Manuel de tournage Tournage général - Tronçonnage et gorges - Filetage
Conditions d’usinage Il y a plusieurs éléments à prendre en compte avant de commencer l'usinage.
Pièce • Opération • Type de pièce (par ex. grande taille, pièce mince) • Profil de filet • Taille du lot • Exigences qualitatives.
Matière • Usinabilité (par ex. facilité de fragmentation des copeaux) • État de la surface (par ex. usinée, forgée) • Dureté.
Machine
• Stabilité, puissance et couple • Bridage de la pièce • Pression d'arrosage • Usinage à sec ou sous arrosage.
Sommaire 1 Tournage général
2
Plaquettes Wiper
6
Géométries et nuances
7
Productivité boostée
9
Indications sur les applications
11
2 Tronçonnage et gorges
16
Tronçonnage – Indications sur les applications
18
Gorges extérieures – Indications sur les applications
22
Gorges intérieures – Indications sur les applications
26
Gorges frontales – Indications sur les applications
28
3 Filetage
30
Pénétration et types de plaquettes
33
Géométrie et nuance
35
Dépouille latérale
36
Indications sur les applications
38
4 Matériaux de haute technologie
39
Indications sur les applications
40
5 Informations complémentaires
42
Gagner la course à la productivité
42
Changement rapide
44
CoroTurn® SL
45
CoroTurn® HP
46
Silent Tools™
48
1. Tournage général
Tournage général Systèmes d'outils de premier choix Extérieur
Intérieur
Chariotage/dressage Finition T-Max® P HP* avec arrosage haute pression
CoroTurn® 107 HP* avec arrosage haute pression
Ébauche T-Max® P RC*
T-Max® P HP* avec arrosage haute pression
Profilage
Finition CoroTurn® TR
CoroTurn® 107 HP* avec arrosage haute pression
Ébauche T-Max® P RC*
T-Max® P HP* avec arrosage haute pression
Pièces à parois minces
Finition CoroTurn® 107 HP* avec arrosage haute pression
Ébauche T-Max® P RC*
2
*HP = Lubrification haute précision *RC = Bridage rigide
1. Tournage général
Géométrie et nuance Choix prioritaire pour T-Max P®et CoroTurn®107 ISO P (Aciers)
Finition
Ébauche
Usinage
-PR GC4315
-PR GC4325
-PR GC4235
-PM GC4315
-PM GC4325
-PM GC4235
-PF GC4315
-PF GC4315
-PF GC4325
Bonnes
Moyennes
Défavorables Conditions
ISO M (Aciers inoxydables)
Finition
Ébauche
Usinage
-MR GC2025
-MR GC2025
-MR GC2025
-MM GC2015
-MM GC2025
-MM GC2035
-MF GC2015
-MF GC2015
-MF GC2025
Bonnes
Moyennes
Défavorables Conditions
ISO K (Fontes)
Finition
Ébauche
Usinage
(G) = fonte grise, (N) = fonte nodulaire
-KR GC3205 (G) GC3210 (N)
-KR GC3215
-KM GC3205 (G) GC3210 (N)
-KM GC3215
-KF GC3205 (G) GC3210 (N)
-KF GC3215
-KF GC3215
Moyennes
Défavorables
Bonnes
-KR GC3215 -KM GC3215
Conditions
3
1. Tournage général
Angle d'attaque KAPR (PSIR) L'angle d'attaque KAPR correspond à l'angle entre l'arête de coupe et la direction de l'avance. Grand angle :
Petit angle :
Fragmentation du copeau contre l'outil
Fragmentation du copeau contre la pièce
• Un angle d'attaque (KAPR) proche de 90° (PSIR 0°) dirige les forces vers le mandrin
• Les forces sont dirigées dans le sens axial et dans le sens radial
• Risques de vibrations réduits • Des efforts de coupeplus élevés, surtout en entrée et en sortie de la matière
• Tendance accrue aux vibrations • Réduction de l'usure en entaille de la plaquette • Charge réduite sur l'arête de coupe en entrée et en sortie de la matière
Taille de plaquette • Déterminez la profondeur de coupe maximum, ap • Déterminer la longueur de coupe nécessaire, LE, en tenant compte de l'angle d'attaque KAPR (PSIR) du porte-outil et de la profondeur de coupe, ap.
Exemple à suivre LE 5.0 mm (0.197 pouce) : KAPR (PSIR)
LE mm (pouces)
Plaquette :
75º (15º)
5.2 (0.205)
SNMG 1204 / SNMG 43
45º (45º)
7.1 (0.280)
SNMG 1506 / SNMG 54 (moins sensible à la rupture)
4
1. Tournage général
Rayon de bec • Choisissez le rayon de bec, RE, le plus grand possible pour obtenir une arête de coupe plus résistante. • Un grand rayon de bec, RE, autorise des avances plus élevées et offre une plus grande sécurité d'arête. • En cas de tendance aux vibrations, choisissez un plus petit rayon de bec, RE. Rayon de bec, RE, mm (pouce) : 0.4 (1/64) 0.8 (1/32) 1.2 (3/64) 1.6 (1/16) 2.4 (3/32) Avance maxi., fn mm/tr pouce/tr
0.25–0.35 0.4–0.7 0.5–1.0 0.7–1.3 1.0–1.8 .009–.014 .016–.028 .020–.039 .028–.051 .039–.071
ap
ap
RE
ap < RE
RE
ap = 2/3 x RE
La profondeur de coupe, ap, ne doit pas être inférieure à 2/3 du rayon de bec, RE, afin d'éviter les vibrations et les pro blèmes de formation des copeaux. Nota : Pour plus d'informations, voir la section intitulée Productivité boostée.
5
1. Tournage général
Plaquettes Wiper Les plaquettes wiper autorisent des avances plus élevées sans perte de qualité au niveau des états de surface ni pro blèmes de fragmentation des copeaux. Utilisez en priorité une plaquette Wiper si possible : • Applications de chariotage et de dressage • Montages de pièces stables • Formes de pièces uniformes. Nota : Les plaquettes Wiper ne sont pas recommandées pour l'usinage intérieur avec une grande longueur de porte-à-faux en raison des risques de vibrations. -WMX
-WF
Les plaquettes -WMX sont le premier choix dans la famille des plaquettes négatives.
-WF est le choix prioritaire dans la famille des plaquettes Wiper positives.
