Un refroidissement adéquat est un facteur décisif pour un usinage efficace. Grâce aux procédés de fabrication additive, ISCAR a pu optimiser le refroidissement ciblé pour un grand nombre de têtes de fraisage. Les utilisateurs peuvent ainsi travailler avec des valeurs de coupe plus élevées et bénéficier de temps de vie plus longs, d'une meilleure évacuation des copeaux et d'une plus grande sécurité des processus.
L'un des plus grands ennemis des plaquettes à indexer (WSP) en carbure est la haute température générée lors de l'usinage de la pièce. Des températures moyennes de 300 à 900 degrés Celsius sont possibles. Avec l'augmentation de la température, la durée de vie des WSP diminue. Leur usure augmente, ce qui nuit à la qualité de la pièce et affecte négativement ses propriétés d'usinage. La chaleur générée entre l'outil et la pièce peut modifier la forme des copeaux et déformer les WSP.
« Le refroidissement est un facteur très important dans le monde de l'usinage des métaux – grâce à son influence positive sur la forme des copeaux et la température pendant l'usinage, il peut améliorer la durée de vie des outils et réduire les coûts de fabrication », déclare Anton Kress, spécialiste produit fraisage chez ISCAR.
Canaux de refroidissement avec moins de contours perturbateurs
Le refroidissement haute pression avec alimentation ciblée du liquide de refroidissement directement dans la zone de coupe s'est avéré particulièrement efficace. « Notre objectif est toujours de refroidir aussi près que possible de chaque arête de coupe et d'amener autant de liquide de refroidissement que possible, avec une pression maximale, très rapidement dans la zone de coupe », explique-t-il. « Grâce aux procédés d'impression 3D, nous avons pu optimiser davantage les canaux de refroidissement internes de nos fraises planes et d'angle, et augmenter la pression, le volume et l'efficacité du liquide de refroidissement. »
Dans le refroidissement conventionnel, les canaux partent perpendiculairement du grand canal de liquide de refroidissement et amènent le liquide au débouché d'environ 2,5 millimètres de diamètre, d'où le liquide de refroidissement s'écoule d'une distance de dix à vingt millimètres vers la WSP. « Pour introduire les canaux dans les ébauches fabriquées de manière conventionnelle, un perçage supplémentaire était également nécessaire, dans lequel le liquide de refroidissement s'accumulait et réduisait l'efficacité », explique le spécialiste produit. Grâce à l'impression 3D, ISCAR a pu créer les canaux de liquide de refroidissement directement dans l'ébauche.
Ces conduites qui suivent des courbes douces au lieu de trajectoires perpendiculaires ont beaucoup moins de contours perturbateurs et, en l'absence de perçage supplémentaire, le liquide de refroidissement ne peut plus s'accumuler. « Par rapport au refroidissement conventionnel, ces fraises fabriquées de manière additive offrent 20 % de débit volumique en plus », explique Anton Kress.
L'optimisation de l'écoulement double le volume
Mais ISCAR ne serait pas ISCAR si le spécialiste des outils n'avait pas encore amélioré le refroidissement – après tout, le développement ne s'arrête jamais ici : « Dans la prochaine étape, nous avons optimisé les canaux de liquide de refroidissement dans les têtes de fraisage pour l'écoulement et maximisé davantage la pression du liquide de refroidissement utilisable », explique Anton Kress. Pour une vitesse de sortie plus élevée, l'alimentation centrale en liquide de refroidissement est maintenant en forme d'entonnoir et se rétrécit dans la transition vers les canaux de liquide de refroidissement individuels menant aux arêtes de coupe.
Les conduites de seulement un millimètre de diamètre suivent maintenant des courbes douces avec de grands rayons, il n'y a des lignes droites qu'immédiatement avant le débouché, afin de transporter le liquide de refroidissement précisément vers l'arête de coupe. « Ainsi, nous avons pu doubler le débit volumique et multiplier la vitesse de sortie ainsi que la pression du liquide de refroidissement à l'arête de coupe. »
Pour une meilleure performance de refroidissement, ISCAR a également déplacé la sortie du liquide de refroidissement sur le côté de la chambre à copeaux. Selon la taille de la WSP, deux ou trois perçages d'un diamètre d'un millimètre amènent le liquide de refroidissement à l'arête de coupe. « La distance entre les sorties et la WSP n'est plus que de cinq à sept millimètres », déclare le spécialiste produit. « Cela apporte plusieurs avantages – le jet de liquide de refroidissement est plus compact et peut être dirigé plus précisément, de plus, nous avons ainsi pu améliorer la formation des copeaux et l'évacuation des copeaux. »
Plus de sécurité des processus et meilleure contrôle des copeaux
En chiffres, cela signifie : Avec une pression de pompe de 80 bars et un volume de pompe de 46 litres par minute, un utilisateur atteint avec un refroidissement standard avec cinq sorties de liquide de refroidissement de 2,5 millimètres de diamètre une pression de dix bars à l'arête de coupe et une vitesse de sortie de 37 mètres par seconde, soit 132 kilomètres par heure. Dans le même réglage, avec une fraise JHP avec dix sorties d'un millimètre, soit deux par arête, il atteint une pression de 74 bars à l'arête de coupe et une vitesse de sortie de 122 mètres par seconde, soit 441 kilomètres par heure.
« Cela signifie que nous pouvons amener beaucoup plus de liquide de refroidissement avec une pression nettement plus élevée dans la zone de coupe en moins de temps », souligne Kress et énumère les avantages : « L'utilisateur peut travailler avec des valeurs de coupe plus élevées, des temps d'usinage plus longs deviennent possibles, il atteint plus de sécurité des processus et une durée de vie plus longue, de plus, moins de bords de coupe se forment. » Le refroidissement par jet a également un grand impact sur la formation et l'évacuation des copeaux : La haute pression permet d'obtenir des copeaux plus compacts, qui sont également pratiquement éjectés sur le côté. Cela préserve l'outil et améliore la qualité de surface.
« Le refroidissement ciblé peut être utilisé à partir de six bars de pression », déclare Kress.
« Les fraises imprimées en 3D avec refroidissement ciblé optimisé pour l'écoulement sont disponibles dans les séries HELI2000, HELIALU, HELI3MILL, HELIQUAD, HELITANG et XQUAD – il y a l'outil adapté pour chaque tâche de fraisage. »
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