Les outilleurs répondent aux nouvelles demandes de perçage

L'une des méthodes de fabrication les plus anciennes de l'humanité, la création d'un trou, est aujourd'hui remise en question par des progrès rapides, notamment des matériaux nouveaux et plus durs, une complexité accrue des pièces, des composants de plus en plus petits et la nécessité de temps de cycle plus courts. Ce qui était auparavant une procédure assez courante exige désormais des outils dotés de substrats plus solides, de meilleurs revêtements (et dans certains cas personnalisés), ainsi que de géométries améliorées et de conceptions spécialisées.

Le besoin de composants plus solides et plus légers dans les applications critiques a conduit à l’utilisation de matériaux non traditionnels. Il s'agit notamment de nouveaux aciers spéciaux, d'alliages plus récents, de céramiques, de composites et de verre. Difficiles à usiner et à pénétrer, ils sont fréquemment utilisés dans des pièces nécessitant des tolérances exceptionnellement serrées et un état de surface fin.

Edwin Tonne, spécialiste de la formation et technique chez Horn USA Inc., Franklin, Tennessee, définit certains des problèmes liés à la réalisation de trous avec des forets dans des matériaux tels que le titane et les nuances d'acier inoxydable austénitique. "Les problèmes commencent dès le début, dans la mesure où il faut plus d'efforts pour pénétrer dans le matériau, ce qui entraîne une tendance à une poussée plus élevée", a-t-il déclaré. « De plus, ces matériaux se bloquent souvent sur le foret et ne coupent pas proprement, usant le foret plus rapidement que la normale. Les problèmes proviennent de la solidité des matériaux plutôt que de leur simple dureté. Certains autres matériaux, comme le plastique, sont plus durs, ce qui entraîne son lot de problèmes.

Craig Ewing, spécialiste national des produits de forage chez Iscar Metals Inc., Arlington, Texas, a évoqué les difficultés inhérentes aux composites et à la céramique. « Le principal défi posé par les matériaux non traditionnels est la nécessité de trouver un équilibre entre des performances plus élevées et une durée de vie plus longue des outils. Cela dépend souvent des nuances de carbure et de la préparation des arêtes. Les défis posés par les céramiques et les composites sont doubles. Ils sont extrêmement abrasifs, ce qui nuit à la durée de vie de l'outil. Les composites ont également tendance à se délaminer ou à s’effilocher sans une géométrie correcte. »

Par exemple, Iscar propose dix géométries standards, mais est souvent appelé à créer des conceptions spécialisées. « Des solutions supplémentaires utilisent des plaquettes à pointe de diamant ou un revêtement de type diamant, qui améliorent la durée de vie de l'outil et peuvent constituer une alternative rentable au carbure revêtu », a déclaré Ewing.

Lors de la découpe de matériaux durs, la chaleur est l’ennemie. Cela affecte non seulement la précision, mais réduit considérablement la durée de vie de l'outil, selon Manfred Lenz, chef de produit pour la fabrication de trous chez Seco Tools LLC, Troy, Michigan. « Avec des métaux tels que les alliages à haute température, les arêtes rapportées sont un problème », a-t-il déclaré. . « Il est donc essentiel de disposer d'arêtes vives et de revêtements capables de résister aux températures plus élevées et de réduire ou d'éliminer les arêtes de coupe accumulées. Le principal problème des composites est l’abrasion qui peut user un tranchant et donc créer un arrachement. Une solution ici consiste à garder le bord affûté avec des revêtements spécialement formulés ou des forets à pointe PCD.

David Maunu, spécialiste des applications médicales chez Mitsubishi Materials USA Corp., Schaumburg, Illinois, a souligné les considérations économiques provoquées par les matériaux plus durs et non traditionnels. « Compte tenu de la concurrence qui existe sur le marché mondial, l'un des grands défis pour les fabricants d'outils est la nécessité de développer un outil standard capable de fonctionner dans plusieurs matériaux avec répétabilité et fiabilité », a-t-il déclaré. « Même si les fabricants ont besoin d'outils spécialisés dans de nombreux cas, les économies dictent la nécessité d'un produit capable de fonctionner correctement, de fournir des résultats satisfaisants et d'avoir une durée de vie raisonnable dans une large gamme de matériaux. »

Les critères de performance doivent inclure la géométrie correcte pour un contrôle adéquat des copeaux, a-t-il noté. « Les forets spécialisés demandés pour les composites nécessitent des substrats spécialement formulés et de multiples revêtements et, en tant que tels, sont plus chers. En combinant des forets standardisés lorsque cela est possible et des unités spécialisées lorsque cela est nécessaire, les fabricants et les clients peuvent faire une moyenne des coûts pour obtenir de meilleures performances économiques.

L'exigence de trous de plus petit diamètre s'est répandue dans l'ensemble de la fabrication, allant des plus petites pièces fabriquées sur des machines de type suisse à certains des plus grands composants des moteurs d'avion et ailleurs. En plus d'éviter simplement la casse des forets, les tolérances et la finition sont devenues des points majeurs. La solution au problème s’étend bien au-delà de l’outillage et nécessite une combinaison optimisée de facteurs.