Outils de coupe pour tours CNC, un guide complet !

Un tour est utilisé pour façonner et couper le bois et le métal en faisant tourner la pièce et en éliminant les matériaux indésirables. Les tours CNC, cependant, ont complètement changé et révolutionné la donne en augmentant l’efficacité et en apportant une plus grande précision aux opérations de coupe.

En parlant d’outils de coupe, ils constituent l’élément central du tour CNC car ils définissent et façonnent le produit final. Par conséquent, la sélection du bon outil de coupe est d’une importance capitale pour produire des pièces de haute qualité, prolonger la durée de vie de l’outil et optimiser l’efficacité.

Ce guide examinera les différents outils de coupe pour les tours CNC, leurs caractéristiques, leurs propriétés, quand et comment ils doivent être utilisés. De plus, à la fin de l'article, vous saurez également comment entretenir ces outils et pourquoi exactement devraient être les critères de sélection. Allons-y.

Introduction aux outils de coupe de tour

Avec la mise à niveau des machines de découpe sur tour manuel vers les machines à tour CNC, elles prennent le contrôle de toutes les industries manufacturières comme n'importe quoi d'autre. Les machines CNC sont entièrement automatisées et gérées par un programme de pilotage de données qui contrôle les outils de coupe et les opérations pour garantir précision et efficacité. De plus en plus d'industries tirent le meilleur parti des tours CNC ; l'industrie automobile, électronique et de fabrication de meubles, pour n'en nommer que quelques-unes.

Compte tenu de la dépendance et de l’importance croissantes des tours CNC, il convient de savoir que leur élément clé réside dans les outils de coupe qui y sont attachés. Ce sont les outils qui effectuent réellement le travail, par exemple couper, forage, alésage, filetage et tout ce qui est nécessaire à la pièce.

Catégorisation des outils de coupe de tour

La grande variété d’outils de coupe peut être divisée en catégories, ce qui aide finalement à déterminer quel est exactement le besoin. La classification est basée sur le matériau, ou sur le but, ou sur les arêtes de coupe requises.

Basé sur le matériau de l'outil

Le matériau traité par le tour CNC aura un impact sur l'outil de coupe sélectionné. En effet, différents matériaux réagissent différemment selon les types et il convient donc de prendre en compte le matériau qui entrera en contact avec l'outil de coupe pour garantir une plus grande efficacité. Les outils de coupe jouent un rôle majeur sur leurs performances, notamment la résistance à l'usure, la capacité de coupe et la résistance à la chaleur.

1. Acier rapide (HSS)

Les outils HSS sont reconnus pour leur rigidité et leur durabilité. Ils sont utilisés là où l'usinage à grande vitesse n'est pas nécessaire et où le coût est plutôt un problème. Bien qu’ils coûtent moins cher que les autres matériaux, ils sont également moins résistants à la chaleur et à l’usure, ce qui signifie qu’ils s’usent plus rapidement.

2. Céramique

Les outils de coupe en céramique sont très résistants à la chaleur, ce qui signifie qu'ils sont parfaits pour l'usinage à grande vitesse de matériaux trempés. Ils peuvent également supporter des vitesses de coupe élevées sans avoir besoin de liquide de refroidissement, mais ils peuvent se fissurer sous des contraintes mécaniques élevées.

3. Carbure

Il s'agit de l'outil de coupe le plus couramment utilisé dans les tours CNC, fabriqué à partir de carbure de tungstène et sur lequel on compte beaucoup pour sa dureté, sa résistance à l'usure et pour assurer son tranchant lors de vitesses de coupe élevées. Ce matériau d'outil de coupe est idéal pour les pièces métalliques. Cependant, cela peut également s'écailler en cas de choc violent.

4. Cermet

Cet outil de coupe est un amalgame de matériaux céramiques et métalliques qui le rendent idéal pour faire face à la ténacité. L'outil de coupe du cermet permet de bonnes opérations de finition.

Basé sur l'opération effectuée

Un autre critère pour les outils de tour CNC concerne la base de l’opération d’usinage. Par conséquent, les opérations devraient être un facteur lors de l’examen des outils.

