En usinage, les outils de fraisage et de tournage sont des outils essentiels qui influent directement sur l'efficacité, le coût et la qualité. Face à de nombreux choix, savoir sélectionner précisément le type requis est une compétence clé.

1. identifier l'objet du traitement - connais-toi toi-même et connais ton ennemi, cent batailles ne sont pas dangereuses

Avant de choisir un outil, la première question est toujours : « Quel matériau souhaite-je traiter ? » Les différentes propriétés du matériau déterminent la direction de tous les choix ultérieurs.

Pièces en acier (classe P) : Les matériaux les plus courants à usiner, allant de l'acier doux à l'acier pour moules à haute dureté. Une bonne ténacité et une résistance aux chocs de l'outil sont nécessaires.  

Acier inoxydable (M) :   Une haute ténacité, une faible conductivité thermique et un durcissement par travail facile sont requis. Des arêtes de coupe nettes, de bonnes propriétés de bris des copeaux ainsi qu'une résistance supérieure à l'usure sont indispensables.

Fonte (catégorie K) :   produit généralement des copeaux abrasifs et une usure élevée sur le tranchant de l'outil. Les outils doivent être résistants à l'usure et capables de supporter un certain impact.

Métaux non ferreux (N) :   Par exemple, l'aluminium, le cuivre, les alliages d'aluminium. Matériau tendre, facile à coller au couteau. Nécessite un tranchant bien affûté, un grand dégagement de copeaux et une conception visant à éviter le blocage des copeaux.

Alliages à haute température/alliages de titane (S) : Haute résistance, très faible conductivité thermique et fort écrouissage. Ils sont difficiles à usiner et nécessitent des outils spécialisés de haute performance ainsi que des stratégies d'usinage adaptées.

Les matériaux non métalliques : tels que les composites et les plastiques. Nécessitent des conceptions et des matériaux de bord spéciaux pour éviter la délamination ou la surchauffe.

N'oubliez pas les codes de classification des matériaux (P/M/K/N/S), qui sont essentiels lors du choix des revêtements et des matériaux.

II.  Choix du matériau de l'outil - Le « Fonctionnement interne ”  de l'outil

Le matériau de l'outil détermine la base de ses performances de coupe, principalement divisé en les catégories suivantes :

1. acier à haute vitesse (HSS)

Caractéristiques : Bonne résistance, bon marché , peut fabriquer des formes complexes de l'outil (telles que les forets, les tarauds).

Convient pour : la coupe à basse vitesse, les outils aux formes complexes, l'usinage intermittent ou les matériaux inégaux. C'est le premier choix pour les outils d'introduction et spéciaux.

2.  Carbure (Acier au tungstène)

Caractéristiques : Choix grand public pour l'usinage moderne. Haute dureté et bonne résistance à l'usure , mais avec une ténacité moindre que l'acier HSS. La résistance à l'usure et la ténacité sont équilibrées par la variation de la taille des grains et de la teneur en cobalt.

Convient pour : le semi-finissage jusqu'au finissage de la grande majorité des matériaux, en particulier la coupe à grande vitesse. Ils constituent l'outil incontournable des plaquettes de fraisage et de tournage.

3.  Céramique métallique (Cermét)

Caractéristiques : entre la céramique et le carbure, Résistance à l'usure   est meilleur que le carbure, mais la ténacité est légèrement inférieure.

Convient pour : le finissage et l'ultra-finissage de l'acier et de l'acier inoxydable, avec une excellente finition de surface.

4.  céramique (Céramique)

Caractéristiques : haute dureté, résistance élevée à la chaleur (peut être coupé à des températures extrêmement élevées), mais fragile, sensible aux chocs.

Application : usinage à grande vitesse de la fonte et des alliages à haute température, principalement pour le finissage et le semi-finissage.

5. nitride de bore cubique (CBN)

Caractéristiques : Dureté juste inférieure à celle du diamant, Haute stabilité thermique et résistance à l'usure.

Application : Usinage de fonte d'acier à haute dureté (par exemple, disques de frein) et d'acier trempé (dureté HRC45 et plus).

6.  Diamant (PCD)

Caractéristiques : Le diamant (PCD) est actuellement la substance la plus dure, excellente résistance à l'usure, mais craint les températures élevées et les éléments ferreux.

Application : Usinage très efficace des métaux non ferreux (par exemple, aluminium, cuivre) et des matériaux non métalliques (par exemple, fibre de carbone, fibre de verre), durée de vie très longue.

Résumé : Pour la plupart des scénarios d'usinage, le carbure est le choix par défaut et le plus polyvalent.

