Les pièces en plastique peuvent effectivement être usinées par tournage, et leur utilisation dans l'industrie de l'usinage se généralise. De nombreux plastiques techniques sont utilisés dans les équipements électroniques, les dispositifs médicaux, les composants automobiles et les pièces industrielles en raison de leur légèreté, de leur résistance à la corrosion et de leurs propriétés isolantes. Comparés aux métaux, les plastiques nécessitent généralement des forces de coupe plus faibles lors du tournage, mais ils sont plus sujets à la déformation, à la fusion, à la formation de bavures et à l'instabilité dimensionnelle. Par conséquent, bien que le tournage des plastiques soit relativement facile en termes de résistance à la coupe, il exige un contrôle rigoureux du choix de l'outil, des paramètres de coupe et des conditions de refroidissement.
Matériaux plastiques courants adaptés au tournage
De nombreux plastiques techniques conviennent aux opérations de tournage. La dureté, la ténacité et la résistance à la chaleur varient considérablement d'un plastique à l'autre, ce qui influe également sur leur comportement à l'usinage.
Plastiques usinables courants
Les plastiques couramment utilisés en usinage comprennent :
- POM (Polyoxyméthylène)
- Nylon (PA)
- PTFE (téflon)
- ABS
- Acrylique (PMMA)
- PVC
Tous ces matériaux peuvent être usinés à l'aide de tours conventionnels ou de machines de tournage CNC.
Caractéristiques d'usinage de différents plastiques
Les différents plastiques se comportent différemment lors du tournage. Le nylon, très résistant, a tendance à produire des copeaux filandreux ; le PTFE est mou et se déforme facilement ; l’acrylique, relativement dur, est cassant et sujet à l’écaillage. Par conséquent, le choix de l’outil et les paramètres de coupe doivent être adaptés au comportement du matériau.
Exigences en matière d'outillage pour le tournage des matières plastiques
Bien que les plastiques présentent une résistance à la coupe plus faible, un mauvais état de l'outil peut nuire considérablement à la qualité d'usinage. Les matières plastiques sont plus sujettes à la déchirure, à la fusion et à la formation de bavures, ce qui rend l'affûtage de l'outil particulièrement important.
Les outils doivent être maintenus affûtés
Les outils de coupe affûtés réduisent l'extrusion de matière et améliorent la qualité de coupe.
Cela contribue à améliorer :
- Qualité de finition de surface
- Propreté des bords
- stabilité dimensionnelle
- Réduction des bavures
L'usinage des matières plastiques dépend davantage de la qualité des outils que l'usinage des métaux.
Une géométrie d'outil appropriée est requise.
Les matières plastiques ont tendance à se déformer plastiquement lors de la coupe, la géométrie de l'outil joue donc un rôle crucial dans la qualité d'usinage.
Par exemple :
- Un angle de chasse plus important réduit la friction.
- Un angle de dégagement approprié réduit les frottements.
- Un nez plus petit contribue à réduire les larmoiements.
- Des lames affûtées améliorent la séparation des copeaux
Différents types de plastique nécessitent des géométries d'outils différentes.
Sélection du matériau de l'outil
Le tournage des matières plastiques utilise généralement des outils en carbure ou des outils diamantés.
Les raisons incluent :
- Maintenir des lames affûtées
- Réduction de l'usure des outils
- Amélioration de la finition de surface
- Réduction de l'adhérence des matériaux
Les composants en plastique de précision nécessitent des outils de meilleure qualité.
Les paramètres de coupe influencent la qualité de l'usinage des plastiques
Les matières plastiques sont sensibles à la température, ce qui rend le contrôle des paramètres de coupe essentiel. Une chaleur excessive peut entraîner le ramollissement ou la fusion de la pièce.
La vitesse de coupe doit être contrôlée.
Une vitesse de coupe excessive peut générer de la chaleur à la surface du plastique.
