TRAMETAL N°207

OUTILS LES PORTE-OUTILS

OUTILS LES PORTE-OUTILS ASSURENT UN LIEN CRUCIAL ENTRE LA MACHINE ET L’OUTIL POUR UNE MEILLEURE PRODUCTIVITÉ Des machines-outils précises et des outils de coupe performants peuvent fournir une productivité exceptionnelle. Cependant, le lien entre ces outils et la broche de la machine, le porte-outil, joue un rôle crucial pour atteindre pleinement cette productivité. Les fabricants d'attachements proposent une grande variété de porte-outils différents, souvent conçus pour garantir une performance optimale dans des applications d'usinage spécifiques. Ainsi, un atelier d'usinage devrait baser ses choix de porte-outils en fonction de ses opérations spécifiques ainsi que sur le type de pièces réalisées. Néanmoins, tandis que les ateliers cherchent à acquérir la technologie machine et les matériaux d'outils les plus avancés, ils minorent souvent le choix du porte-outil, leur utilisation appropriée en fonction de l’application et leur maintenance. Un acteur important du porte outil en France fait le point. ous les porte-outils ne sont pas développés pour un usage universel Il n'existe pas à ce jour une méthode unique et universelle de serrage d’outils qui serait adaptée à toutes les applications d’usinage. Un porte-outil conçu pour effectuer des opérations de finition à grande vitesse sera généralement dépourvu de la rigidité et de la force de serrage nécessaires pour être efficace, par exemple, dans l'ébauche de moules bruts. Inversement, un porte-outil destiné à l'ébauche sera généralement dépourvu des caractéristiques d'équilibrage suffisantes pour fonctionner à des vitesses élevées en finition. En outre, la conception robuste et l’encombrement d’un porte-outil d'ébauche peuvent limiter son utilisation dans la fabrication de pièces fines ou profondes. Les matières dures à usiner exigent des porte-outils ayant une meilleure résistance et rigidité. Par ailleurs, les capacités d'un porte-outil à amortir les vibrations ainsi qu'à délivrer le fluide de refroidissement sont également d'importants critères de sélection. L'utilisation d'un porte-outil inapproprié peut entraîner des erreurs dimensionnelles et la mise au rebut de pièces, ainsi qu'une usure excessive sur les broches de la machine, une durée de vie de l'outil réduite et une augmentation de détérioration de l'outil. Sur des postes non critiques, un porte-outil avec un bon rapport qualitéprix peut produire des résultats satisfaisants. Mais dans les opérations où la précision est obligatoire (et surtout lorsque la mise au rebut d'une pièce coûteuse réduira la profitabilité), l'investissement dans des porte-outils haut de gamme ciblés sur les applications adaptées garantit de faibles coûts contre de telles pertes qui peuvent donc s’anticiper. Pour certains responsables d’ateliers, ne sélectionner que des versions longues pour être utilisé dans une variété d’applications différentes est une stratégie valide de réduction des coûts. Cependant, toujours appliquer le principe du porte-outil le plus court permet de maximiser la rigidité, de minimiser les vibrations qui dégradent les surfaces et de préserver la durée de vie de l'outil. Les porte-outils représentent moins de 2 % du coût total de production. Essayer de réduire ces coûts de moitié entraînerait des économies négligeables, tandis qu'une 12 Janvier-Février 2020 TRAMETAL #207

