Types d'outils de coupe CNC pour l'usinage de pièces : Guide détaillé

Le choix des bons outils de coupe CNC est crucial pour la réussite des opérations d'usinage CNC. Ces outils d'usinage CNC sont de différents types, allant du fraisage au tournage, en passant par la rectification et le tournage. Chacun de ces outils d'usinage CNC a ses propriétés et ses utilisations respectives. Toutefois, il est essentiel de comprendre quels sont les outils d'usinage CNC adaptés à votre projet afin d'obtenir un meilleur résultat.

Cet article présente en détail les types d'outils de coupe CNC, les outils spéciaux destinés à des usages spécifiques et les matériaux utilisés pour fabriquer les machines-outils CNC. Vous apprendrez également quels sont les revêtements typiques utilisés sur les outils de coupe.

Table des matières

Types d'outils d'usinage CNC

Les outils d'usinage CNC utilisés dans les opérations d'usinage se répartissent en différentes catégories, chacune ayant des caractéristiques et des fonctions distinctes. Les outils de coupe CNC sont divisés en plusieurs catégories principales.

1. Outils de coupe (fraisage) CNC

Les outils de fraisage CNC sont sans aucun doute un outil d'usinage CNC largement utilisé dans l'industrie CNC. Bien que ces outils soient également appelés outils de coupe, il existe une procédure de fraisage au lieu de la coupe dans la CNC. C'est pourquoi les outils de coupe CNC sont communément appelés fraises CNC ou fraiseuses CNC. Fraises CNC.

Le fraisage est une procédure courante qui implique l'utilisation d'outils d'usinage. La grande variété d'outils CNC couramment utilisés pour le fraisage permet d'obtenir une grande précision, comme dans la procédure de tournage. Les outils de fraisage CNC sont souvent utilisés avec une fraiseuse CNC. Ces fraiseuses utilisent des fraises CNC rotatives pour enlever de la matière d'une pièce fixe.

Voici les types d'outils de fraisage CNC les plus courants :

Fraises en bout

Les fraises en bout sont des outils populaires dans les procédures de fraisage CNC. Elles sont polyvalentes et ressemblent beaucoup à des mèches. Elles peuvent donc percer des trous dans des matériaux sans qu'il y ait d'emplacements pré-percés. Les machinistes utilisent différents types de fraises avec un nombre variable de goujures et de types de nez.

Il existe trois types de fraises en bout, qui sont classées en fonction de leur nez : les fraises à bille, les fraises à nez, les fraises à bout arrondi et les fraises plates. Par ailleurs, 8 est le nombre minimum de cannelures qu'une fraise en bout peut avoir.

Moulins à facettes

Les fraises à surfacer sont des outils de coupe CNC avec des faces plates et des arêtes de coupe remplaçables en carbure. Une fraise à surfacer ne peut couper une pièce qu'horizontalement, car ses arêtes de coupe sont situées sur le côté. Les fraises à surfacer aplanissent donc la surface des pièces.

Moulins à brames

Les fraises à lamelles ou fraises lisses sont des outils d'usinage CNC utilisés pour le fraisage de surfaces planes. Ces fraises CNC n'ont pas de dents latérales et sont souvent compatibles avec les opérations lourdes en général. Toutefois, la surface de la pièce à usiner doit rester parallèle à la table de la fraise CNC.

Coupe-mouche

Ces outils de coupe CNC se composent d'un corps solide et d'une ou deux mèches de coupe. Les mèches CNC de la fraise à la volée réalisent des coupes larges et peu profondes. Ils permettent ainsi d'obtenir une finition de surface lisse sur les pièces à usiner. Les fraises à la volée à une seule mèche sont le type le plus répandu. En revanche, les fraises à la volée à deux mèches sont parfois considérées comme des barres à la volée, car elles offrent une plus grande amplitude de mouvement.