État de surface, Ra 236
6.0
200
5.0
157
4.0
118
3.0
79
2.0
39
1.0
0
0.0
Standard -PM
Wiper -WM Wiper -WMX
0.20 0.008
0.35 0.014
0.50 0.020
0.65 0.026
Avance, fn mm/tr pouce/tr
Une avance deux fois plus grande avec une plaquette wiper produit un état de surface aussi bon, voire meilleur, qu'une géométrie conventionnelle avec une avance normale. Une avance normale avec une plaquette wiper produit un état de surface deux fois meilleur qu'une géométrie conventionnelle. 6
1. Tournage général
Géométrie Chaque plaquette a un champ d'applications où le contrôle des copeaux est optimisé : Ébauche
-PR
Profondeur de coupe et avance élevées. Opérations demandant une sécurité d'arête élevée. Semi-finition
-PM
Opérations d'ébauche moyenne à légère. Grande plage de profondeurs de coupe et avances. -PF
Finition
Opérations avec petite profondeur de coupe et faible avance. Opérations demandant de faibles forces de coupe. Le diagramme ci-dessous indique le champ d'applications des plaquettes CNMG 120408 pour une bonne fragmentation des copeaux en fonction de l'avance et de la profondeur de coupe. Les copeaux ci-contre illustrent le diagramme et les conditions de coupe : Géométrie :
-PM
ap:
3.0 mm (0.118 pouce)
fn:
0.3 mm/tr (0.012 pouce/tr)
Profondeur de coupe, ap, pouces mm 0.236
6.0
0.158
4.0
0.080
2.0
CNMG 120408 / CNMG 432
0.1 0.004
0.4 0.016
Avance, fn 0.6 0.8 mm/tr 0.024 0.032 pouce/tr
• La géométrie -PM est à choisir en priorité • Utilisez la géométrie -PR en cas de grande fn/ap ou de coupes interrompues • Utilisez la géométrie -PF en cas de faible fn/ap. 7
1. Tournage général
Nuance La nuance de plaquette se sélectionne en fonction des critères suivants : • Pièce (matière, forme, par ex. temps de coupe long ou court) • Application (par ex. ébauche, semi-finition, finition) • Machine (stabilité, par ex. favorable, moyenne, mauvaise).
Résistance à la chaleur (usure)
Bonne
Moyenne
Mauvaise
Exemple • Pièce acier, MC P2.3.Z.AN (CMC 02.12) • Semi-finition, fn 0.2–0.4 mm/tr (0.008–0.016 pouce/tr), Profondeur de coupe, ap, 2 mm (0.079 pouce) • Bonne stabilité (bridage, taille de la pièce). Utilisez la nuance GC4325 pour un usinage sûr. Utilisez la nuance GC4315 si une plus grande résistance à la chaleur est nécessaire en raison d'un temps de coupe plus long ou d'une vitesse de coupe plus élevée.
8
1. Tournage général
Productivité boostée Effets de l'arrosage haute pression/précision HP Contrôle des copeaux et durée de vie de l'outil : • Effets positifs dès 10 bars (145 psi) • Effets évidents à 70 bars (1015 psi) • Avec des pressions plus élevées, la géométrie HP offre une durée de vie plus longue.
Sécurité des process Les porte-outils HP améliorent le contrôle des copeaux et rendent la durée de vie de l'outil plus prévisible. Cet effet s'observe facilement en passant d'un porte-outil conventionnel à un porte-outil CoroTurn® HP, à conditions de coupe égales. HP offre aussi un potentiel d'augmentation de la vitesse de coupe. Pour un usinage productif et prévisible des aciers inoxydables avec une mauvaise fragmentation des copeaux, • appliquez une pression de liquide de coupe de 70 bar (1015 psi) ; l'usinage s'améliore dès 35 bars (507 psi) ; • utilisez CoroTurn® HP avec la géométrie -MMC.
9
1. Tournage général
Augmentation de la durée de vie d'outil Pour profiter d'une meilleure durée de vie de l'outil : 1. Augmentez ap (afin de réduire le nombre de passes) 2. Augmentez fn (afin de réduire le temps de coupe) 3. Réduisez vc (afin de réduire la chaleur)
Profondeur de coupe ap Trop petite : • Mauvais contrôle des copeaux • Vibrations • Chaleur excessive • Coût élevé. Trop grande : • Trop de puissance consommée • Rupture de plaquette • Forces de coupe excessives.
Durée de vie Peu d'effet sur la durée de vie d'outil.
ap
Avance fn Trop faible : • Copeaux enchevêtrés • Usure en dépouille rapide • Arête rapportée • Coût élevé. Trop forte : • Mauvais contrôle des copeaux • Mauvais état de surface • Usure en cratère, déformation plastique • Trop de puissance consommée • Soudage des copeaux • Martèlement des copeaux.
Durée de vie Moins d'effet sur la durée de vie de l'outil que vc.
fn
Vitesse de coupe vc Trop faible : • Arête rapportée • Arête émoussée • Coût élevé • État de surface de mauvaise qualité. Trop élevée : • Usure en dépouille rapide • Mauvais état de surface • Usure en cratère rapide • Déformation plastique. 10
Durée de vie Effet important sur la durée de vie de l'outil. Ajustez vc pour plus d'efficacité.
vc
1. Tournage général
Indications sur les applications Pièces sujettes aux vibrations Coupe en une passe (par exemple un tube) Il est recommandé d'effectuer la coupe en une seule passe afin de diriger les forces vers le mandrin/la broche. Exemple : • Diamètre extérieur (OD) 25 mm (0.984 pouce) • Diamètre intérieur (ID) 15 mm (0.590 pouce) • Profondeur de coupe, ap, 4.3 mm (0.169 pouce). Épaisseur résultante du tube = 0.7 mm (0.028 pouce).
OD = 25 mm (0.984 pouce)
ap 4.3 mm (0.169 pouce)
ID = 15 mm (0.590 pouce)
Un angle d'attaque proche de 90° dirige les forces de coupe dans la direction axiale. Ceci permet d'exercer des forces de flexion minimales sur la pièce.
Coupe en deux passes Usinage synchronisé entre la tourelle supérieure et la tourelle inférieure avec forces de coupe égalisées : • Cela permet d'éviter les vibrations et la flexion de la pièce.