1. Outils de tournage

Cet outil est utilisé dans les opérations de tournage où une forme ou une dimension spécifique de la pièce est obtenue en retirant la matière du diamètre extérieur d'une pièce cylindrique. Le tournage est l'opération la plus courante et elle peut être divisée en fonction du taux d'enlèvement de matière par rapport à l'état de surface.

Par exemple, les outils de tournage d'ébauche sont conçus pour traiter l'enlèvement de matière en vrac car ils ont un rayon de nez plus grand. Ils ont également des arêtes de coupe plus solides qui permettent une manipulation facile des forces de coupe élevées.

L'étape suivante concerne les outils de tournage de finition qui ont un rayon de nez plus petit et offrent une surface lisse après l'ébauche. Cependant, ils offrent des taux d'enlèvement de matière inférieurs à ceux de l'ébauche.

Le dernier est un outil de tournage de profil qui est utilisé pour les profils externes complexes et nécessite une géométrie précise pour suivre le profil spécifié et maintenir la précision.

2. Outils ennuyeux

Les outils d'alésage sont nécessaires pour l'usinage interne car ils élargissent ou finissent les trous pré-percés dans une pièce, ce qui permet d'obtenir des diamètres internes exacts et des finitions de surface de haute qualité.

Les outils d'alésage d'ébauche sont destinés à éliminer d'énormes volumes de matériaux dans les premières phases, ce qui donne lieu à la forme intérieure de base.

Après l'alésage d'ébauche, des outils d'alésage de finition sont utilisés pour augmenter la précision et la qualité de la surface, garantissant ainsi que les dimensions finales correspondent aux spécifications exactes.

Les barres d'alésage de précision sont utilisées pour l'usinage interne de haute précision car elles offrent un contrôle délicat et des tolérances serrées, essentielles dans les applications nécessitant une précision extrême. Ces outils sont essentiels pour créer des surfaces intérieures lisses et précises.

3. Outils de tronçonnage et de rainurage

Les outils de tronçonnage et de rainurage ont des tâches uniques, mais ils sont fréquemment utilisés de manière interchangeable dans les tours CNC. Les outils de tronçonnage, également appelés outils de tronçonnage, sont des outils étroits et tranchants utilisés pour séparer les composants d'une pièce plus grande en coupant le long d'un seul axe.

Les outils de rainurage, quant à eux, sont destinés à découper des rainures ou des canaux dans la surface d'une pièce. Ceux-ci peuvent être internes, comme des trous ou des alésages, ou externes, le long du diamètre ou de la face de la pièce, avec des profils adaptés à diverses géométries de rainures.

4. Outils de perçage

Les outils de perçage sont utilisés pour créer des trous ronds dans la pièce à usiner et constituent souvent l'opération initiale de l'usinage sur tour CNC, jetant les bases de processus ultérieurs comme l'alésage ou le filetage. Le foret hélicoïdal est le type le plus courant, avec une forme hélicoïdale qui facilite l'élimination des copeaux lors de la coupe du matériau. Les forets hélicoïdaux sont polyvalents et utilisés pour une variété de matériaux lors de la réalisation de trous initiaux. Les forets centraux, quant à eux, créent de petits trous pilotes qui guident les forets hélicoïdaux plus grands, garantissant que le foret reste centré et empêchant toute déviation pendant l'usinage.

5. Outils de filetage

Les outils de filetage sont utilisés pour couper des filetages semblables à des vis sur les surfaces externes ou internes d'une pièce, avec des géométries spécifiques pour garantir des profils de filetage précis et uniformes. Les outils de filetage externe sont conçus pour couper des filetages sur le diamètre extérieur des pièces cylindriques. Leurs arêtes de coupe sont façonnées en fonction du profil de filetage requis, avec une programmation CNC garantissant un pas et une profondeur précis. Les outils de filetage interne remplissent la même fonction à l'intérieur des alésages ou des trous, créant des filetages internes qui doivent correspondre précisément au profil du filetage externe pour un ajustement correct, ce qui les rend essentiels dans les applications nécessitant des composants filetés.