Moulins creux

Les fraises creuses ont la forme d'un tuyau et ressemblent à des fraises en bout inversées. Les machinistes utilisent ces outils de coupe CNC pour créer des rayons et des points pleins dans les pièces grâce aux arêtes de coupe présentes sur la partie intérieure de la fraise.

Couteaux de Woodruff

Les fraises Woodruff ou à rainure de clavette sont des outils de fraisage CNC que les machinistes utilisent pour découper des rainures de clavette dans des pièces telles que des arbres. Les dents de ces fraises CNC sont perpendiculaires au diamètre extérieur. Elles conviennent donc à la réalisation de fentes ou de rainures pour les clavettes Woodruff.

2. Outils de tournage CNC

Le tournage est l'une des premières opérations d'usinage qui remonte à l'empire égyptien. Les outils de tournage CNC fonctionnent avec un tour/tourneuse. Il fait tourner la pièce à haute vitesse tandis que les outils du tour CNC enlèvent l'excès de matière de la pièce de manière contrôlée afin d'obtenir la forme programmée.

Toutefois, la procédure de tournage et l'outil choisis déterminent la forme de la pièce. Voici les outils de tournage typiques utilisés dans l'usinage CNC :

Outils d'alésage

Les outils d'alésage travaillent avec le tour CNC pour élargir les trous coniques ou droits pré-percés ou moulés dans les pièces.

Outils de chanfreinage

Les machinistes utilisent couramment des outils de chanfreinage dans différentes applications telles que le biseautage, l'ébavurage et l'élimination des arêtes vives sur les pièces usinées.

Outils de moletage

Il s'agit d'outils de coupe fonctionnels pour machinistes, dotés de deux rouleaux métalliques ou plus. Les machinistes les utilisent pour créer différents motifs (droits, diagonaux ou en losange) sur la surface d'une pièce. Ces motifs moletés permettent une meilleure prise en main des pièces finies.

Outils à tronçonner

Un outil de tronçonnage est un autre type d'outil de tournage CNC doté d'une arête en forme de lame. Les machinistes utilisent cet outil de coupe CNC étroit pour couper un minimum de métal à l'écart des pièces finies.

3. Outils de perçage CNC

Les outils de perçage, également connus sous le nom de mèches, sont des outils CNC permettant de créer des trous dans diverses pièces. Ces outils d'usinage fonctionnent avec des fraises CNC ou des forets hélicoïdaux, et réalisent des trous grâce à leurs goujures et à leurs pointes de coupe coniques. Les outils de perçage standard sont présentés ci-dessous.

Forets centraux

Les forets à centrer sont des outils de perçage CNC qui permettent de réaliser des trous précis dans une pièce avant d'utiliser d'autres forets pour agrandir le trou.

Forets à éjecteur

Les machinistes utilisent des forets à éjecteur pour créer des trous plus larges et plus profonds dans la pièce après avoir utilisé des forets centraux.

Exercices de torsion

Les forets hélicoïdaux ou mèches hélicoïdales sont des outils de forage cylindriques dotés de profondes rainures hélicoïdales, généralement fabriqués en acier rapide (HSS). Ils conviennent à des usages généraux, en particulier pour percer des trous dans des matériaux tels que le métal.

4. Outils de meulage CNC

Les outils de rectification CNC fonctionnent avec des meules. Les machinistes utilisent ces outils d'usinage CNC pour lisser la surface des pièces en raison de leur haut niveau de précision. La meule abrasive est un outil de rectification CNC standard.

Outils de coupe CNC spéciaux pour certaines utilisations

Il existe des outils de coupe CNC spéciaux destinés à des usages spécifiques, en plus des outils CNC standard évoqués précédemment. Voici quelques-uns des outils d'usinage CNC les moins courants, destinés à des usages spécifiques.

Alésoir

Les alésoirs sont des outils CNC que les machinistes utilisent couramment pour augmenter le diamètre des trous existants dans une pièce. Ces outils donnent aux trous une finition plus précise et un diamètre exact qui correspond aux tolérances requises.

