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Exploiter au mieux vos outils d'alésage
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Christa Kettlewell
Allied Machine & Engineering

Article traduit par Wilfried Sammartino

Alésage de précision, usinage d’ébauche ou alésage de grand diamètre : quel que soit le type d'application, il est essentiel de tirer le meilleur parti de vos outils d'alésage. Que ce soit dans un atelier ou un environnement de haute production, les applications de finition exigent de la précision. Une bonne connaissance des problèmes potentiels et des outils d'alésage les mieux adaptés à chaque tâche peut donc contribuer à la réussite de l’application et à la production de composants conformes aux exigences de finition spécifiques.

Lorsqu'il s'agit de tirer le meilleur parti des outils d'alésage, il est important de se rappeler que le choix de ces derniers doit s’effectuer en fonction des exigences uniques de chaque tâche. L’ajustement d’un outil d'alésage pour un diamètre spécifique affecte l'équilibre de l'outil même, et par là même la taille du trou, la finition et le taux de pénétration de l'outil. Si l’on estime généralement que l'utilisation d'outils d'alésage polyvalents est plus avantageuse pour les travaux à faible volume, les travaux à volume élevé ou qui répondent à des tolérances plus serrées ou à des exigences de finition plus précises exigent l'utilisation d'outils spécifiques pour chaque application.

Un autre conseil important est de garder l'outil aussi court que possible afin de minimiser le risque de déviation et par là même de finition médiocre. Le rapport longueur/diamètre revêt une importance cruciale pour les outils d'alésage. Idéalement, le rapport longueur/diamètre doit être de 5xD ou moins pour les systèmes d'alésage sans module à amortisseur de vibration, tandis que les technologies de type métaux lourds, carbure et module à amortissement des vibrations peuvent permettre d'aléser jusqu'à 10xD. Natalie Wise, responsable produit des lignes de produits d'alésage chez Allied Machine, résume : « Nos modules NOVITECH utilisent un fluide viscoélastique pour réduire au minimum les vibrations et permettre des profondeurs d'alésage jusqu'à 10xD.

Cette technologie d'amortissement des vibrations améliore non seulement la durée de vie des outils d'alésage, mais prolonge également la durée de vie de la broche, tout en produisant une qualité de surface exceptionnelle ». Dans le cas des systèmes d'alésage modulaires, il est important de tenir compte des composants sélectionnés pour un travail, puis de s’efforcer de supprimer toute longueur inutile. En termes de solutions d'alésage, plus l’outil est court et robuste et plus les résultats seront satisfaisants.

Concernant les applications d'alésage de grand diamètre, il est important de déterminer si la machine qui doit être utilisée dispose d’un fourreau. Un fourreau est un système de vérin qui étend la broche au-delà de sa position standard. Également appelés broches d'alésage, les fourreaux se déclinent en différents diamètres, généralement entre 12 et 26 cm, et leur course peut s’étendre sur plusieurs centimètres. Lors de l’alésage de grands diamètres ayant une certaine profondeur, les fourreaux permettent de réduire au maximum la longueur de l'outil et contribuent ainsi à son bon fonctionnement. D’autres facteurs doivent être également pris en compte. Un rayon de coupe trop grand et une profondeur de coupe trop faible entraîneront une déviation radiale et un broutage, ce qui se traduira par une finition médiocre et affectera la durée de vie de l'outil.

Il convient par ailleurs d'examiner les plaquettes utilisées avec les outils d'alésage, dans la mesure où leur rôle est également important. Le choix des géométries et des nuances doit s’effectuer en fonction du matériau à usiner, de la quantité de matière à enlever et de la durée de vie de l'outil recherchée. En outre, les revêtements et le rayon de coupe de la plaquette, qui doit correspondre à la profondeur de coupe, influent sur les performances de l'outil. Les brise-copeaux affectent également les performances car le contrôle des copeaux dépend souvent du brise-copeaux de la plaquette et peut donc déterminer le succès ou l'échec de l’opération d’alésage.