11
1. Tournage général
Pièces minces ou à parois minces • Angle d'attaque proche de 90° • Profondeur de coupe, ap, supérieure au rayon de bec, RE • Arête vive et petit rayon de bec, RE • Envisagez une nuance Cermet ou PVD, par ex. CT5015 ou GC1125.
Angle d'attaque : • Même une petite modification (d'un angle de 91 degrés à un angle de 95 degrés) a une influence sur la direction des forces de coupe pendant l'usinage. Profondeur de coupe, ap, supérieure au rayon de bec, RE : • Une grande ap augmente la force axiale, Fz, et réduit la force de coupe radiale, Fx, qui est responsable des vibrations. Arête vive et petit rayon de bec, RE : • Faibles forces de coupe. Nuance Cermet ou PVD : • Meilleure résistance à l'usure et arête de coupe vive, ce qui est préférable dans ce type d'opération.
12
1. Tournage général
Épaulements / tournage épaulement Étapes 1 à 4 :
1 2 3 4
• La distance de chaque étape (1 à 4) doit être identique à l'avance pour éviter les bourrages de copeaux.
Étape 5 : • La coupe finale doit être 1 faite en une seule passe 2 verticale du diamètre 3 extérieur vers le diamètre 4 intérieur.
5
Avantages : • Éviter d'endommager l'arête de la plaquette • Très favorable avec les plaquettes à revêtement CVD ; réduction considérable du risque de rupture.
Des problèmes d'enroulement des copeaux sur le rayon peuvent aussi survenir en cas d'usinage du diamètre intérieur vers le diamètre extérieur lors du dressage de l'épaulement.
La modification de la trajectoire de l'outil peut inverser la direction des copeaux et résoudre le problème.
13
1. Tournage général
Dressage Considérations sur le process • Commencez par le dressage (1) et le chanfrein (2) si possible. Configuration géométrique de la pièce : • Commencez par le chanfrein (3).
3.
4.
2. 1.
Le dressage doit être la première opération pour définir le point de référence de la pièce pour la passe suivante. La formation de bavures est souvent un problème à la fin de la coupe (fin de passe). Ceci peut être réduit ou évité en usi nant un chanfrein ou un rayon (interpolation autour d'un angle) de manière à repousser les bavures hors de la pièce. Un chanfrein sur la pièce permet d'avoir une entrée en coupe plus douce de l'arête (pour le dressage et pour le chariotage).
14
1. Tournage général
Coupes interrompues • Utilisez une nuance PVD pour avoir une bonne ténacité d'arête, par ex. GC1125 • Utilisez une nuance avec un revêtement CVD mince si la matière de la pièce est très abrasive, par ex. GC1515 • Éventuellement, utilisez un brise-copeaux résistant, par ex. -QM ou -PR, afin d'avoir une bonne résistance à l'écaillage • Il est recommandé de supprimer l'arrosage pour éviter les fissures thermiques.
Finition de pièces avec dégagement de rectification Utilisez le plus grand rayon de bec, RE, possible pour le chariotage et le dressage. Ne dépassez pas la largeur de la rectification. • Arête résistante • Bonne qualité d'état de surface • Possibilité de grande avance. Le dégagement doit être usiné en dernier de manière à retirer les bavures.
RE
15
2. Tronçonnage et gorges
Tronçonnage et gorges Le premier choix Tronçonnage
3.
2.
1.
1. CoroCut® 3
DCX Ø ≤12 mm (0.5 pouce)
2. CoroCut® 2
DCX Ø12-38 mm (0.5–1.5 pouce)
3. CoroCut® QD DCX Ø38-160 mm (1.5–6.3 pouces)
Gorges extérieures
3. 1.
2.
1. CoroCut® 3
CDX 1.5–6 mm (0.06–0.24 pouce)
2. CoroCut® 2
CDX 13–28 mm (0.5–1.1 pouce)
3. CoroCut® QD CDX 15–80 mm (0.6–3.15 pouce)
16
2. Tronçonnage et gorges
Gorges intérieures
4. 3. 2. 1.
1. CoroTurn® XS DMIN Ø4.2 mm (0.165 pouce) 2. CoroCut® MB DMIN Ø10 mm (0.394 pouce) 3. T-Max Q-Cut® DMIN Ø12 mm (0.472 pouce) 4. CoroCut® 2
DMIN Ø26 mm (1.024 pouce)
Gorges frontales
4.
1. 3.
2.
1. CoroTurn® XS DAXIN Ø1-8 mm (0.04–0.315 pouce) 2. CoroCut® MB DAXIN Ø8 mm (0.31 pouce) 3. T-Max Q-Cut® DAXIN Ø16 mm (0.63 pouce) 4. CoroCut® 2
DAXIN Ø34 mm (1.34 pouce) 17
2. Tronçonnage et gorges
Indications sur les applications de tronçonnage Réduire le porte-à-faux, OH Grand OH : • Utiliser une géométrie de coupe légère, par ex. -CM. OH inférieur à 1.5 x H : • Utiliser l'avance recommandée pour la géométrie. OH supérieur à 1.5 x H : • Réduire l'avance au minimum recommandé pour la géométrie. La longueur du porte-à-faux augmente/ réduit la flexion en proportion cubique :
δ=
4 x F x OH3 t x h3
Hauteur de centre • Hauteur de centre ±0.1 mm (±0.004 pouce) • Avec les grandes longueurs de porte-à-faux, régler l'arête de coupe 0.1 mm (0.004 pouce) au dessus du centre pour compenser la flexion. Arête sous le centre :
Arête au dessus du centre :
• Téton central plus grand
• Rupture (coupe au delà de l'axe)
• Rupture (forces de coupe défavorables).
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• Usure en dépouille rapide (peu de dégagement).
2. Tronçonnage et gorges
Toujours arrêter l'avance avant le centre La rupture lors du tronçonnage de barres survient généralement au centre. Toujours réduire l'avance de -75% 2 mm (0.08 pouce) avant le centre : • La réduction de l'avance au centre réduit les forces et prolonge la durée de vie de l'outil • Une grande avance à la périphérie améliore la productivité et la durée de vie de l'outil • La réduction de l'avance prolonge considérablement la durée de vie de l'outil.
Calcul de la vitesse :
vc =
π x Dm x n 1000
Toujours arrêter l'avance avant d'atteindre le centre • Arrêter l'avance à 0.5 mm (0.02 pouce) du centre • La pièce se détachera avec la force centrifuge.
L'avance au delà du centre provoque la rupture de l'outil.