Outil de gravure

Les outils de gravure sont des outils de coupe CNC spécialisés utilisés pour ajouter des textes, des dessins ou des motifs détaillés à la surface des pièces. Ces outils ajoutent des caractéristiques décoratives et fonctionnelles aux pièces et sont utilisés dans différents secteurs pour l'identification des produits et la création d'une marque.

Outil à fraiser

Un outil de fraisage est un outil de coupe CNC utilisé par les machinistes pour créer un creux conique dans un trou percé afin qu'il puisse accueillir la tête conique d'un boulon ou d'une vis.

Outil à queue d'aronde

Les machinistes utilisent des outils à queue d'aronde pour réaliser des contre-dépouilles spéciales dans les pièces à usiner. Ces outils ont une géométrie spécifique qui leur permet de réaliser des assemblages en queue d'aronde utilisés dans le travail du métal ou du bois pour relier ou verrouiller deux pièces de matériau avec un ajustement ferme.

Tronçonneuse à rayon externe

Les fraises à rayon extérieur sont des outils de coupe CNC spéciaux dotés d'arêtes de coupe semi-circulaires que les machinistes utilisent pour ajouter un rayon à un bord extérieur, par exemple autour du bord d'une poche. Ces fraises à rayon créent des bords de pièces lisses et cohérents, éliminant les angles vifs et la concertation des contraintes.

Matériaux utilisés dans la fabrication des outils de coupe des machines CNC

Les fabricants d'outils de coupe pour machines CNC utilisent souvent différents matériaux en fonction de l'usage auquel ils sont destinés. Processus d'usinage CNC. En outre, la règle générale veut que les outils de coupe des machines CNC soient fabriqués avec des matériaux plus durs que la pièce à usiner. Voici les matériaux typiques utilisés dans la production d'outils de coupe CNC.

Acier au carbone

L'acier au carbone est un matériau économique largement utilisé dans la fabrication des fraises CNC. Ses éléments d'alliage comprennent 0,6 - 1,5% de carbone, de manganèse et de silicium. En outre, ce matériau est bon marché en raison de sa faible durabilité.

L'utilisation d'outils de coupe fabriqués avec ce type d'acier pour la coupe à grande vitesse ou les opérations lourdes entraîne une dégénérescence plus rapide, car le point de fusion de l'acier au carbone est de 200 °C. Il convient donc mieux à l'usinage de métaux moins rigides (comme le laiton, le magnésium et le laiton).

Acier rapide

L'acier rapide est une alternative durable à l'acier au carbone. Il présente un point de fusion remarquablement élevé de 600°C grâce à sa teneur en chrome, en molybdène et en tungstène. Les outils de coupe CNC en acier rapide peuvent supporter des températures de fonctionnement plus élevées. En outre, ils sont parfaits pour les opérations nécessitant des vitesses de fraisage plus élevées.

Carbure

Les outils d'usinage en carbure sont fabriqués à partir d'un mélange parfait de tungstène et de cobalt, ce qui les rend bien adaptés aux opérations à grande vitesse. Les outils de coupe en carbure sont généralement très durs, ce qui les rend résistants à l'usure, à la rouille et à la chaleur. Les outils en carbure durent plus longtemps et sont parfaits pour les opérations d'usinage qui impliquent des vitesses de coupe plus élevées.

Les outils d'usinage en carbure conviennent à la coupe de la fonte, du graphite, de l'acier résistant à la chaleur, du verre et de l'acier inoxydable.

Découpage de la céramique

En termes de dureté, la céramique de coupe est le plus résistant de ces matériaux. Le matériau céramique est composé de nitrure de silicium et d'oxyde d'aluminium. En général, les machinistes utilisent des outils fabriqués avec des céramiques de coupe sur des matériaux résistants et solides tels que la fonte et les superalliages. Toutefois, ces matériaux se fissurent et se déchirent facilement lorsqu'ils sont utilisés sur des matériaux plus durs.