6. Outils de moletage

Les outils de moletage sont utilisés pour créer des surfaces texturées ou à motifs sur des pièces cylindriques, principalement à des fins esthétiques ou fonctionnelles, telles que l'amélioration de l'adhérence sur les poignées ou les attaches. Les outils de moletage droits créent des crêtes parallèles le long de la surface, offrant ainsi un motif linéaire simple. Les outils de moletage diamantés, quant à eux, produisent un motif entrecroisé ou en forme de losange sur la surface de la pièce, qui est couramment utilisé pour une meilleure adhérence, ce qui le rend idéal pour les applications où la manipulation ou la friction sont importantes. Ces motifs peuvent être appliqués sur des pièces en métal et en plastique pour diverses utilisations fonctionnelles ou décoratives.

Basé sur le nombre de tranchants

1. Outils de coupe à un seul point

Les outils de coupe à pointe unique ont un seul tranchant qui interagit avec la pièce à usiner, ce qui les rend adaptés aux tâches telles que le tournage, l'alésage, le filetage et le chanfreinage. Ces outils sont idéaux pour les applications d'usinage simples qui exigent une précision dans une seule direction. Ils sont simples à réaliser grâce à leur géométrie de base et sont idéaux pour l'usinage de précision où une grande précision est requise.

2. Outils de coupe multipoints

Les outils de coupe multipoints, comme leur nom l'indique, comportent de nombreuses arêtes de coupe qui s'engagent simultanément dans la pièce, ce qui entraîne des taux d'enlèvement de matière plus élevés et une usure moindre de l'outil. Ils sont couramment utilisés dans des opérations qui nécessitent une grande productivité, comme le forage, fraisage, et alésage.

Les nombreuses arêtes de coupe améliorent également la dissipation de la chaleur, augmentant ainsi la longévité et les performances des outils. Il faut également savoir que s’ils sont plus efficaces que les outils de coupe à pointe unique, ils ont également une géométrie plus complexe.

Géométrie des outils de coupe de tour

En parlant de géométrie, elle est très importante lorsqu'on parle des tours CNC et de ses outils de coupe, car elle détermine la manière dont elle interagit avec la pièce et a un impact sur divers résultats d'usinage.

L'angle de coupe, ou l'angle entre la face de l'outil de coupe et la surface de la pièce, est un aspect géométrique important. L'angle de coupe a une influence considérable sur la force de coupe, la formation de copeaux et l'usure globale de l'outil. Un angle de coupe positif est couramment utilisé lors de l'usinage de matériaux plus tendres, car il minimise la résistance à la coupe et facilite la production de copeaux. Pour les matériaux plus durs, un angle de coupe négatif est souhaitable car il augmente la résistance de l'outil et la résistance aux éclats.

Un autre élément essentiel est l'angle de dépouille, qui est l'angle formé entre l'arête de coupe et la surface de la pièce. Cet angle empêche l'outil de frotter contre la pièce, minimisant ainsi la friction et l'usure. Cependant, le choix de l’angle de dépouille approprié est essentiel. Si l'angle de dépouille est trop grand, l'outil sera plus faible et plus susceptible de se briser. D'un autre côté, un petit angle de dépouille peut produire une friction excessive, entraînant une surchauffe et une usure prématurée de l'outil.

Le rayon de coupe affecte également la finition finale de la surface usinée. Un rayon plus grand produit une meilleure finition de surface mais nécessite plus de force de coupe. En revanche, un rayon de coupe plus petit produit des coupes plus nettes et plus agressives, mais peut ne pas fournir une qualité de surface aussi fine. Enfin, le rayon du nez (la pointe arrondie de l'outil de coupe) renforce l'outil et améliore la douceur de la surface. Cependant, s'il n'est pas correctement manipulé, un rayon de nez plus large peut augmenter les pressions de coupe et créer un broutage de l'outil, réduisant ainsi la durée de vie de l'outil et la qualité de la pièce.