Il est possible d'utiliser une contre-broche pour tirer la pièce. Laisser un téton de ø 1 mm (0.04 pouce) pour tirer la pièce.
Réduire la largeur de la plaquette pour économiser la matière.
19
2. Tronçonnage et gorges
Tronçonnage sans téton • L'angle frontal réduit le téton et les bavures d'un côté • N'utiliser des plaquettes avec un angle frontal qu'avec les petites longueurs de porte-à-faux • L'angle frontal réduit la durée de vie et augmente la flexion • Pour les grandes longueurs de porte-à-faux, utiliser des plaquettes neutres.
Stabilité et durée de vie de l'outil Forces de coupe radiales Forces de coupe axiales Téton central / bavures Risques de vibrations État de surface et planéité Flux des copeaux
Angle frontal mauvaises faibles élevées petit(es) élevés mauvais(e) mauvais
Neutre bonnes élevées faibles grand(es) faibles bon(ne) bon
Arrosage de précision (HP) • Le liquide de coupe atteint l'arête de coupe même au fond de gorges profondes • Les outils HP sont le premier choix pour le tronçonnage et les gorges • Meilleur contrôle des copeaux et meilleurs états de surface • L'arrosage par l'intérieur réduit la température • Les plus grands avantages s'obtiennent dans les temps de coupe prolongés et dans les matières avec une faible conductivité (superalliages réfractaires, aciers inoxydables) • Un arrosage efficace permet d'utiliser des nuances plus tenaces tout en conservant la même durée de vie, voire une durée de vie plus longue • Augmenter la vitesse de coupe de 30 à 50 % avec l'arrosage de précision HP • Stopper l'arrosage au diamètre auquel la machine atteint sa vitesse de rotation maximum afin d'éviter la formation d'arêtes rapportées. L'arrosage de précision est utile même avec des pressions plus basses, mais les meilleurs effets s'obtiennent à partir de 20 bars (290 PSI). 20
2. Tronçonnage et gorges
Géométrie et nuance Premier choix pour le tronçonnage
ISO P
Tubes - bonnes conditions
Barres - bonnes condi- Barres - mauvaises tions (contre-broche) conditions
-CM
-CF
-CR
-CM
Aciers
-CF
Aciers inoxydables
M
Métaux nonferreux
N
Superalliages réfractaires
S
GC1125
GC1125
-CF
GC1135/2135
-CM
-CR
-CF
GC1125
-CM
GC1125
-CO
-CO
-CF
-CO
-CM
GC1105 -CO
-CM
GC1105
Ce tableau indique la largeur de plaquette, CW, à utiliser en fonction du diamètre de la pièce, D :
-CR
GC1135/2135
-CO
GC1105
-CR
-CM
GC1105 -CM
-CM
GC1105 D mm (pouces)
-CM
GC1145 CW mm
–10 (–0.4)
1.0
10–25 (0.4–1.0)
1.5
25–40 (1.0–1.6)
2.0
40–50 (1.6–2.0)
2.5
50–65 (2.0–2.6)
3.0
Réduisez la largeur de la plaquette pour économiser la matière ! 21
2. Tronçonnage et gorges
Indications sur les applications d'usinage de gorges extérieures Gorges en une seule passe • Utilisez la plaquette Wiper pour de meilleurs états de surface, par ex. -TF • CoroCut 2 -GF offre un grand choix de rayons de bec et de largeurs ainsi que des tolérances serrées • Options Tailor Made pour des profils spécifiques et des chanfreins intégrés dans le profil de la plaquette - pour les productions en grandes séries.
Ébauche de gorges larges Usinage de gorges en plongées successives • Pour les gorges larges et profondes (profondeur supérieure à la largeur) • Les couronnes laissées pour les coupes finales (4 et 5) doivent être plus étroites que la plaquette (CW -2 x rayons de bec) • Pour la coupe des couronnes, augmenter l'avance de 30 à 50 % • Géométrie de premier choix -GM.
Tournage en plongée • Pour les gorges larges et peu profondes (largeur supérieure à la profondeur) • Ne pas appliquer l'avance contre un épaulement • Géométries de premier choix -TF et -TM.
22
2. Tronçonnage et gorges
Tournage avec une plaquette de tronçonnage et gorges • Pour le tournage latéral, appliquer une ap supérieure aux rayons de bec de la plaquette • Effet Wiper − fn/ap doit être assez élevé pour limiter la flexion de la plaquette et de l'outil • Si fn/ap est trop faible, l'outil frotte, des vibrations apparaissent et l'état de surface produit est mauvais • ap maximum 75% de la largeur de la plaquette.
État de surface Ra μm 4.0
TNMG 160404
3.5
TNMG 160408
3.0
CoroCut - 5 mm -RM
2.5
CoroCut - 4 mm -TF
2.0
CoroCut - 6 mm -TM
1.5 1.0 0.5 Avance, fn 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 mm/tr 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 pouce/tr
Ce diagramme indique l'état de surface obtenu avec les plaquettes CoroCut par comparaison avec des plaquettes TNMG avec un rayon de bec de 04 et 08.
23
2. Tronçonnage et gorges
Tournage d'une gorge Lors du tournage latéral, l'outil et la plaquette fléchit légèrement. Mais une flexion excessive peut provoquer des vibrations, voire la rupture : • Plus la lame est épaisse, moins la flexion est importante • Plus le porte-à-faux est court, moins la flexion est importante • Évitez les opérations de tournage avec des outils long et/ ou minces.
Plus le porte-à-faux est court, moins la flexion latérale est importante :
δ=
4 x F x OH3 t3 x h
Tournage finition d'une gorge Pour éviter la déflexion, utilisez une profondeur de coupe plus grande que le rayon de bec de la plaquette. • Option 1 : Utilisez une géométrie de tournage, par ex. -TF • Option 2 : Utilisez une géométrie de profilage, par ex. -RM pour les gorges avec grand rayon • Profondeurs de coupe axiale et radiale recommandées 0.5–1.0 mm (0.02–0.04 pouce).
