Le segment prometteur

Il est évident que l'usinage 5 axes devient de plus en plus populaire dans l'usinage moderne des métaux. L'usinage 5 axes offre des avantages significatifs tels que l'usinage de pièces de forme complexe en utilisant une seule configuration sans changer l'emplacement de la pièce, une précision d'usinage élevée et un temps de cycle réduit.

La technologie avancée de fabrication de pièces a conduit à des capacités accrues de forgeage précis, de coulée et d'intégration de la fabrication additive (AM). Cela a entraîné une complexité accrue de la géométrie de la pièce, une diminution de la tolérance d'usinage et du matériau lors des opérations de coupe et l'obtention de résultats finaux qui reflètent la forme finale de la pièce. Les demandes d'outils coupants performants destinés à la finition et la semi-finition de surfaces géométriquement complexes sont aujourd'hui d'une importance capitale.

Les fraises à bout hémisphérique sont considérées comme des outils traditionnels pour l'usinage de surfaces 3D. Les fraises à bout hémisphérique sont les outils les plus courants pour la semi-finition et la finition des profils dans les opérations de fraisage. Les progrès dans le domaine des centres d'usinage 5 axes et une avancée significative dans les systèmes de FAO modernes ont fait émerger des outils avec une géométrie de coupe différente, appelés fraises en bout à segments ou en forme de tonneau. Même si ces outils sont bien connus des machinistes, ils restent méconnus. L'usinage 5 axes combiné à un logiciel CNC et à la modélisation informatique de configurations d'outils complexes a fait resurgir l'utilisation d'applications de fraises en bout à segments circulaires.

Fig. 1 – Les fraises ovales en carbure monobloc sont des outils efficaces pour l'usinage de formes courbes

L'arête de coupe de ces fraises est un arc qui représente un segment de cercle avec un rayon supérieur au rayon nominal d'un outil. À des fins de comparaison, dans les fraises à bout sphérique, le rayon de l'outil est le rayon de l'arête de coupe. L'usinage de surfaces à l'aide de fraises en bout de type segment «technique de passes» permet une taille de pas considérablement accrue par rapport aux fraises à bout hémisphérique, réduisant ainsi le temps de coupe. Un processus de coupe commandé par CNC à trois axes ne peut pas garantir la position correcte d'un outil de coupe en forme de tonneau lors de l'usinage de surfaces complexes. Le concept d'usinage 5 axes permet de profiter pleinement des fraises à segment.

En fonction de l'orientation de l'arête de coupe par rapport à l'axe de l'outil, les fraises en bout à segment possèdent diverses configurations telles qu'un tonneau pur, un tonneau conique, une lentille et des formes ovales ou paraboliques. La forme du tranchant de l'outil détermine l'application de l'outil. Par exemple, les outils en forme de lentille conviennent aussi bien aux machines à cinq axes qu'à 3 axes, tandis que les fraises en bout à profil cylindrique conique sont destinées aux machines à 5 axes. Les conceptions de fraises à segment apparaissent dans les fraises en bout monobloc à goujures multiples qui offrent une précision d'outil ultime et maximisent le nombre de dents sur l'outil de coupe.

Fig. 2 – Le concept économique Multi-Master a adopté avec succès les têtes de fraisage à segments circulaires

La gamme d'outils Iscar Neobarrel comprend plusieurs familles d'outils. Il s'agit de fraises en carbure monobloc (SCEM) dans une plage de diamètres de 8 mm à 12 mm (Fig. 1). La fraise en carbure monobloc de forme ovale de 10 mm a une arête de coupe périphérique arquée dans un rayon de 85 mm. Cette fraise en bout quadruple la répétabilité de la taille de pas par rapport à une fraise à bout hémisphérique de 10 mm et offre la même qualité de finition de surface usinée.

La gamme d'outils Iscar Multi-Master fait référence à des outils assemblés qui montent des têtes en carbure interchangeables. Cette ligne propose de nouvelles têtes en forme de tonneau qui présentent la même géométrie de coupe et la même gamme de diamètres que SCEM et offrent un large éventail d'options dans la ligne Multi-Master pour les machines 5 axes (Fig. 2). Le concept de tête interchangeable de la gamme d'outils Multi-Master garantit une utilisation rationnelle du carbure cémenté avec un réel avantage économique. Divers corps d'outils, extensions et réducteurs permettent la personnalisation d'un ensemble d'outils modulaire pour des projets d'usinage complexes.

Récemment, Iscar a dévoilé une nouvelle famille de fraises en bout à segments qui utilisent le principe de conception de l'outil à plaquette unique (Fig. 3). C'est un fait connu que les paramètres de précision d'un outil à une seule plaquette sont inférieurs à ceux d'une fraise à têtes interchangeables en carbure, sans parler de la fraise en bout en carbure monobloc. La précision peut être compromise si nous analysons comment un outil à plaquette unique, à deux dents, peut rivaliser avec un SCEM à dents multiples ou un outil à tête en carbure.

Fig. 3 – Les fraises en forme de tonneau à une plaquette présentent des paramètres de haute performance lors de l'usinage de surfaces complexes de composants vitaux

Pour dissiper les doutes survenus quant au caractère raisonnable de la conception de l'outil à segment unique, nous devons considérer plusieurs aspects. Le concept d'outil à plaquette unique facilite la rentabilité en élargissant la gamme de diamètres des fraises à segments. Ces fraises présentent des diamètres nominaux de 16 mm à 25 mm. Une structure de plaquette durable et un serrage de plaquette très rigide permettent d'augmenter l'avance par dent par rapport aux valeurs d'avance recommandées pour les fraises carbure monobloc et les têtes interchangeables. Cela garantit un niveau d'avance et une vitesse appropriés pour usiner de manière productive.

Lorsque la stabilité opérationnelle est mauvaise, la diminution du nombre de dents contribue au contrôle des vibrations. Les plaquettes montées sur la famille d'outils BallPlus peuvent transformer l'outil en une fraise en bout de segment en utilisant uniquement des plaquettes. Les outils Iscar BallPlus comprennent un choix varié de corps d'outils, d'adaptateurs et d'extensions, ce qui simplifie grandement la personnalisation des outils. Le choix d'une conception d'outil à segment à plaquette unique est maintenant plus logique et justifié.

Fig. 4 - Le segment des fraises en bout en forme de tonneau a intégré de manière organique divers concepts de conception

Dans la fabrication moderne, les moulins en forme de tonneau ont de bonnes perspectives. L'industrie métallurgique a trouvé de nombreuses utilisations pour l'application d'une multitude de conceptions de cylindres de coupe. Il s'agit notamment de fraises en bout en carbure monobloc, de fraises à têtes interchangeables et d'outils à une seule plaquette (Fig. 4), qui ont tous formé un segment complet d'outils de fraisage de profil à l'avenir plein de défis.

Pour plus de détails, contactez Iscar Afrique du Sud au TEL: 011 997 2700 ou visitez www.iscar.com