Le bon déroulement de l’alésage ne dépend pas uniquement de l'outil, mais aussi des capacités de la machine. Les grands diamètres, par exemple, peuvent poser problème par rapport au poids et au moment de l'outil d'alésage. Le poids et la force de l'outil affectent la capacité du système de préhension à maintenir l'outil dans la broche, ce qui peut entraîner divers problèmes, et amener le système de changement d'outil à changer l’outil ou à le ranger dans le magasin. La puissance disponible par rapport au diamètre de l'outil et la quantité de matière à enlever peuvent également poser problème. Il est donc clairement important de tenir compte des limites de la machine.

Il demeure néanmoins essentiel d'évaluer les solutions d'alésage en fonction des besoins de l'application. Les connexions modulaires, par exemple, sont en général plus avantageuses dans les applications d'alésage. Outre qu’elles réduisent le besoin d'extensions spéciales, ces connexions facilitent l’adaptation sur les machines. Une connexion modulaire permet de remplacer rapidement les attachements selon les différents types de broches. Elle confère également une flexibilité maximale au système et permet des configurations multiples, tout en disposant d’un outil aussi court et robuste que possible. L’optimisation des composants modulaires utilisés pour obtenir la longueur de l’outil d'alésage (extensions, réducteurs et tiges principales étendues) permet de réduire considérablement le rapport LxD. Par exemple, pour un trou de 75 mm et de 300 mm de profondeur, une configuration d'alésage pourra donner un rapport de 7xD, contre 5xD seulement pour une autre configuration de même longueur. La configuration 5xD donnera en fin de compte de meilleurs résultats que la configuration 7xD, surtout si l'on tient compte de la durée du cycle

Outre les connexions modulaires, il convient également de se demander s’il est préférable d’utiliser un outil d'alésage unique ou un kit d'alésage pour une application spécifique. Si les kits offrent plus de flexibilité, un outil d'alésage unique apporte plus d’uniformité selon les besoins. Les ateliers multi gammes ont souvent tout intérêt à utiliser des kits d'alésage pour offrir des gammes de diamètres multiples et répondre ainsi aux exigences individuelles de l'atelier. L’utilisation de kits est mieux adaptée aux environnements de type ateliers de prototypes, petites séries, composants uniques à faible production et ateliers de réparation. De manière générale, les kits d'alésage conviennent mieux aux machinistes qui recherchent des outils d'alésage polyvalents. À l'inverse, les outils d'alésage individuels sont plus souvent utilisés dans un environnement de haute production. Si un atelier assure la même production jour après jour, l’utilisation d'outils individuels permettra de réduire les coûts d'outillage et de maintenir l’uniformité nécessaire pour une gamme de diamètres plus limitée.



L’option d’outils d'alésage sur mesure se pose également lors de la sélection de l'outillage. Qu'il s'agisse de réduire la durée du cycle, d'améliorer la qualité d'un composant ou de réaliser des économies en combinant plusieurs alésages en une seule opération, les outils d'alésage spéciaux apportent toutes sortes d’avantages. Parallèlement, alors que de nombreuses applications d'alésage sont conçues pour fonctionner avec un outillage standard, certaines applications uniques nécessiteront toujours des solutions spéciales. Les profils de trous complexes et les limites des magasins des machines-outils exigent l’utilisation d’un outil capable d’offrir une variété de diamètres et d’étapes. On peut également citer le développement d'outils d'alésage en ligne, qui sont conçus pour répondre aux limites inhérentes des outils d'alésage en termes de longueur et aux exigences de concentricité entre les trous séparés ainsi qu’aux tolérances d’ovalisation et de diamètre individuelles. En fin de compte, si les outils d'alésage sur mesure peuvent fournir de nombreux avantages, ils sont souvent développés en fonction des exigences particulières d'une application.

