GRANDE PRECISION POUR L’ALESAGE

La technique connait un second souffle

L’alésage pour conférer aux trous une tolérance dimensionnelle élevée est un des usinages par enlèvement de matière classiques. Et cela implique une grande précision, car de nombreux facteurs influencent le résultat final. L’alésage est-il à la veille d’un revival grâce à l’impression 3D de métal? Dans cet article, nous nous projetons déjà dans le futur.

FINITION PRECISE DE TROUS

Bien que les machines CNC soient de plus en plus précises et stables, l’alésage de trous d’ajustement reste parfois nécessaire. Non seulement pour la précision, mais surtout pour le niveau de finition élevé des parois des trous borgnes comme continus. Avec le perçage, la qualité est toujours moins bonne. Un trou peut être fini avec précision avec des alésoirs en carbure métallique, avec des têtes interchangeables mais aussi avec des alésoirs à plaquettes indexables, avec ou sans refroidissement interne.

Evacuation des copeaux

Il s’agit là d’une donnée importante. Lors de l’alésage, l’émulsion de refroidissement/lubrification joue, en effet, un rôle majeur pour bien évacuer les copeaux du trou. Le rinçage compte non seulement pour le résultat final, mais il ne faut pas non plus sous-estimer la qualité de cette émulsion.

• Un fluide trop collant génère une usure d’outil inutilement rapide.
• Une émulsion donne une plus longue tenue d’outil que de l’huile.
• Trop peu ou trop d’huile de coupe engendre aussi des problèmes.
  Une pression plus élevée de pompage de l’émulsion dans le trou peut entraîner la cassure plus rapide des copeaux et donc une évacuation plus efficace.

PROBLEMES

Aléser ou évaser?

On confond parfois aléser et évaser. L’évasement est, en effet, également une technologie pour rendre la rondeur d’un trou plus nette.
La différence réside dans le temps de cycle et la précision. L’évasement est plutôt destiné à la production en série. L’alésage convient surtout pour les pièces uniques et est moins précis que l’évasement.

Courte tenue d’outil

Si l’alésage convient plus pour les pièces uniques et les prototypes, c’est en raison de la longévité relativement courte des outils d’alésage. Le pourtour complet de l’outil consiste en arêtes rectifiées et trempées. Pour obtenir un trou précis, elles ne peuvent présenter d’usure nulle part. D’où la courte tenue d’outil.

Correction impossible

Autre différence: avec l’évasement, une erreur dans la rectitude du trou peut encore être corrigée. Avec l’alésage, ce n’est pas possible. La qualité du trou est la base pour la qualité finale. Le perçage doit donc déjà être le plus proche possible de la mesure finale. Notamment si l’avance pendant l’alésage est mal choisie, il peut y avoir une imprécision dans la mesure. Une des erreurs les plus courantes lors de l’alésage, c’est que le trou est percé trop grand. S’il reste trop peu de supplément, l’alésoir s’usera plus rapidement et le diamètre ne sera pas exactement comme il faut. Les trous pré-forés doivent avoir le bon diamètre, allant avec l’alésoir.

L'impression 3D de métal peut raviver l'intérêt pour l'alesage ces pièces doivent subir un usinage de finition si on veut obtenir une grande précision. Cela vaut notamment pour les trous, parce que la rugosite de surface des pièces AM est élevée l'alesage peut alors offrir la solution

Ré-affûter

Les alésoirs doivent aussi toujours être tranchants. Il est donc conseillé de les ré-affûter régulièrement. Cela améliore finalement la qualité de l’usinage. Comme les alésoirs ne coupent qu’avec les guidages coniques et en biais, il suffit de ré-
affûter ceux-ci. La précision de ré-affûtage détermine la longévité de l’outil et la précision du trou.

