Dans quelle mesure un outil peut-il s’user avant de devoir être remplacé ?
Déterminer le moment précis du remplacement de l’outil est une décision économique et technique cruciale en usinage CNC, car elle équilibre le coût d’un outil de coupe avec les coûts bien plus élevés liés aux pièces rebutées, aux temps d’arrêt machine ou aux dommages collatéraux. Il n’existe pas de réponse universelle, car l’étendue d’usure acceptable dépend du type d’usure, de l’opération (ébauche ou finition), du matériau de la pièce et de la qualité requise. Cependant, les directives industrielles établies et l’expérience pratique fournissent des seuils clairs et exploitables.
Limites d’usure quantifiables : les normes principales
Le critère le plus courant et objectivement mesurable est l’usure de flanc (VB). Pour les opérations d’ébauche générale, où la finition de surface et la tolérance dimensionnelle sont secondaires par rapport au taux d’enlèvement de métal, une largeur d’usure de flanc de 0,030 pouces (0,76 mm) est souvent utilisée comme seuil de remplacement. Pour les opérations de finition, où l’obtention de tolérances serrées et d’une finition de surface supérieure est primordiale, cette limite est considérablement réduite à 0,010 – 0,015 pouces (0,25 – 0,38 mm). Cela est particulièrement crucial dans le service d’usinage de précision, où une précision au micron est requise. Dépasser ces limites en finition entraîne une dégradation rapide de la qualité de surface, une perte de contrôle dimensionnel et un risque accru de rejet de la pièce.
Une autre mesure clé est l’usure en cratère (KT), qui se produit sur la face de coupe de l’outil. Une règle générale consiste à remplacer l’outil si la profondeur du cratère dépasse 0,004 pouce (0,1 mm) pour les outils en carbure, ou si le cratère compromet la résistance du tranchant de coupe, risquant ainsi une défaillance catastrophique. Pour les opérations où une finition brute d’usinage spécifique est critique, même un léger cratérisation peut être inacceptable, car elle modifie l’évacuation du copeau et altère l’intégrité de la surface.
Indicateurs qualitatifs et défaillance catastrophique
Au-delà des mesures dimensionnelles, les signes visuels et auditifs sont essentiels. Une défaillance catastrophique, telle qu’un ébrèchement, une fracture ou une déformation plastique du tranchant, nécessite un remplacement immédiat. Un outil qui commence à produire un son aigu ou un bruit de crissement ou de vibration indique une usure excessive provoquant des vibrations susceptibles d’endommager à la fois la pièce et la machine elle-même. C’est un aspect clé dans des procédés tels que le fraisage CNC et le service de rectification CNC, où la stabilité est essentielle.
Un changement notable de la couleur et de la forme des copeaux peut également indiquer une usure avancée de l’outil. Par exemple, lors de l’usinage de l’acier, des copeaux passant d’une couleur bleue/brune normale à une couleur argentée-blanche peuvent signaler que l’outil ne coupe plus efficacement mais frotte, générant une chaleur excessive. De même, l’apparition d’une formation excessive de bavures sur la pièce est un signe révélateur d’un outil émoussé qui déforme le matériau au lieu de le couper proprement. Cela nécessite souvent des opérations secondaires supplémentaires telles que le trempage et ébavurage, ajoutant des coûts et du temps.
Contexte opérationnel et considérations spécifiques au matériau
Le niveau d’usure acceptable dépend fortement de l’objectif de l’opération. En ébauche, les outils peuvent être utilisés jusqu’à leurs limites d’usure maximales afin d’en tirer une valeur complète, tant que le processus reste stable. En finition, les outils doivent être remplacés bien avant d’atteindre leurs limites d’usure pour garantir une qualité de pièce constante. C’est un principe fondamental dans notre service tout-en-un, afin que les pièces passent sans problème de l’usinage aux étapes suivantes comme le service d’anodisation de l’aluminium CNC sans problèmes de qualité liés à une mauvaise surface usinée.
De plus, le matériau de la pièce détermine les schémas et les limites d’usure. Les matériaux abrasifs comme la fonte ou les composites provoquent principalement une usure de flanc, tandis que les alliages à haute température, tels que ceux utilisés dans notre service d’usinage CNC des superalliages, favorisent l’usure en cratère et l’usure en encoche. L’usinage de ces matériaux nécessite souvent des limites d’usure plus conservatrices et des revêtements d’outils sophistiqués tels que ceux utilisés dans le revêtement PVD pour pièces CNC de précision afin de maximiser la durée de vie de l’outil.
