Quelques précisions des techniques employées par notre atelier d’usinage de précision à Lyon pour le tournage et fraisage à commande numérique : le refroidissement !
L’usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) peut se référer à toute commande automatisée par ordinateur d’outils, y compris la découpe par étincelles, la découpe au jet d’eau ou la découpe au plasma. Le fraisage reste le procédé CNC le plus couramment utilisé dans l’usinage de précision à Lyon en raison de sa relative facilité d’utilisation, de sa simplicité mécanique et de son faible coût. Cependant, plusieurs modes de défaillance mécaniques, électriques et liés aux matériaux font que le fraisage CNC perd son avantage concurrentiel par rapport aux autres techniques d’usinage de précision. En particulier, la surchauffe des fraises rotatives ou des matériaux fraisés peut endommager de façon permanente le dispositif de fraisage et causer des lésions corporelles aux techniciens experts de la machine. Pour limiter les risques de surchauffe des fraises dans les processus CNC, différentes techniques de fabrication ont été développées pour contrôler la chaleur produite tout en limitant les coûts. Cet article présente les développements les plus importants en matière d’atténuation de la surchauffe pour le fraisage CNC.
Refroidissement par inondation
Le refroidissement par inondation, également connu sous le nom de refroidissement humide, est probablement la technique de refroidissement la plus couramment utilisée en mécanique générale de précision à Lyon qui consiste à pulvériser un jet constant de liquide de refroidissement sur la zone de contact entre l’outil et le matériau fraisé. C’est un moyen très sûr d’atténuer la chaleur tout en étant extrêmement efficace. Le jet de liquide de refroidissement a également l’avantage d’éliminer de la zone de contact les copeaux de matériau produits pendant le processus de fraisage. Parmi les inconvénients, on peut citer le coût élevé du liquide de refroidissement et la façon dont il se répand dans et autour de la machine, ce qui nécessite un nettoyage plus poussé. En outre, le liquide de refroidissement synthétique est souvent toxique et peut créer des particules nocives pour l’environnement et la santé humaine.
Lubrification solide
Les liquides forts pour le travail des métaux, ou pommades industrielles, peuvent être utilisés comme substitut de liquides moins visqueux. L’eau et le sol peuvent être contaminés par des liquides de refroidissement à base de minéraux utilisés pour le refroidissement des inondations. Comme il faut moins de liquide qu’avec le refroidissement par inondation, la lubrification solide est plus écologique et souvent plus économique. Malheureusement, la distribution de lubrifiant est moins efficace qu’un système de pulvérisation constante et moins sans frottement, ce qui nécessite une application régulière sur la zone de contact. En outre, la lubrification solide n’est pas adaptée aux applications nécessitant un nettoyage rapide des copeaux de matériaux.
Lubrification en quantité minimale (MQL)
Le MQL est une technique qui tente d’utiliser le moins possible de liquide de coupe pour l’usinage de précision à Lyon. Comme le refroidissement par inondation utilise de grandes quantités de liquide de refroidissement, ce qui augmente les coûts et l’impact environnemental du processus d’usinage, le MQL cherche à réduire ces facteurs en basant les besoins en liquide de refroidissement sur les besoins spécifiques d’un processus. C’est pourquoi les processus MQL doivent être conçus avec une plus grande précision, car une erreur de calcul pourrait avoir des conséquences désastreuses pour la machine ou ses opérateurs.
L’air comprimé
L’utilisation minimale de lubrification par MQL ou de lubrification solide réduit considérablement les quantités d’agent de refroidissement nécessaires. L’air comprimé est une solution qui peut éliminer tout besoin de lubrifiant, ce qui permet de résoudre les problèmes d’élimination et de coûts variables. L’utilisation de l’air comprimé peut très bien être le moyen le plus rentable de refroidir un processus d’usinage CNC et d’évacuer rapidement les copeaux. Malheureusement, le fait que le refroidissement par air comprimé n’ait aucune qualité lubrifiante le rend difficilement applicable aux processus à forte friction.
Refroidissement cryogénique
De l’azote liquide peut être injecté dans l’outil pour maintenir la surface de fraisage au frais tout au long du processus. Il a été démontré que cette méthode produit une surface finie plus régulière que le refroidissement par injection et que les outils injectés ont un cycle de vie plus long que leurs homologues plus ordinaires. Compte tenu de ses coûts variables relativement faibles, puisqu’aucune grande quantité de liquide de refroidissement n’est utilisée, elle constitue une option viable pour les applications dans lesquelles l’application de liquides de refroidissement extérieurs n’est pas possible.
Quelle est la meilleure méthode ?
Aucune méthode n’est unilatéralement meilleure que toutes les autres. Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients qui peuvent ajouter de la valeur à un processus en fonction du contexte spécifique dans lequel le fraisage à commande numérique ou fraisage CNC est requis. Il est important de se rappeler que le choix de la bonne méthode pour éviter la surchauffe doit se faire avant tout en tenant compte de la sécurité des opérateurs. De nombreuses juridictions ont des réglementations pour les processus d’usinage, ce qui influence sans aucun doute le choix d’un processus de refroidissement.