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2. Tronçonnage et gorges
Géométrie et nuance Premier choix pour les gorges
Aciers
ISO P
Aciers inoxy dables
M
Fontes
K
Métaux nonferreux
N
Superalliages réfractaires
S
Gorges
Tournage de gorges larges
-CL
-TF
-GF
GC1125
-TF
GC1125/4225
-TF
-TF
-TF
GC1135/2135 -CR
-TF
GC1135/2135 -TF
-GM
-TM
GC1135/3115
GC1135/3115
-TF
-TF
-GF
GC1105
GC1105
-TF
-TF
-GF
GC1105
-TF
-TF
GC1105
Aciers trempés
H -S
-S
CB7015
CB7015
Pour les gorges extérieures, les outils équipés de l'arrosage de précision sont le premier choix. 25
2. Tronçonnage et gorges
Indications sur les applications d'usinage de gorges intérieures Évacuation des copeaux • Commencez au fond du trou et progressez vers l'extérieur pour faciliter l'évacuation des copeaux • Un débit d'arrosage important améliore le contrôle et l'évacuation des copeaux • Un petit diamètre de barre facilite l'évacuation des copeaux mais offre une moins bonne stabilité • Utilisez le tournage en plongée (B) pour un meilleur contrôle des copeaux et une meilleure stabilité • Utilisez des géométries de coupe légères comme -GF et -TF • Utilisez des plaquettes de petite largeur et avec de petits rayons de bec pour avoir de plus faibles forces de coupe.
Pour les longueurs de porte-àfaux de 5 à 7 x D, utilisez des barres antivibratoires renforcées au carbure.
D
Pour les longueurs de porte-àfaux de 3 à 6 x D, utilisez des barres antivibratoires ou des barres carbure.
D
Pour les longueurs de porte-àfaux inférieures à 3 x D, utilisez des barres acier.
L = 5-7 x D
L = 3-6 x D D
L≤3xD
26
2. Tronçonnage et gorges
Géométrie et nuance Premier choix pour les gorges intérieures
Aciers
ISO P
Gorges
-GF
Tournage de gorges larges
-TF
GC1125
GC4225
-TF
-TF
GC2135
GC2135
Aciers inoxydables
M
Fontes
K -GM
-TM
GC4225
GC4225
-GF
-TF
GC1105
GC1105
-GF
-TF
GC1105
GC1105
-S
-S
CB7015
CB7015
Métaux nonferreux
N
Superalliages réfractaires
S
Aciers trempés
H
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2. Tronçonnage et gorges
Indications sur les applications d'usinage de gorges frontales Choix de l'outil Outils courbés pour différentes sortes de gorges.
Commencez sur l'extérieur, progressez vers l'intérieur
Il est toujours possible d'élargir les gorges par des passes en recouvrement (ou par chariotage) du moment que la première passe est située dans la plage de diamètres de l'outil. Utilisez le plus grand dia mètre d'outil possible pour la gorge à usiner. Plus le diamètre est grand, moins sa courbe est importante et l'outil est donc plus stable. • Les grands diamètres donnent un meilleur contrôle des copeaux et une plus grande stabilité. Pour les gorges larges, utilisez le tournage latéral afin d'avoir un meilleur contrôle des copeaux. • Utilisez toujours un outil avec la profondeur de coupe la plus faible possible. 28
2. Tronçonnage et gorges
Géométrie et nuance Choix prioritaire pour les gorges frontales
Gorges frontales
Aciers
-TF
GC1125
GC2135
Superalliages réfractaires
-TF
-TF
H13A
-TF
GC1105
H -TF
GC4225
Aciers trempés
K Fontes
Gorges frontales
S
Aciers inoxydables
M
ISO N Métaux nonferreux
ISO P
-S
CB7015
Assemblez votre propre outil modulaire pour les gorges sur www.tool-builder.com 29
3. Filetage au tour
Filetage Systèmes de filetage extérieur 1. CoroCut® XS Plage de pas 0.2–2 mm 2. CoroThread® 266 Plage de pas 0.5–8 mm, 32–3 t.p.i
2.
1.
Systèmes de filetage intérieur 1. CoroTurn® XS Plage de pas 0.5–3 mm, 32-16 t.p.i. DMIN Ø4 mm (0.157 pouce) 2. CoroCut®MB Plage de pas 0.5–3 mm, 32-8 t.p.i. DMIN Ø10 mm (0.393 pouce) 3. CoroThread® 266 Plage de pas 0.5–8 mm, 32-3 t.p.i. DMIN Ø12 mm (0.472 pouce)
3. 2. 1. 30
3. Filetage au tour
Profils de filets Gamme standard Sandvik Coromant Application
Profil de filet
Type de filet
Accouplement Applications générales
Métrique ISO, UN américain
Filetage tubes
Whitworth, British Standard (BSPT), American National, Pipe Threads, NPT, NPTF
Alimentaire et incendie
DIN 405 rond
Aéronautique
MJ, UNJ
Gaz et pétrole
API rond, API Buttress, VAM
Mouvement Applications générales
Trapézoïdal, ACME, Stub ACME
CoroThread® 266 • Choix prioritaire pour le filetage en tournage • L'interface avec rail de guidage entre la plaquette et le logement de plaquette élimine tout mouvement de l'arête provoqué par la variation des forces de coupe • CoroThread® 266 offre donc des profils de filets précis et reproductibles grâce à la stabilité rigide de la plaquette.
31
3. Filetage au tour
Direction de l'avance Il est possible de produire des filets de plusieurs façons. La broche peut tourner vers la droite ou vers la gauche ; l'outil peut avancer vers le mandrin ou dans l'autre sens. L'outil de filetage peut être utilisé de manière conventionnelle ou inversée (pour faciliter l'évacuation des copeaux). • Les montages les plus courants sont encadrés en vert (ci-dessous).
Travail du mandrin vers l'extrémité de la pièce (filetage en tirant) En utilisant des outils à droite pour les filets à gauche (et viceversa), il est possible de réaliser des économies étant donné que le nombre d'outils à conserver en stock peut être réduit. • Il faut utiliser une cale-support négative comme dans le cadre rouge ci-dessous.
Extérieur Filets à droite
Intérieur Filets à gauche
Filets à droite
Filets à gauche
Plaquette/porteplaquette à droite
Plaquette/porteplaquette à gauche
Plaquette/porteplaquette à droite
Plaquette/porteplaquette à gauche
Plaquette/porteplaquette à droite
Plaquette/porteplaquette à gauche
Plaquette/porteplaquette à droite
Plaquette/porteplaquette à gauche
Plaquette/porteplaquette à gauche
Plaquette/porteplaquette à droite
Plaquette/porteplaquette à gauche
Plaquette/porteplaquette à droite
Plaquette/porteplaquette à gauche
Plaquette/porteplaquette à droite
Utiliser une cale-support négative.
