Le fraisage est une méthode d'usinage qui a son origine au 18ème siècle et qui fait aujourd'hui partie des technologies de traitement les plus importantes. Entre-temps, la demande de productivité accrue, de plus grande précision et de durabilité stimule les développements technologiques dans le fraisage. Les nouveaux défis nécessitent des solutions innovantes – comme les outils de précision d'ISCAR.
Les machines à fraisage sont incontournables dans les ateliers. Le processus est une partie intégrante de la technique d'usinage, dont l'importance augmente en raison des exigences en constante évolution dans la fabrication. Par exemple, la précision de la formation des métaux a considérablement augmenté grâce à des technologies telles que l'usinage de précision et le forgeage de précision. Mais les procédés d'impression 3D ou de nouveaux matériaux composites et de frittage nécessitent également des processus adaptés.
Les opérateurs sont sollicités : ils doivent augmenter la productivité avec des superalliages et des qualités de titane difficiles à usiner, d'autres mesures d'optimisation seront nécessaires en raison de la forte concentration sur les véhicules électriques et hybrides dans l'industrie automobile. De plus, les machines-outils multiaxes permettent le traitement précis de pièces complexes, de nouvelles stratégies d'usinage augmentent la productivité. Les processus modernes peuvent également réduire considérablement la quantité de matière première prévue lors de l'usinage, tout en augmentant les exigences en matière de qualité de surface et de précision.
Développements et approches
Parmi les développements les plus importants dans le domaine des outils de fraisage figurent l'usinage à grande vitesse et le fraisage de précision, ainsi que le fraisage multi-axes, adaptatif et durable.
Dans l'usinage à grande vitesse, l'accent est mis sur l'augmentation du volume d'enlèvement de matière (MRR) afin d'atteindre une productivité plus élevée grâce à une vitesse de coupe nettement plus rapide ou à un plus grand avance par dent. Les utilisateurs y parviennent par le biais de l'usinage à grande vitesse (HSM) et de l'usinage à haute avance (HFM) lors de l'ébauche. Dans l'usinage de précision, l'accent est mis sur la haute précision.
Lors de l'usinage fraisage multi-axes, des centres d'usinage équipés en conséquence sont utilisés, permettant des processus complexes. L'objectif du fraisage adaptatif est de développer des systèmes intelligents capables de s'adapter aux conditions changeantes durant le processus d'usinage. Le fraisage durable vise à réduire les impacts environnementaux. Cela inclut le développement de lubrifiants de refroidissement écologiques, le recyclage, la réutilisation de matériaux ainsi que l'utilisation de machines-outils et de fraises écoénergétiques.
Composants coordonnés
Le succès de tous les développements en fraisage repose sur une synergie entre les machines-outils, les outils de coupe et les systèmes de conception assistée par ordinateur (CAO). Le fraisage à grande vitesse, par exemple, nécessite des machines capables de fournir des vitesses de rotation élevées ainsi que des outils en matériaux de coupe avancés et dotés de revêtements innovants. Parallèlement, des processus de fraisage plus précis exigent non seulement des outils avec des tolérances plus faibles, mais aussi des systèmes de contrôle et des entraînements améliorés.
Lors de l'usinage fraisage à plusieurs axes, des axes optimisés et les géométries de coupe appropriées des outils de fraisage assurent la réussite. Le fraisage adaptatif comprend des innovations telles que des systèmes de surveillance modernes, des capteurs hautement sensibles et des algorithmes efficaces qui optimisent les données de coupe et les trajectoires d'outils en temps réel. L'usinage par fraisage devient plus durable grâce à l'utilisation de processus écoénergétiques, de machines-outils appropriées, d'outils de coupe adaptés et de fluides de refroidissement respectueux de l'environnement.
Plaquettes de coupe indexables
Lors du fraisage, les utilisateurs s'appuient souvent sur des outils avec des plaquettes de coupe amovibles (WSP), dont les matériaux de coupe évoluent constamment. De nouveaux types de carbure, céramiques et matériaux de coupe ultradurs garantissent des résultats toujours meilleurs lors de l'usinage.
