En tournage, le choix des plaquettes de coupe influe directement sur l'efficacité d'usinage, la qualité de surface et la stabilité de la production. Différents matériaux, conditions de coupe et capacités de la machine-outil requièrent des plaquettes aux géométries, nuances et revêtements différents. Un mauvais choix de plaquette peut entraîner des problèmes tels que l'écaillage des arêtes, des vibrations, un mauvais état de surface et une durée de vie réduite de l'outil. Un choix judicieux des plaquettes garantit des performances d'usinage stables tout en réduisant les coûts de production globaux.
Types de base d'inserts de tournage
Les plaquettes de tournage peuvent être classées en différents types selon leur géométrie et leur application. Chaque structure est conçue pour des conditions d'usinage spécifiques.
Formes d'insertion courantes
Les géométries d'inserts courantes comprennent :
- Plaquettes triangulaires : très polyvalentes, adaptées à l'ébauche et à la semi-finition.
- Plaquettes diamantées : idéales pour l’usinage de finition et de contournage
- Plaquettes carrées : tranchant robuste, adaptées à l'ébauche intensive
- Plaquettes rondes : adaptées à la coupe interrompue et aux conditions à fort impact.
L'angle de la pointe influe sur la stabilité de coupe. Une pointe plus fine est plus adaptée aux finitions, tandis qu'un tranchant plus robuste est préférable pour les coupes intensives.
Matériaux d'insert courants
Le matériau de la pièce détermine la résistance à l'usure et à la chaleur. Les types courants comprennent :
- Plaquettes en carbure : les plus utilisées, adaptées à l'usinage général de l'acier
- Inserts revêtus : améliorent la résistance à l’usure et la stabilité thermique
- Plaquettes en céramique : adaptées à l'usinage à grande vitesse de la fonte
- Inserts en CBN : utilisés pour les matériaux durcis
- Inserts PCD : idéaux pour les alliages d’aluminium et de cuivre
Différents matériaux déterminent les conditions de fonctionnement et la durée de vie de l'outil inséré.
Sélection des plaquettes en fonction du matériau de la pièce
Différents matériaux requièrent différentes caractéristiques d'inserts, et un appariement correct est essentiel.
Acier au carbone et acier allié
L'acier au carbone est relativement facile à usiner et permet un large choix d'inserts.
Les choix typiques comprennent :
- Plaquettes en carbure revêtues
- Classes de dureté moyenne
- Géométries à usage général
Lors de l'usinage de l'acier 45, un équilibre entre tranchant et résistance aux chocs est nécessaire pour éviter une rupture fragile ou une usure excessive.
Usinage d'acier inoxydable
L'acier inoxydable a tendance à s'écrouir lors de la coupe, ce qui rend l'usinage plus exigeant.
Caractéristiques recommandées pour l'insert :
- Haute résistance à la chaleur
- Revêtements antiadhésifs
- Angles de râteau correctement conçus
L'arête rapportée est fréquente lors de l'usinage de l'acier inoxydable ; il est donc nécessaire de maintenir des conditions de coupe stables afin d'éviter des changements fréquents d'outils.
Usinage d'alliage d'aluminium
L'aluminium est mou mais sujet à la formation d'arêtes vives, ce qui nécessite des lames de coupe bien affûtées.
Les inserts compatibles comprennent :
- Inserts PCD
- Inserts de bord hautement polis
- Inserts d'usinage dédiés à l'aluminium
L'usinage de l'aluminium accorde une grande importance à la qualité de surface et à l'évacuation des copeaux. Un tranchant précis et une évacuation régulière des copeaux sont essentiels pour éviter l'adhérence et les rayures.
Usinage de matériaux à haute dureté
L'acier trempé et les aciers à moules nécessitent des outils de coupe haute performance.
Les inserts recommandés comprennent :
- Inserts CBN
- Inserts en céramique
- Plaquettes en carbure revêtues à haute résistance à l'usure
L'usinage est généralement réalisé avec de faibles profondeurs de coupe et de faibles vitesses d'avance afin de garantir la stabilité et la durée de vie de l'outil.
Influence des paramètres géométriques de l'insert
La géométrie des plaquettes a un impact direct sur la force de coupe, le contrôle des copeaux et la finition de surface.
Angle de dépouille et angle de dégagement
L'angle de dépouille influence le tranchant de la coupe :
- Angle de coupe plus important : force de coupe réduite, convient aux matériaux tendres
- Angle de coupe plus faible : tranchant plus résistant, adapté aux matériaux durs
L'angle de dépouille influe sur le comportement au frottement :
- Trop petit : augmente les frottements et la génération de chaleur
- Trop grand : affaiblit la résistance des bords
Un équilibre entre netteté et résistance est nécessaire en fonction des conditions d'usinage.
Rayon du nez
Le rayon du nez influe considérablement sur les résultats d'usinage :
- Rayon plus grand : meilleure finition de surface mais force de coupe plus élevée
- Rayon plus petit : convient aux contours fins mais durabilité moindre
Les opérations de finition utilisent souvent des rayons de courbure plus importants pour améliorer la qualité de surface.
Conception du brise-copeaux
La géométrie du brise-copeaux influence le contrôle des copeaux :
- Brise-copeaux large : convient à l'usinage d'ébauche
- Brise-copeaux serré : convient pour la finition
- Conception spécialisée : empêche l'enchevêtrement des longues puces
Une mauvaise évacuation des copeaux peut augmenter la température de coupe et réduire la durée de vie de l'outil.
Adaptation des plaquettes aux conditions d'usinage
Le choix des plaquettes doit correspondre aux conditions d'usinage pour garantir des performances stables.
Compatibilité de la vitesse de coupe
Les différents inserts fonctionnent dans des plages de vitesse différentes :
- Plaquettes en carbure : vitesse moyenne à élevée
- Plaquettes en céramique : usinage à grande vitesse
- Plaquettes CBN : dureté ultra-élevée et coupe à grande vitesse
Des vitesses de coupe incorrectes peuvent entraîner une usure prématurée ou une défaillance de l'insert.
Correspondance des paramètres de coupe
La fonction d'insertion définit les limites des paramètres :
- Des inserts robustes supportent les découpes importantes
- Les plaquettes de finition nécessitent de faibles vitesses d'avance
- Les plaquettes d'ébauche sont conçues pour un enlèvement de matière important.
Les paramètres doivent être adaptés aux performances de l'insert pour un usinage stable.
Influence de la rigidité de la machine
Même les plaquettes de haute performance peuvent tomber en panne si la rigidité de la machine est insuffisante.
Dans ces cas:
- Utilisez des géométries d'inserts plus stables
- Réduire le rayon du nez
- Paramètres de coupe inférieurs
Problèmes courants lors de l'insertion de sélection
Le choix d'un insert incorrect est fréquent en usinage pratique et peut affecter considérablement les performances.
Les problèmes typiques incluent :
- Choisir des inserts uniquement en fonction du prix, sans tenir compte de la compatibilité des matériaux.
- Utilisation d'inserts d'ébauche pour les opérations de finition
- En ignorant les différences de revêtement
- Incompatibilité entre l'insert et le porte-outil
- Négliger les exigences d'évacuation des copeaux
Ces problèmes peuvent entraîner une réduction de la durée de vie des outils et une mauvaise qualité d'usinage.
