Pleins feux sur la technologie : système de tournage dur

Tournage dur d'une matrice d'emboutissage en carbure sur un tour Hembrug Mikroturn 100. Machines-outils Hembrug

Les outils en carbure de tungstène sont utilisés par l'industrie des moules et des matrices, ainsi que dans les applications de poinçonnage, d'étirage et d'extrusion. Cet outillage est extrêmement résistant à l'usure et se caractérise souvent par des contours complexes, soumis aux exigences les plus élevées en matière de forme et de finition de surface.

En raison de la difficulté d'usinabilité de ces pièces, elles sont traditionnellement formées par meulage à l'aide de meules diamantées. Cependant, alors que les fabricants sont confrontés au défi de réduire les coûts, d'améliorer la qualité et de minimiser les temps de configuration, le tournage dur de haute précision est envisagé.

Le tournage de haute précision est un processus très flexible. Il est facile à installer et à changer, et il peut combiner les opérations ID et OD dans le même serrage. Il est également possible d’obtenir des taux d’enlèvement de métal élevés.

Des contours complexes sont programmés puis réalisés sur une machine spécialement conçue pour le tournage dur à l'aide du positionnement de chariots CNC.

Lors du meulage, une pièce présentant plusieurs formes complexes nécessite souvent plusieurs réglages. Des formes de roues spécifiques sont nécessaires pour terminer chaque contour, ce qui nécessite des changements de roues. Pour les petits lots, cela augmente considérablement le temps de production.

Un processus de fabrication flexible pour la finition des outils en carbure est désormais possible en combinant un tour dynamiquement rigide et précis avec un outil à plaquettes diamantées indexables. L'optimisation de la machine et de l'outillage est essentielle pour réussir à tourner le carbure de tungstène avec la même précision que le meulage.

Le carbure de tungstène peut avoir une valeur de dureté de 80 HRC. L'acier trempé, par exemple, se situe entre 58 et 65 HRC. Le tournage de ce matériau sur un tour conventionnel entraîne des vibrations car ces machines ont généralement des caractéristiques d'amortissement minimes.

Les forces de coupe élevées nécessaires pour éloigner le matériau de la pièce à usiner sont plus élevées dans le carbure de tungstène que dans l'acier trempé. Ces forces de coupe plus élevées créent une pression de poussée importante sur les guidages et les roulements de broche. Les tours conventionnels ne sont pas nécessairement conçus pour supporter ces forces, et une usure prématurée des guidages, même lors de la coupe d'acier trempé et encore moins de carbure, peut se produire. Cela entraîne une diminution de la capacité de la pièce à conserver sa taille, sa précision de forme et son état de surface, ainsi qu'une usure accrue des outils.

Hembrug Machine Tools, Haarlem, Pays-Bas, qui fait partie du groupe de machines espagnol Danobat, est spécialisée dans la production de machines de tournage dur de haute précision. Elle possède également une vaste expérience en matière de processus de tournage de pièces en carbure de tungstène à tolérances très strictes où une précision submicronique est requise.

Il y a plus de 50 ans, l'entreprise s'est éloignée des méthodes traditionnelles de construction de tours et a développé des roulements hydrostatiques pour glissières et broches.

Cette filière d'étirage a été réalisée en 30 minutes, contre huit heures pour l'ancien processus de meulage, avec des résultats de précision similaires.

Cette technologie interne est appliquée à la fois aux roulements de glissière et de broche des machines Mikroturn de l'entreprise.

Cette technologie offre des propriétés d'amortissement et crée une rigidité dynamique, indépendante de la vitesse, nécessaire pour minimiser les vibrations au niveau de la pointe de l'outil. Selon l'entreprise, ces caractéristiques sont essentielles pour une bonne intégrité de l'état de surface et une longue durée de vie des outils. L'absence de contact métal sur métal entre les éléments mobiles de la machine permet d'obtenir une plateforme sans usure.

Cette conception et cette construction, associées à une base de machine en granit naturel, entraînent un coût d'investissement plus élevé que celui d'un tour de précision conventionnel. Cependant, l'avantage est une durée de vie de l'outil plus longue et moins d'ajustements de machine nécessaires, ainsi qu'une précision répétitive pièce par pièce constante en raison de la stabilité. Et, selon le fabricant, la qualité des pièces est à la hauteur des tolérances de rectification.

En plus de ces exigences essentielles de la machine, un outillage optimisé doit également être utilisé.