En outre, les outils d'usinage en céramique conviennent à l'usinage des aciers durs, de la fonte ou des superalliages, car ils résistent à la corrosion et aux opérations à haute température.

Matériaux de revêtement courants pour les outils d'usinage CNC

Les matériaux utilisés dans les outils CNC contribuent de manière significative à leurs propriétés. Ces revêtements améliorent la dureté et la durée de vie de l'outil d'usinage en lui permettant de résister à des températures de travail plus élevées. Voici les matériaux de revêtement typiques des outils d'usinage CNC.

Nitrure de titane (TiN)

Le nitrure de titane est l'un des plus anciens revêtements largement utilisés pour améliorer la dureté des outils de coupe CNC. Il améliore également d'autres propriétés des outils de coupe, telles que la stabilité thermique et la résistance à l'usure. Les outils revêtus de TiN présentent une durée de vie plus longue et un meilleur état de surface, avec une résistance modérée à l'oxydation.

Carbo-Nitrure de titane (TiCN)

Il s'agit d'un type de revêtement en nitrure de titane couramment utilisé sur les outils de coupe CNC. Il se distingue des autres revêtements de nitrure de titane par sa teneur en carbone. Ce revêtement présente une température de fonctionnement relativement basse, ce qui le rend incompatible avec les environnements à haute température. Toutefois, il améliore la lubrification de la surface et la dureté des outils d'usinage CNC.

Nitrure de chrome (CrN)

Les outils d'usinage CNC dotés d'un revêtement en nitrure de chrome fonctionnent bien là où les revêtements en nitrure de titane échouent. Le revêtement en nitrure de chrome améliore la dureté de l'outil de coupe et le rend résistant à la corrosion. En raison de leur résistance thermique accrue, les outils de coupe CNC revêtus de nitrure de chrome conviennent aux applications à haute température.

Diamant

Le diamant est le matériau naturel le plus dur de la Terre, ce qui le rend adapté aux opérations mécaniques. En tant que tel, il peut fonctionner dans des conditions d'usinage difficiles. Les machines-outils revêtues de diamants sont idéales pour couper des métaux difficiles à usiner comme le graphite et les alliages de silicium et d'aluminium.

Considérations et conseils pour la sélection des outils de coupe CNC

Il existe des variables spécifiques à prendre en compte pour choisir les bonnes machines-outils afin d'optimiser l'efficacité et la finition de la surface dans l'usinage CNC.

Matériau de l'outil

La matière première utilisée pour fabriquer les outils de coupe CNC est essentielle pour choisir le bon outil. Par exemple, les outils en acier rapide sont l'option à privilégier si votre projet nécessite des outils de coupe CNC ayant une longue durée de vie et une grande résistance à la chaleur.

Cependant, la céramique de coupe est le meilleur choix pour l'usinage de matériaux plus durs tels que la fonte. Il est utile de rappeler la règle empirique selon laquelle le matériau d'un outil de coupe doit être plus dur que celui de la pièce à usiner.

Revêtement utilisé

Le type de revêtement appliqué sur les machines-outils à commande numérique joue un rôle crucial dans leurs propriétés. Par exemple, le revêtement des outils de coupe de tour avec du nitrure de titane augmente leur dureté et leur coût de production. Par conséquent, un outil de coupe en nitrure de titane n'est pas le bon choix si vous devez minimiser les coûts de production. Coûts d'usinage CNC.

Opération d'usinage

Il existe plusieurs opérations d'usinage CNC, chacune nécessitant des outils de coupe CNC différents. C'est donc l'opération d'usinage envisagée qui détermine les machines-outils à utiliser. Par exemple, les forets hélicoïdaux, centraux et ponctuels sont des outils typiques pour les opérations de perçage, et les fraises en bout, à surfacer, à fileter, à coquiller et à plaquer sont des outils couramment utilisés pour les opérations de fraisage. Néanmoins, les outils de coupe destinés à un processus d'usinage spécifique peuvent également être utilisés pour d'autres applications.