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3. Filetage au tour
Méthodes de pénétration Pénétration oblique modifiée La pénétration oblique modifiée est la méthode à utiliser en priorité car elle donne la meilleure durée de vie d'outil et le meilleur contrôle des copeaux. La plupart des machines CNC sont équipées de cycles spécifiques de filetage. Exemple : • G92, G76, G71, G33 et G32 • Pour la pénétration oblique, cela peut être G76, X48.0, Z-30.0, B57 (Angle de pénétration), D05 etc. • Les copeaux sont produits par un seul côté de la plaquette et le contrôle des copeaux est donc excellent • Un moins grand nombre de passes est nécessaire car l'élévation de la température de la plaquette est moindre • Utilisez un angle de pénétration de 1 à 5 degrés.
Pénétration oblique opposée Direction de l'avance Plus courant
Direction des copeaux
Filetage intérieur
Direction des copeaux
• La plaquette peut couper des deux côtés, les copeaux peuvent être dirigés dans les deux directions en fonction du côté de la plaquette qui coupe • Meilleur contrôle des copeaux • Ceci favorise un usinage continu et sans problèmes ; il n'y a pas d'arrêts non planifiés
La pénétration radiale et la pénétration incrémentale sont d'autres méthodes courantes. 33
3. Filetage au tour
Types de plaquettes Plaquette à profil complet
Choix prioritaire
Avantages : • La plaquette génère le profil de filet complet • Le fond et le sommet du filet sont produits par la plaquette • Ébavurage inutile • Utiliser une surépaisseur d'usinage de 0.05–0.07 mm (0.002–0.003 pouce). Inconvénients : • Les plaquettes ne peuvent usiner qu'un seul pas.
Plaquette à profil partiel
Flexible
Avantages : • Flexibilité, une plaquette pour plusieurs pas • Nombre d'outils minimum en stock. Inconvénients : • Le diamètre (extérieur/intérieur) doit être tourné aux bonnes cotes avant le filetage • Formation de bavures • Le rayon de bec de la plaquette est plus petit pour couvrir une plage de pas, la durée de vie est donc réduite.
Plaquette multi-dents
Productive
Avantages : • Similaire aux plaquettes à profil complet, les deux dents doublent la productivité, etc. • Très grande productivité • Durée de vie doublée. Inconvénients : • Il faut des conditions stables en raison des forces de coupe plus grandes. • Il est nécessaire de disposer de suffisamment d'espace derrière le dernier tour du filet pour dégager la dernière dent de la plaquette et produire un filet complet.
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3. Filetage au tour
Géométrie Géométrie A • Arrondi d'arête pour une durée de vie d'outil sûre et régulière • Profil complet et profil partiel • Bon contrôle des copeaux et bonne sécurité d'arête.
Géométrie F • Arête de coupe vive • Coupe franche dans les matières collantes ou écrouissables • Réduction des forces de coupe et production d’un bon état de surface • Réduction des arêtes rapportées.
Géométrie C • Fragmentation des copeaux • Optimisation du filetage des aciers bas carbone et faiblement alliés • Excellent contrôle des copeaux avec surveillance minimum • Sécurité élevée, surtout en filetage intérieur • Forces de coupe élevées • Uniquement pour pénétration oblique modifiée 1°.
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3. Filetage au tour
Nuance Sélectionnez la nuance de la plaquette en fonction des critères suivants : • Matière de la pièce • Machine (stabilité, par ex. favorable, moyenne, mauvaise). Résistance à la chaleur (usure)
aire priorit Choix , M, K ISO P
Favorable
Choi
x pr i ISO oritair e M, S
Peu favorable
Défavorable
Utilisez la nuance GC1125 si une plus grande résistance à la chaleur est nécessaire, notamment en cas de grande vitesse de coupe ou de temps de coupe prolongé. Utilisez la nuance GC1135 pour un usinage sûr Pour les matières ISO N et H, utilisez les nuances H13A et CB7015.
Dépouille latérale • L'angle d'hélice, ϕ, dépend du diamètre (d) et du pas (P) du filet • L'angle de dépouille de la plaquette se règle grâce à la cale-support • L'angle d'inclinaison est lambda, λ. L'angle le plus courant est de 1°. C'est l'angle des cales-supports standard des porte-plaquettes.
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Dépouille latérale
3. Filetage au tour
Cale-support • À choisir en fonction du pas du filet et du diamètre • Cales-supports disponibles -2º à 4º (incréments de 1º) • Il existe des cales-supports négatives pour le tournage de filets à gauche avec un porte-plaquette à droite et vice versa (filetage en tirant).
Avance (Pas (P)) mm
Filets/pouce
tan
Pièce diamètre
λ=
P dxπ
mm pouces
Exemple, pour un pas de : • 6 mm sur une pièce Ø40 mm, il faut une cale-support à 3° • 5 filets par pouce sur une pièce Ø4 pouces, il faut une calesupport à 1°.
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3. Filetage au tour
Indications sur les applications Ébavurage des filets Les bavures se forment surtout au début du filet avant que la plaquette ne forme le profil complet • Usinez le filet normalement (1) • L'ébavurage (2) s'effectue avec des outils de tournage ordinaires. Utilisez le cycle de filetage sur les 2/3 premiers tours. • Le positionnement correct de la plaquette d'ébavurage est essentiel.
Filets à plusieurs entrées Les filets à deux hélices ou plus demandent deux départs ou plus. L'avance de ce type de filet est deux fois plus grande que celui d'un pas de vis simple. Il est important d'utiliser la bonne cale-support. Premier filet
Avance
Deuxième filet
Troisième filet
Pas Avance
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Trois filets avec trois départs
4. Matériaux de haute technologie
Matériaux de coupe de haute technologie Tournage dur avec les plaquettes CBN Dans sa définition la plus large, le tournage dur concerne les aciers trempés d'une dureté de 55 HRC ou plus. De nombreux types d'aciers ont une telle dureté (aciers au carbone, aciers alliés, aciers à outils, aciers à roulements, etc.). Le tournage dur est généralement réservé à la finition ou à la semi-finition avec une grande précision de cotes et une bonne qualité d'état de surface. Les plaquettes CBN peuvent supporter des températures élevées et des forces de coupe importantes sans que leurs arêtes soient endommagées. C'est pourquoi le CBN offre une durée de vie longue et régulière et produit des pièces avec d'excellents états de surface. Sandvik Coromant propose un programme complet de produits CBN exclusifs pour le tournage de finition, les gorges et le filetage des aciers trempés.
