains travaux, le risque d'abîmer l'intérieur du trou ou de couper un trou trop grand est réel », ajoute-t-il. 

4. Les inserts sont auto-centrés

Parmi les pratiques dépassées, on trouve aussi le recours à un pointage à 90 degrés avec un plus petit diamètre pour le trou pilote. Cette stratégie n'est pas dénuée de sens, et comme la coupe discontinue, elle peut s'avérer généralement utile pour des applications en atelier d'outillage. Après tout, un trou de petit diamètre percé de manière légèrement décentrée est plus facile à corriger qu'un trou plus grand, tandis qu'un angle de pointe aigu permet au foret de pénétrer facilement et rapidement dans la pièce et de rester bien en place. Cependant, la plupart des machines-outils CNC se positionnent avec suffisamment de précision pour que le foret pilote puisse avoir le même diamètre que le foret principal. Elles sont également assez puissantes pour conduire les pointes mal aiguisées dans un matériau de pièce à usiner vierge.

En réalité, la plupart des inserts de perçage à embouts remplaçables comportent des embouts auto-centrés avec des angles de pointe inférieurs à 90 degrés. Par conséquent, l'insert peut avoir un impact sur le diamètre majeur du trou avant le point d'auto-centrage. « Si l'on cherchait à suivre un pointage standard avec l'un de nos outils, notre foret aurait tendance à vouloir se décaler légèrement, provoquant une usure prématurée et éventuellement un éloignement de l'outil, » prévient M. DeLuca. « Le fait d'utiliser les mêmes diamètre d'insert et angle de pointe permet de garantir que le foret le plus long prend parfaitement la relève du pointage. »

5. La prudence est une vertu

En matière de perçage profond, se précipiter vers des vitesses et avances maximales peut créer des problèmes de sécurité et compromettre le travail en cours. Ainsi, de nombreuses recommandations standard émises par Allied concernant ses forets T-A à usage général peuvent être résumées en une phrase : Abordez le trou pilote avec prudence. Pour plus de détails, consultez les images de la galerie ci-dessus.

« Aborder un trou pré-existant avec prudence permet d'éviter tout dommage, » ajoute M. DeLuca au sujet de ces recommandations. « Ainsi, les listels de foret peuvent s'engager dans la pièce avant que le machiniste n'amène la vitesse. Le trou commence alors à avoir l'effet d'une bague qui garde le foret bien centré et protège les pièces et les personnes. » 

 



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