Cela peut entraîner :
- Fusion superficielle
- Déformation de la pièce
- Aspect de surface brillant
- Variation dimensionnelle
Certains plastiques sont plus sensibles à l'usinage à grande vitesse.
Le débit d'alimentation influe sur l'état de surface
La vitesse d'avance influence directement la qualité de surface des pièces en plastique.
Par exemple :
- Une avance excessive crée des marques d'outil visibles.
- Une avance trop faible génère de la chaleur par friction
- L'instabilité de l'alimentation affecte la régularité dimensionnelle
- La finition nécessite un contrôle stable de l'alimentation.
Une coupe stable améliore la qualité de surface.
La profondeur de coupe ne doit pas être trop importante.
Les matières plastiques ont généralement une rigidité inférieure à celle des métaux ; une profondeur de coupe excessive peut donc entraîner une déformation.
Les résultats possibles sont les suivants :
- pliage de la pièce
- Vibrations de surface
- Écart dimensionnel
- Fissuration des bords
Les pièces en plastique à parois fines sont particulièrement sensibles.
Problèmes courants liés au tournage des matières plastiques
Bien que l'usinage des matières plastiques soit relativement facile, les propriétés des matériaux entraînent tout de même plusieurs problèmes courants, notamment pour les composants en plastique de précision et transparents.
Formation de bavures lors de l'usinage
Les plastiques à haute ténacité ont tendance à former facilement des bavures.
Les symptômes courants comprennent:
- bordage
- bardanes fibreuses
- bords rugueux de la surface
- Bords de trous irréguliers
Le nylon et le POM sont particulièrement sujets à ce problème.
Déformation thermique des pièces
Les matières plastiques ont une résistance à la chaleur inférieure à celle des métaux, ce qui les rend sensibles à la chaleur d'usinage.
Les problèmes possibles incluent :
- Instabilité dimensionnelle
- pliage de la pièce
- Assouplissement local
- Déformation superficielle
Les effets thermiques deviennent plus évidents lors de l'usinage en continu.
Rayures superficielles
Les surfaces en plastique sont relativement tendres, ce qui les rend sujettes aux rayures après usinage.
Les causes possibles comprennent:
- Frottement des copeaux contre la pièce à usiner
- Outils de coupe émoussés
- Force de serrage excessive
- Absence de protection de surface
Les plastiques transparents sont particulièrement sensibles aux rayures.
Méthodes de serrage pour le tournage des matières plastiques
Les matières plastiques ont une faible rigidité ; une force de serrage excessive peut donc facilement provoquer des déformations. Ceci est particulièrement critique pour les composants de précision de petite taille et à parois fines.
Maintenir une force de serrage appropriée
Un serrage approprié améliore la stabilité dimensionnelle.
Cela contribue à améliorer :
- stabilité dimensionnelle
- Précision de la rondeur
- Qualité de surface
- Régularité d'usinage
Les pièces en plastique sont très sensibles à la pression de serrage.
Réduire la pression de serrage localisée
Le serrage doit éviter les zones de contrainte concentrée.
Les méthodes courantes incluent :
- Utilisation de mâchoires souples
- Augmentation de la surface de contact
- Utilisation d'un support auxiliaire
- Réduction de la longueur du porte-à-faux
Ces méthodes améliorent la stabilité d'usinage.
Utilisation croissante du tournage des matières plastiques dans la fabrication de précision
Grâce aux progrès constants réalisés dans le domaine des plastiques techniques, de plus en plus de composants de précision sont désormais fabriqués à partir de matériaux plastiques. De nombreux appareils électroniques, systèmes médicaux et composants d'automatisation utilisent des pièces en plastique léger.
Comparativement aux pièces métalliques, les pièces en plastique présentent des avantages en termes de légèreté, de résistance à la corrosion et d'isolation. Cependant, leur stabilité thermique moindre exige un contrôle rigoureux de l'affûtage des outils, de la température et de la stabilité de coupe lors de l'usinage. Seul un contrôle précis du processus permet d'obtenir des dimensions stables et une bonne qualité de surface.