Choix de la nuance
CB7015
CB7025
CB7525
Vitesse de coupe Besoin en ténacité
Choix prioritaire Préparation d'arête
Plaquette négative
S01030 S0330
S01030 S0330
T01020 T0320
S01020 S0320
S01020 S0320
T01020 T0320
Plaquette positive
Pourquoi le tournage dur ? • Qualité élevée • Réduction du temps de production par pièce • Flexibilité des process • Coût réduit des investissements machines • Consommation d'énergie plus faible • Possibilité d'éliminer l'arrosage • Gestion des copeaux plus aisée • Possibilité de recycler les copeaux. 39
4. Matériaux de haute technologie
Indications sur les applications Taille de chanfrein Lorsque le chanfrein est large, les forces de coupe sont réparties sur une plus grande surface, et l'arête de coupe est donc plus résistante ; il est possible d'appliquer des avances plus élevées. Si la stabilité du process et la régularité de la durée de vie de l'outil sont des facteurs importants, la meilleure solution est d'utiliser un grand chanfrein. Si l'état de surface et la précision des cotes sont les paramètres les plus importants, l'utilisation d'un petit chanfrein donnera de meilleurs résultats. Les forces de coupe et la température seront réduites et il y aura moins de vibrations. Largeur de chanfrein Angle de chanfrein
Angle de chanfrein : 10°
15°
20°
25°
30°
35°
Précision de la coupe et de la forme Stabilité process, durée de vie d'outil
L'arête de coupe Il convient d'utiliser le plus grand rayon de bec possible autorisé par le process : • Un petit rayon de bec de 02 ou 04 mm (1/128, 1/64 pouce) donne une bonne fragmentation des copeaux. • Un grand rayon de bec offre une meilleure résistance d'arête et de meilleurs états de surface ; par conséquent la durée de vie de la plaquette est plus longue. Les plaquettes wiper permettent d'améliorer les process de deux manières : • Meilleurs états de surface avec des conditions de coupe conventionnelles • Avances plus élevées sans dégradation des états de surface. Les plaquettes Xcel autorisent des avances élevées, 0.3–0.5 mm/tr (0.012–0.020 pouce/tr), tout en produisant des états de surface de très bonne qualité.
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4. Matériaux de haute technologie
Préparation de la pièce avant la trempe • Éviter les bavures • Conserver des tolérances de cotes serrées • Utiliser un chanfrein et faire les rayons avant la trempe.
Montage rigide • Utilisez des mors larges (non trempés) • Utilisez Coromant Capto® • Les porte-outils doivent être en très bon état.
Stratégie en deux passes Une stratégie en deux passes est souvent le meilleur choix : • Lorsque le montage de la machine est instable • S'il existe des irrégularités sur la pièce • Si une très grande qualité d'état de surface ou de tolérances est nécessaire.
Utilisation de l'arrosage L'un des plus grands avantages du tournage dur est la coupe à sec. Il existe cependant des situations où l'arrosage est nécessaire : • Pour favoriser la fragmentation des copeaux • Pour contrôler la stabilité thermique de la pièce • Usinage de grandes pièces (évacuation de la chaleur). L'arrosage doit toujours avoir un débit constant et être appliqué pendant toute la coupe.
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5. Informations complémentaires
Informations complémentaires Gagner la course à la productivité La productivité est comme une course automobile. Il faut maintenir la vitesse et limiter les arrêts en temps et en nombre. La compréhension de votre situation et l'offre de solutions de productivité adaptées est un domaine où Sandvik Coromant excelle. La productivité globale peut être améliorée soit en augmentant l'efficacité de l'usinage, soit en améliorant l'exploitation des machines. Dans certains cas, les deux sont possibles.
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Efficacité de l'usinage – une question de vitesse ! L'efficacité de l'usinage tient à la vitesse et au débit copeaux. Mais il ne suffit pas d'augmenter la vitesse si cela entraîne des arrêts plus fréquents. Pour avoir une productivité élevée, il vous faut des nuances performantes, des méthodes rapides et des moyens pour éviter que les vibrations ne vous ralentissent. Pour une vitesse élevée : GC4325, GC4315 et Silent Tools™.
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5. Informations complémentaires
Exploitation des machines – augmenter le temps copeaux ! Avec des arrêts programmés aussi courts que possible, la productivité fait un bond. Les changements d'outils manuels sont longs et parfois compliqués, surtout lorsque la place en machine est limitée ou lorsque le positionnement des outils n'est pas reproductible. Dans les pires cas, il faut jusqu'à 10 minutes pour mettre l'outil en place et trouver la bonne position. Arrêts au stand : Changements rapides avec Coromant Capto® et le système de porte-outil QS™.
Les arrêts non programmés occasionnent des pertes de temps importantes. Dans une course automobile, un pneu crevé détruit vos chances de gagner. De la même manière, les problèmes de copeaux et les ruptures d'outils peuvent nuire sérieusement à l'efficacité dans un atelier. Pour rester dans la course : GC4325, GC4315, CoroTurn® HP et Silent Tools™.
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5. Informations complémentaires
Changement rapide Les unités de serrage à changement rapide optimisent l'exploitation des machines en réduisant de manière significative les temps de montage aussi bien que les temps de changements d'outils.
Solutions intégrées ou à fixation modulaire sur les tours standard.
L'intégration directe de Coromant Capto® dans la broche machine améliore la stabilité et la polyvalence. Il est ainsi possible d'utiliser les mêmes outils dans tout l'atelier et de profiter d'une flexibilité unique, d'une rigidité optimale et d'un stock d'outils réduit. La modularité offre la possibilité de réduire les besoins en outils spéciaux coûteux et longs à obtenir : • Il existe six tailles : C3-C10, diamètre 32, 40, 50, 63, 80 et 100 mm. Arrosage par l'intérieur de l'outil à pression élevée, de la machine à l'arête de coupe : • Jusqu'à 400 bars (5802 PSI) avec les unités de serrage Coromant Capto® HP spécifiques.