De nouveaux revêtements améliorent la résistance à l'usure et à la chaleur tout en augmentant la capacité de lubrification. Avec des géométries de coupe modernes, il est possible d'optimiser la topologie de formation des copeaux des plaquettes de coupe. Cela améliore l'effet de coupe et l'écoulement des copeaux lors du fraisage, tout en réduisant les forces de coupe. L'utilisation efficace du matériau de coupe implique un design intelligent des plaquettes de coupe, offrant une performance de coupe maximale sans diminuer les performances d'usinage.
Fabrication intelligente
L'orientation vers la fabrication intelligente suppose que les concepteurs intègrent la numérisation dans la conception des processus et des outils d'usinage. Dans ce contexte, les jumeaux numériques et les applications logicielles correspondantes sont déjà indispensables pour une offre d'outils complète. Comment les fabricants d'outils de coupe font face aux défis qui se dessinent actuellement est illustré par les solutions d'ISCAR.
Rainures, poches, cavités
Lors de l'usinage à grande vitesse par fraisage trochoïdal, l'outil suit un chemin courbé pour maintenir une charge constante sur la coupe. Les pics de charge soudains lors de l'entrée dans le matériau sont évités. Cette stratégie est très efficace pour le fraisage de rainures profondes, de poches et de cavités, en particulier en cas de faible stabilité d'usinage. De plus, le procédé donne d'excellents résultats lors de l'usinage de matériaux de pièces exigeants tels que les aciers alliés ou les superalliages hautement résistants à la chaleur.
Spécialement pour le fraisage trochoïdal, ISCAR a développé le programme de produits CHATTERFREE EC-E7/H7-CF pour des fraises en carbure monobloc à plusieurs arêtes. La conception géométrique des outils comprend différents angles de spirale et des pentes d'angle variables, qui améliorent le comportement de coupe dynamique.
Hautement productif et efficace
Grâce à des machines modernes, le fraisage hautement productif des alliages d'aluminium à des vitesses de rotation de broche extrêmement élevées allant jusqu'à 33 000 tours par minute est possible. Pour relever ce défi, ISCAR a développé des fraises à 90 degrés capables de prendre en charge des WSP de grande taille avec une profondeur de coupe allant jusqu'à 22 millimètres. Les fraises sont conçues de manière à éviter tout déplacement radial de la plaquette de coupe, ce qui peut se produire à des vitesses très élevées en raison des forces centrifuges élevées.
Le fraisage à avance rapide est devenu un procédé largement répandu pour l'ébauche efficace de surfaces complexes. ISCAR propose une large gamme d'outils à cet effet. Les outils de coupe en forme d'os caractéristiques de la famille LOGIQ4FEED sont désormais également disponibles en plus grandes tailles. Ils élargissent considérablement le champ d'application, notamment pour le fraisage à avance rapide de cavités profondes dans la construction d'outils et de moules. Une autre nouveauté est les fraises économiques NEOFEED avec leurs plaquettes de coupe carrées réversibles à double face et à huit arêtes de coupe.
Précis et rapide
Les progrès des machines-outils à plusieurs axes et des systèmes CAO/FAO permettent le fraisage précis de formes complexes avec un minimum d'enlèvement de matière de la pièce à usiner grâce à des fraises à tige segmentées ou en forme de tonneau. Celles-ci sont disponibles en versions en carbure monobloc, en têtes de fraisage MULTI-MASTER ou en version avec une plaquette interchangeable.
Lors du fraisage d'alliages super résistants à la chaleur, l'utilisateur peut considérablement augmenter les vitesses de coupe avec des outils en céramique – jusqu'à 1 000 mètres par minute sont possibles. Parmi les derniers outils en céramique d'ISCAR, on trouve des fraises en VHM et WSP en céramique avec des inserts céramiques ronds et doubles faces. Le design à double face vise à maximiser l'utilisation des matériaux céramiques, tels que la céramique noire, la céramique renforcée par des whiskers et le SiAlON – un type de céramique à base de nitrure de silicium.
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