de coupe à grande vitesse impliquant des profondeurs de passe plus légères, ou dans des situations de coupe hautes performances qui mettent l'accent sur le taux de débit copeaux élevé pour les machines-outils avec une puissance suffisante mais une capacité de vitesse limitée. pièce à usiner mise au rebut ou un outil cassé a un effet financier, quant à lui, immédiatement mesurable. Les outils et les porte-outils d’une qualité supérieure peuvent accroître les taux de production pour un retour immédiat sur l'investissement. En particulier dans les secteurs tels que la fabrication de composants pour l'aérospatiale où la stabilité des processus d'usinage est primordiale, de nombreux fabricants se concentrent surtout sur l'acquisition de porte-outils haut de gamme afin d'éviter de produire des pièces défectueuses et de perdre du temps dans les résolutions de problèmes engendrant des arrêts machines coûteux. Ces fabricants prennent généralement beaucoup de temps à valider de nouveaux concepts de porte-outils avant de les certifier pour la production. LES PARAMÈTRES LIÉS À LA PIÈCE À USINER QUI INFLUENT SUR LA SÉLECTION DU PORTE-OUTIL Les facteurs influençant le choix de porte-outil incluent l'usinabilité de la pièce à réaliser pour chaque opération, ainsi que la configuration finale de celle-ci, qui peut conditionner les dimensions du porte-outil nécessaires pour atteindre certains accès et /ou caractéristiques. De plus, les porte-outils devraient être aussi simples et faciles à utiliser afin de réduire la probabilité d'une erreur de l'opérateur. Quelle que soit la technologie de serrage d’outil utilisée, la rigidité de la machine, la puissance de sa broche et sa capacité à générer des tolérances serrées détermineront quelles opérations sont réalisables. Par exemple, tenter de produire des tolérances à l'échelle des microns sur une machine usée est une perte de temps. Les éléments de base d'une machine-outil jouent un rôle clé : une machine rapide avec guidages linéaires permettra de tirer le meilleur parti des porte-outils dédiés à la grande vitesse, tandis que les machines avec des guidages prismatiques seront meilleures pour l'usinage intensif. Une machine multiusage exploite pleinement les capacités de porte-outils qui peuvent accomplir à la fois des opérations de tournage et de fraisage/perçage. La stratégie d'usinage utilisée orientera aussi le choix du porte-outil. Par exemple, les ateliers peuvent choisir des outils pour optimiser la productivité dans des opérations Le faux-rond faible et répétable peut aider à assurer un engagement constant de l'outil et donc de réduire les vibrations et optimiser la durée de vie de l'outil. L'équilibre est essentiel, et un porte-outil de haute qualité doit être équilibré à une qualité G2,5-25 000 tr/min (1 g.mm). Les ateliers peuvent effectuer leurs propres recherches et consulter leurs fournisseurs pour déterminer le ou les systèmes de porte-outils dont le coût correspondra à leurs besoins de production. CHAQUE PORTE-OUTIL A SON CRÉNEAU Qu'ils soient simplement des Weldon, des mandrins à pince, des mandrins à fretter, à serrage mécanique ou hydraulique, les porte-outils devraient s’adapter aux exigences spécifiques d’utilisation. Par exemple, les Weldon sont rigides, faciles à utiliser et peuvent transmettre un couple élevé et assurer une fixation sécurisée et rigide avec une forte capacité anti-éjection. Ils sont bien adaptés pour l'ébauche de base, mais sont dépourvus de concentricité précise. En général, ils sont par nature « déséquilibrés » et ne s'appliquent pas de manière productive aux applications utilisant des vitesses de rotation élevées. Les mandrins à pince et les pinces interchangeables sont la forme la plus courante pour tenir des outils à queue cylindrique. Les mandrins ER sont parmi les plus populaires et fournissent une grande flexibilité d’utilisation, disponibles dans une large gamme de tailles offrant un serrage suffisant pour des opérations légères et fiables en fraisage et en perçage. Les porte-outils à pince ER de haute précision (HP) disposent de faux-rond faible ( < 5 µm à la pointe de l'outil) et d'une conception symétrique qui peut être équilibrée pour les opérations à haute vitesse. Des versions renforcées sont disponibles pour l'usinage intensif. Les porte-outils ER facilitent les changements rapides et couvrent une large gamme de diamètres de queue d’outil. Les porte-outils à fretter offrent de bonnes forces de serrage de l’outil, une concentricité de 3 µm à 3xD et d'excellentes qualités d'équilibrage. Leur conception avec un profil affiné convient aux opérations difficiles d’accès de vos pièces. Les versions renforcées permettent d’effectuer un usinage modéré à intensif, mais la force de maintien dépend des tolérances de l’alésage du côté de l’attachement et de la queue d’outil. Les porte-outils à fretter nécessitent l'achat d'un banc de frettage dont le processus de chauffe/refroidissement prend un peu plus de temps que de simplement permuter des pinces. OUTILS TRAMETAL #207 Janvier-Février 2020 13