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5. Informations complémentaires
CoroTurn® SL CoroTurn® SL est un système modulaire universel de barres d'alésage, adaptateurs Coromant Capto® et têtes de coupe interchangeables qui permet d'assembler des outils adaptés à différents types d'applications d'usinage.
• Tournage général, tronçonnage, gorges, filetage. • L'interface striée extrêmement robuste entre l'adaptateur et la tête de coupe offre des performances comparables à celles d'un outil monobloc en matière de résistance aux vibrations et à la déflexion. • Têtes de coupe avec CoroTurn® HP • Adaptateurs antivibratoires Silent Tools™ acier monobloc et renforcés au carbure • Système de changement rapide d'outils avec Coromant Capto® • Les têtes de coupe SL et les adaptateurs CoroTurn® SL permettent d'assembler un grand nombre d'outils différents • Assemblez vos propres outils modulaires sur www.tool-builder.com.
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5. Informations complémentaires
CoroTurn® HP CoroTurn HP un programme de porte-outils équipés d'une technologie d'avant-garde. Ces porte-outils ont des buses d'arrosage fixes qui améliorent le contrôle des copeaux, la sécurité des process et la productivité ; ils prolongent aussi la durée de vie des plaquettes.
Barre d'alésage CoroTurn® HP
Outil à manche CoroTurn® HP
• Barres d'alésage pour le tournage intérieur • Outils à manche pour le tournage semi-finition et finition • Système de changement rapide d'outils avec Coromant Capto® • Durée de vie des outils prolongée avec les plaquettes spécifiques pour T-Max® P et CoroTurn® 107.
• Buses d'arrosage intégrées pour un arrosage de précision • Plage de pressions d'arrosage : 5-275 bars (75-3990 psi) • Nombre de buses : 1-3.
Les buses de précision dirigent le liquide de coupe très précisément sur la zone de coupe.
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5. Informations complémentaires
Tronçonnage et gorges – Arrosage « Plug and Play » CoroCut® QD et CoroCut® 1-2, en lames de tronçonnage et en outil à manche sont disponibles avec l'arrosage "Plug and Play" qui facilite le raccordement. • Arrosage de précision sur face de coupe et face de dépouille pour un meilleur contrôle des copeaux, de meilleurs états de surface et une durée de vie d'outil plus longue. • Aucun flexible ou tube de raccordement n'est requis • Adaptateurs disponibles pour la plupart des types de machines.
EasyFix™ Les manchons EasyFix accélèrent le montage des barres d'alésage cylindriques. Une bille sur ressort garantit une hauteur de centre correcte. • Le système d'adduction de liquide de coupe existant peut être utilisé • L'étanchéité assurée par joint métallique offre de bonnes performances avec l'arrosage haute pression • Les manchons EasyFix conviennent à toutes les barres d'alésage cylindriques.
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5. Informations complémentaires
Silent Tools™ Les adaptateurs Silent Tools réduisent les vibrations grâce à un dispositif spécifique à l'intérieur. Ils permettent de conserver une bonne productivité et des tolérances serrées avec de longs porte-à-faux.
L'adaptateur peut se combiner avec différentes têtes de coupe CoroTurn® SL. Porte-à-faux maximum recommandé : Type de barre
Tournage
Gorges
Filetage
Acier
4 x DMM
3 x DMM
3 x DMM
Carbure
6 x DMM
6 x DMM
6 x DMM
Acier, antivibratoire
10 x DMM
5 x DMM*
5 x DMM*
Barres antivibratoires renforcées au carbure
14 x DMM
7 x DMM
7 x DMM
*570-4C barres
Les porte-à-faux jusqu'à 10 x DMM se résolvent généralement par l'emploi d'une barre d'alésage antivibratoire acier afin d'obtenir un process satisfaisant. Pour les porte-à-faux au delà de 10 x DMM, il faut utiliser des barres d'alésage renforcées au carbure afin de réduire la déflexion radiale et les vibrations. Le tournage intérieur est très sensible aux vibrations. Réduisez le porte-à-faux de l'outil et choisissez la plus grande taille possible d'outil pour obtenir la meilleure stabilité et la meilleure précision possibles. Pour le tournage intérieur avec des barres d'alésage antivibratoires acier, le premier choix de barre est le type 570-3C. Pour l'usinage de gorges et le filetage où les forces radiales sont plus élevées qu'en tournage, le type de barre recommandé est 570-4C. 48
Optimisation de l'usure Vitesse de coupe - vc m/min (pieds/min)
3. 4.
2.
1. 5. 6.
Avance - fn mm/tr (pouces/tr)
1.
Usure en dépouille
2.
Déformation plastique (renflement)
3.
Usure en cratère
4.
Déformation plastique (dépression)
5.
Écaillage
6.
Arête rapportée
(abrasion)
Forme d'usure préférentielle pour une durée de vie d'outil prévisible
Les types d'usure sont décrits au verso
Types d'usure 1. Usure en dépouille excessive Cause
Solution
• Vitesse de coupe trop élevée • Réduire la vitesse de coupe • Sélectionner une nuance plus • Résistance à l'usure résistante à l’usure insuffisante • Augmenter le débit d'arrosage • Nuance trop tenace • Arrosage insuffisant
2. Déformation plastique (renflement) Cause
Solution
• Température de coupe trop élevée • Arrosage insuffisant
• Réduire la vitesse de coupe (ou l'avance) • Sélectionner une nuance plus résistante à l’usure • Augmenter le débit d'arrosage
3. Usure en cratère Cause
Solution
• Vitesse de coupe et/ou avance trop élevée • Nuance trop tenace
• Réduire la vitesse de coupe et/ou l'avance • Sélectionner une géométrie de plaquette positive • Sélectionner une nuance plus résistante à l’usure
4. Déformation plastique (dépression) Cause
Solution
• Température de coupe trop élevée • Arrosage insuffisant
• Réduire l'avance (ou la vitesse de coupe) • Sélectionner une nuance plus résistante à l’usure • Augmenter le débit d'arrosage
Cause
Solution
• Conditions instables • Nuance trop dure • Géométrie trop faible
• Choisir une nuance plus tenace • Sélectionner une géométrie conçue pour des avances plus élevées • Réduire le porte-à-faux • Vérifier la hauteur de centre
5. Écaillage
6. Arête rapportée Cause
Solution
• Température de coupe trop basse • Matière usinée sujette à l'adhérence
• Augmenter la vitesse de coupe ou l'avance • Sélectionner une géométrie d'arête plus vive