Inserts et supports d'outils

Les outils de coupe sont fréquemment montés sur des porte-outils dans les tours CNC, qui sont essentiels à la stabilité et à la précision des processus d'usinage. Les porte-outils sont conçus pour maintenir l'outil de coupe fermement en place tout en conservant l'angle de coupe idéal pour des résultats efficaces. Les porte-outils indexables sont l’une des variétés de porte-outils les plus souvent utilisées. Ces supports utilisent des plaquettes indexables, qui sont des pointes de coupe interchangeables composées de céramique ou de carbure.

Ils constituent plutôt un moyen plus rentable de changer les plumes lorsqu'elles abandonnent au lieu de remplacer la machine entière.

Lorsque vous effectuez des tâches de coupe en un seul point comme le tournage ou ennuyeux, la rigidité et la précision sont cruciales. Les porte-outils à changement rapide sont couramment utilisés dans l'usinage CNC à grand volume pour minimiser les temps d'arrêt lors du changement d'outil. Ces supports sont extrêmement utiles pour les applications où des changements d'outils fréquents sont nécessaires pour maintenir l'efficacité, car ils permettent un changement d'outil rapide sans avoir besoin de recalibrage.

Les plaquettes indexables actuelles sont disponibles sous trois formes différentes : ronde, carrée et triangulaire, chacune étant adaptée à une certaine activité d'usinage. De plus, divers revêtements tels que le carbone de type diamant (DLC) et le nitrure de titane (TiN) sont disponibles, ce qui augmente la résistance à l'usure, réduit la friction et prolonge la durée de vie de l'outil.

Critères de sélection des outils de tour CNC

Pour obtenir les meilleurs résultats des opérations de tour CNC, le bon outil de coupe doit être choisi. Le matériau de la pièce à usiner est l'une des variables les plus importantes, car différents matériaux nécessitent des qualités d'outils distinctes. Alors que des matériaux plus mous comme le plastique ou l'aluminium peuvent être usinés à l'aide d'outils en acier rapide (HSS), moins chers mais moins résistants à l'usure, les matériaux plus durs comme le titane ou l'acier inoxydable nécessitent des matériaux d'outils robustes comme le carbure ou la céramique pour supporter une chaleur élevée et porter.

De plus, l'avance et la vitesse de coupe sont essentielles, car des vitesses plus élevées entraînent une usure et une chaleur accrues. Le HSS est mieux adapté aux opérations plus lentes, tandis que les outils en carbure fonctionnent mieux dans l'usinage à grande vitesse. Enfin, le coût et la durée de vie de l'outil sont des facteurs importants. Bien que les outils hautes performances, tels que les inserts en diamant polycristallin (PCD) ou en nitrure de bore cubique (CBN), soient plus coûteux, ils durent plus longtemps et minimisent les changements d'outils et les temps d'arrêt, ce qui réduit les coûts de production globaux.

Entretien et manipulation des outilsPour garantir la précision de l'usinage et prolonger la durée de vie des outils, un bon entretien est essentiel. Il est essentiel de vérifier régulièrement l'usure, l'écaillage ou la casse. Il est préférable de réparer immédiatement les outils endommagés pour éviter les problèmes de qualité d'usinage. Les inserts indexables doivent être stockés dans leur emballage d'origine pour éviter tout dommage, et la rouille et la corrosion peuvent être évitées en les stockant dans un endroit sec et propre. Les outils réaffûtables, tels que le HSS, peuvent durer plus longtemps grâce au réaffûtage ; les inserts usés en carbure et en céramique doivent être remplacés. L'application de la quantité appropriée de liquide de refroidissement minimise également l'usure de l'outil, réduit la chaleur et améliore la finition de surface.
Conclusion Afin de maximiser la productivité et l'efficacité de l'usinage CNC tout en réduisant les coûts et l'usure des outils, il est essentiel de comprendre la sélection et l'entretien appropriés des outils de coupe de tour. Mais cela dépend également de la qualité des outils de coupe pour les tours CNC que vous utilisez dans votre secteur. Le meilleur arrêt pour tous vos éléments liés à votre tour CNC est CNC Yangsen. Avec plus de 20 ans d’expérience et des mesures de contrôle qualité très strictes en place, nous veillons à ce que vos besoins soient satisfaits exactement comme vous le souhaitez.