INFLUENCE DES FLUIDES POUR L’USINAGE DE METAL

L’alésage implique une assez bonne précision. Des copeaux s’accumulant peuvent être dus à une vitesse de coupe ou avance trop ou trop peu élevée et à une mauvaise pression du fluide de refroidissement/ lubrification. Comme nous l’avons dit, une émulsion est la plus efficace pour l’alésage. Mais le pourcentage d’huile doit être bon pour éviter les problèmes. Si on voit des détériorations dans l’alésage, cela peut être dû à un supplément insuffisant, un porte-outil pas assez robuste, une avance trop réduite ou une part d’huile trop petite dans le fluide de refroidissement.

Cassure d’outil

Si l’outil se coince ou casse, le trou pré-foré est généralement trop petit. Une cassure d’outil peut aussi être causée par une avance trop élevée, des problèmes d’évacuation de copeaux ou une usure d’outil irrégulière de la phase de coupe. Des trous convexes et ovales résultent d’un serrage insuffisamment stable de la pièce. Un trou conique peut, lui, être imputé à une mauvaise décélération de la broche ou de l’outil, une mauvaise phase de coupe ou un pré-forage imprécis du trou. Si le supplément est insuffisant et que la vitesse de coupe et l’avance sont trop peu élevées, le résultat final sera un trou sous-dimensionné. L’inverse survient en cas de mauvais diamètre d’outil (trop grand), de vitesse de coupe trop élevée, de pourcentage d’huile trop élevé dans le fluide de refroidissement et d’arêtes rapportées sur le tranchant de l’alésoir.

DIFFERENTES VARIANTES D’OUTIL

Pour le choix d’outil, il y a en principe trois variantes d’alésoir, outre le choix entre acier rapide (HSS), carbure métallique et cermet (combinaison de céramique et matrice en carbure métallique).

Construction modulaire

Une variante d’outil est l’alésoir à construction modulaire. Ici, la tête de coupe est fixée avec un raccord conique précis au corps de l’outil. L’avantage du changement de la tête, c’est qu’il ne faut pas remplacer l’outil entier mais seulement la tête de coupe. Le faux-rond de rotation de ce type d’outils se situe néanmoins autour des 3 µm. Il est important que cette interface garantisse avec le corps une rigidité et un faux-rond de rotation suffisants car il s’agit d’un usinage de précision.

Pointe soudée

Une deuxième variante est le corps avec la pointe de coupe soudée dessus. Les plaquettes en cermet ou carbure métallique éventuellement soudées permettent des avances élevées, ce qui se traduit par une grande productivité. Les outils à pointe soudée ont un inconvénient: les différents matériaux se dilatent différemment sous l’effet de la chaleur. L’arête risque ainsi de se détacher. Ces alésoirs conviennent pour l’acier comme la fonte et la fonte malléable. Selon ce qu’on souhaite, on peut opter avec un autre profil d’arête pour une avance plus agressive, une meilleure finition de surface ou un insert universel.

Alésoirs en carbure métallique

Pour les matériaux ISO P et M, il y a encore les alésoirs en carbure métallique, allant jusqu’à une tolérance de trou IT7. Cette précision vaut en fait pour les trois types d’alésoirs, même si les outils en carbure métallique atteignent la meilleure précision. Cette grande précision des alésoirs high feed et high speed est due à la répartition inégale des arêtes et au refroidissement par l’outil. Ce dernier garantit une meilleure évacuation des copeaux et une tenue d’outil plus longue vu que le refroidissement se fait directement au niveau de l’arête. Ces alésoirs en carbure métallique sont notamment utilisés dans la construction de matrices et l’industrie automobile.

L’ADDITIVE MANUFACTURING GENERE UN REVIVAL

Les fabricants d’outils s’attendent à un regain d’intérêt pour l’alésage. En raison de la précision accrue du forage et du fraisage CNC, l’alésage n’est plus autant utilisé qu’avant.

Rugosité de surface

L’impression 3D de métal pourrait bien changer les choses. Ces pièces doivent être finies si on veut obtenir une bonne précision. Cela vaut notamment pour les trous, car la rugosité de surface des pièces AM est élevée. L’alésage peut alors constituer la solution.