Nombre de goujures de l'outil

Le nombre de goujures sur les outils de coupe CNC, tels que les fraises, détermine leur vitesse d'avance. Une machine-outil peut se déplacer à une vitesse plus élevée contre la pièce à usiner en fonction de son nombre de goujures. Cependant, les morceaux de la pièce coupée peuvent rester coincés entre les goujures si la machine-outil a trop de goujures. Il est donc important d'obtenir le nombre optimal de goujures pour les opérations d'usinage afin d'obtenir d'excellents résultats.

Diamètre de l'outil

Le diamètre de l'outil d'usinage CNC détermine la vitesse à laquelle l'outil coupe la pièce, car les outils de plus grand diamètre fraisent les pièces plus rapidement. Toutefois, la géométrie de la pièce finale peut entraîner certaines limitations.

Par exemple, si une pièce nécessite des rayons intérieurs spécifiques, l'outil ne peut pas s'en écarter. De même, les outils de coupe CNC de grand diamètre conviennent au fraisage de matériaux en vrac. En revanche, les outils de plus petit diamètre conviennent à la finition des angles intérieurs de la pièce.

Applications industrielles Pièces pour les outils d'usinage CNC

Cette section aborde les différents domaines d'application des outils d'usinage CNC.

Industrie automobile

Les fabricants de l'industrie automobile font appel aux outils d'usinage CNC pour créer différents composants de véhicules. Il s'agit notamment de pièces de suspension, de blocs moteurs et de composants de transmission.

Industrie aérospatiale

Le secteur aérospatial utilise des outils de découpe CNC pour fabriquer des composants aéronautiques précis. Les fabricants font confiance à ces outils CNC parce qu'ils peuvent répondre à la demande de pièces complexes et de haute précision, notamment pour les trains d'atterrissage, les aubes de turbine et les composants de moteur.

Industrie électronique

Les machinistes utilisent différentes machines-outils à commande numérique pour fabriquer de l'électronique composants. Ces outils offrent la précision et l'exactitude requises pour produire des pièces électriques telles que des cartes de circuits imprimés (PCB).

Industrie médicale

Les fabricants de l'industrie médicale utilisent divers outils d'usinage CNC pour créer différentes pièces et composants médicaux. Les composants dentaires, les instruments chirurgicaux, les implants orthopédiques et les composants d'équipements médicaux électriques sont des pièces médicales courantes produites à l'aide d'outils de coupe CNC.

Conclusion

Les machines-outils à commande numérique font partie intégrante des opérations d'usinage. Si vous ne choisissez pas l'outil d'usinage CNC adapté à votre projet, les résultats seront médiocres. Il est donc essentiel de choisir les bons outils pour réussir un usinage de précision. Nous avons étudié la liste des machines-outils à commande numérique et les conseils utiles pour sélectionner les bons outils de coupe à commande numérique pour votre prochain projet.

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FAQ

Est-il obligatoire de revêtir les machines-outils à commande numérique ?

Bien qu'il ne soit pas nécessaire de revêtir les outils d'usinage, vous pouvez les utiliser sans revêtement. Toutefois, les machines-outils revêtues durent plus longtemps que celles qui ne le sont pas.

Quels matériaux les outils d'usinage CNC peuvent-ils couper ?

Les découpeuses CNC peuvent découper divers matériaux tels que les métaux (aluminium, acier inoxydable, laiton, cuivre et titane), le plastique, la céramique, le bois et les matériaux composites.

Comment choisir une fraise d'usinage CNC appropriée ?

Lors du choix de la fraise d'usinage adaptée à un matériau spécifique, il est essentiel de prendre en compte des facteurs tels que le type de matériau de la pièce, la vitesse d'avance, la vitesse de coupe et l'état de surface souhaité.