III. Technologie de revêtement - le « Armure ultime ”  pour les outils de coupe

Les revêtements peuvent considérablement améliorer les performances des outils en carbure en recouvrant la surface de l'outil d'un film ultra-dur et résistant à la chaleur, épais de quelques microns, qui effectue ce qui suit :

Augmenter la dureté et la résistance à l'usure

Réduit le coefficient de friction et diminue les tumeurs de copeaux

Réduire les coefficients de friction et diminuer le chiplash ; améliorer la résistance thermique, permettant des vitesses plus élevées.

Types courants de revêtements :

TiN (Nitrure de titane) : Jaune doré, revêtement à usage général, rentable.

TiCN (Carbure de titane-nitrure) : Gris-bleu, plus dur et plus résistant à l'usure que le TiN, bonne ténacité, adapté à l'usinage général des pièces en acier inoxydable et en acier.

TiAlN (Nitride de titane et d'aluminium) / AlTiN (Nitride de titane et d'aluminium) : Violet-noir / noir. L'un des revêtements les plus importants et les plus polyvalents pour l'usinage moderne. Il forme une couche protectrice d'oxyde d'aluminium pendant le découpage et résiste particulièrement bien aux températures élevées, ce qui le rend idéal pour l'usinage à grande vitesse, le découpage à sec ou l'usinage de matériaux durs (acier, fonte, acier inoxydable).

CrN (Nitrure de chrome) : Gris argenté, doté de bonnes propriétés anti-adhésives, idéal pour l'usinage de l'aluminium, du cuivre, des alliages de titane et de l'acier inoxydable, matériaux susceptibles de coller à l'outil.

Diamant : Performance similaire à celle du PCD, principalement utilisé pour l'usinage de matériaux non ferreux et non métalliques, longue durée de vie.

Méthode mnémotechnique de sélection :

Traitement de l'acier, de l'acier inoxydable, de la fonte → revêtements à base de TiAlN préférés (par exemple, AlTiN).

Métaux doux tels que l'aluminium et le cuivre → Préfère les revêtements non revêtus, CrN ou en diamant.

Usinage à usage général pour une rentabilité optimale → TiCN ou TiN.

IV. Porte-outils et interfaces - le « Pont ”  entre précision et stabilité.

Le porte-outil relie l'outil de machine au tranchant, et sa précision et sa rigidité déterminent directement les résultats d'usinage.

1.  Types de tiges de fraise :

JT (Droit) / Weldon (Fixé sur le côté) : Économique et polyvalent, mais avec une précision moyenne et un équilibre dynamique, adapté aux opérations d'usinage à faible vitesse et faible demande.

Serrage par rétraction thermique : haute précision de serrage, grande rigidité et excellent équilibre dynamique, le premier choix pour le fraisage moderne à grande vitesse.

Mandrins hydrauliques : Haute précision de serrage et amortissement des vibrations, idéaux pour les opérations de finition et d'usinage de trous profonds.

Tiges de fraisage face : Utilisées pour le montage d'inserts indexables, offrant la plus grande rigidité, et destinées au fraisage de grandes surfaces planes.

2.  Système d'outil de tournage :

Outil de tournage de type soudé : Économique, mais les inserts ne sont pas remplaçables et sont progressivement éliminés.

Outil de tournage indexable à serrage : le véritable standard. Les plaquettes sont fixées sur le porte-outil par des vis, et elles peuvent être indexées ou remplacées après usure, ce qui est économique et efficace. La sélection doit correspondre au mode de serrage du porte-outil (par exemple, type levier, type vis) ainsi qu'au type de rainure des plaquettes.

3.  Critères clés : HSK contre BT

BT shanks : la norme pour les centres d'usinage conventionnels, avec un cône 7:24, rentable.

Mandrins HSK : Conception creuse et à cône court, performances à grande vitesse, rigidité et précision de serrage supérieures, idéaux pour les machines modernes à haute vitesse.

Conseils de sélection : Lorsque les budgets le permettent, investir dans un bon porte-outil (tel que la rétraction thermique ou l'HSK) est essentiel pour améliorer la qualité de l'usinage et la durée de vie des outils coûteux utilisés.

Liste de contrôle rapide et résumé pour la sélection d'outils

Matériaux à usiner Matériaux d'outils recommandés Revêtements recommandés Notes

Acier (P) Carbure de tungstène TiAlN, plaquettes TiCN avec cannelures adaptées aux opérations d'ébauche/finition

Acier inoxydable (M) Carbure résistant TiAlN, TiCN Maintient les bords tranchants, assure la rupture des copeaux

Fonte (K) Carbure, CBN TiAlN, TiCN Attention à la résistance à l'usure, coupe à sec ou brouillard d'huile en quantité minime

Aluminium/cuivre (N) Carbure cémenté, PCD non revêtu, CrN, diamant Grand outil à copeaux pour éviter l'adhérence des outils

Alliages à haute température (S) Carbures spécialisés, céramiques TiAlN Faibles tours/min, avance élevée, assurent le refroidissement