Quel que soit l'outil d'alésage, il n’est pas toujours facile de tirer le meilleur parti de l’outillage. Prenons la finition de surface par exemple : les outils d'alésage peuvent atteindre une finition de surface très fine, notamment en cas d’utilisation d’une plaquette à géométrie raclée. La vitesse d'avance, le rayon du bec et la profondeur de coupe jouent cependant également un rôle essentiel pour répondre aux exigences de finition nécessaires. Bien qu’il ne pose pas généralement pas problème, le liquide de refroidissement peut également contribuer à obtenir la finition de surface souhaitée et à améliorer la durée de vie de l'outil, tant que le liquide de refroidissement est maintenu. L’utilisation de liquide de refroidissement exige néanmoins certaines précautions dans plusieurs conditions :
  • Outils numériques intégrés - Certaines têtes d'alésage numériques ont des limites de pression en termes de liquide de refroidissement. Le dépassement de ces limites peut endommager les composants internes de la tête d'alésage. De nombreux ateliers utilisent des pompes 70 bar, qui peuvent malheureusement provoquer une défaillance des joints. Une telle pression du liquide de refroidissement n'est pas nécessaire, en particulier pour l'alésage de finition. Les copeaux sont souvent si petits qu'il est inutile de les évacuer. Une pression de 20 bar est donc tout à fait acceptable, sous réserve d’un contrôle des copeaux correct,
  • Applications d'ébauche lourde - Si la quantité de matière enlevée est supérieure à la différence entre la taille du trou et le diamètre du corps, l'évacuation des copeaux peut être affectée. Le liquide de refroidissement jouera alors un rôle important dans ces situations.
  • Plaquettes CBN - Le CBN supporte mal les chocs thermiques, lesquels peuvent se produire en cas d’utilisation de liquide de refroidissement. Dans la plupart des cas, le CBN s’utilise à sec pour éviter les problèmes.
Finalement, les liquides de refroidissement solubles sont généralement préférables pour les composants internes des outils d'alésage, dans la mesure où les produits synthétiques peuvent entraîner des dommages internes et réduire la précision.

Même si elle est plus problématique pour les applications d’ébauche que de finition, l'évacuation des copeaux est un aspect essentiel où le choix de la plaquette peut faire toute la différence. Les géométries doivent être soigneusement choisies en fonction du matériau à aléser et de la quantité de matière à enlever. Il convient également de tenir compte du diamètre du corps de l'outil d'alésage et des composants modulaires supplémentaires, tels que les extensions et les réducteurs, par rapport à la quantité de matière à enlever. Si la quantité de matière à enlever est supérieure à la différence entre la taille du trou et le diamètre du corps, l'évacuation des copeaux peut être affectée, ce qui risque d’endommager l'outil d'alésage et potentiellement la pièce à usiner. Dans l'ensemble, plus le copeau est court et plus il sera facile à évacuer. Il convient donc d’être attentif au choix de l'outil et à l'application même afin de permettre une meilleure formation des copeaux.

À l’instar des nouveaux revêtements de plaquettes qui sont aujourd’hui commercialisés, le secteur des outils d'alésage devrait connaître des améliorations continues et un certain degré d’innovation à l’avenir. Comme pour les autres industries, les technologies autrefois réservées à des applications spéciales uniques ou à faible volume seront transférées à des applications quotidiennes plus courantes et deviendront ainsi plus accessibles et plus abordables. La plupart, voire la totalité, des outils d'alésage réglables seront numériques à terme. Il est également possible que les outils d'alésage réglables puissent être ajustés depuis un module séparé ou même un téléphone. Une technologie similaire existe déjà sur le marché, même si elle n’est pas encore très connue. En attendant que l'industrie de l'usinage bénéficie de ces avancées et pour tirer le meilleur parti des outils d'alésage, il convient cependant d’examiner les solutions d'outillage les mieux adaptées à l'environnement de travail et la manière dont ces outils peuvent surmonter les défis potentiels.


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