Les meilleurs conseils pour le fraisage du titane que tout machiniste devrait connaître

Le titane est difficile à usiner, mais avec les bonnes compétences, cela peut être fait. Sa résistance exceptionnelle à haute température défie les machinistes. Les machinistes doivent maîtriser ces méthodes essentielles pour fraiser le titane.

1. Choisissez un outillage approprié pour le fraisage du titane

L’étape la plus vitale consiste à choisir des outils de coupe appropriés pour le titane. La dureté du titane augmente rapidement avec l'augmentation de la température et a tendance à adhérer aux arêtes coupantes. Les matériaux des outils standards seront rapidement endommagés.

Au lieu de cela, des fraises en carbure avec des revêtements exclusifs conviennent. Recherchez des outils dotés d’un plus grand nombre d’arêtes de coupe pour un enlèvement de matière plus rapide. Les fraises à hélice variable avec cinq cannelures ou plus fonctionnent mieux.

Les revêtements spéciaux pour outils comme le nitrure de titane et d'aluminium aident à abaisser les températures à l'interface outil-travail, dispersant rapidement la chaleur.

Ils prolongent considérablement la durée de vie des outils par rapport aux outils non revêtus. Lorsque vous usinez régulièrement du titane, investissez dans des outils à revêtement haut de gamme pour faire face à moins de problèmes.

2. Connaître les facteurs qui rendent le titane difficile à utiliser Moulin/Machine

Il y a six raisons principales pour lesquelles le fraisage grossier du titane 6al4v n'est pas simple :

• Génération de chaleur : en tant qu’isolant thermique, la chaleur provenant de la découpe n’est pas dissipée rapidement. Cela provoque un écrouissage rapide et une usure rapide des outils.
• Durcissement : le matériau se renforce considérablement avec l'augmentation des températures, ce qui réduit la durée de vie de l'outil.
• Réactivité chimique : Le titane forme des liaisons fortes avec de nombreux éléments, entraînant des problèmes d'adhésion/soudage.
• Résistance : Même à température ambiante, il présente une résistance élevée, nécessitant des forces de coupe plus importantes.
• Densité : Sa densité plus faible nécessite des paramètres de coupe inférieurs à ceux des autres métaux.
• Usinabilité : En raison des facteurs ci-dessus, l’usinabilité est moins bonne que celle de l’acier doux. Des techniques prudentes doivent être suivies.

3. Tenez compte de la vitesse de fraisage et de l’avance

Une grande attention doit être accordée au réglage de la vitesse et de l’avance optimales. En règle générale, il convient de fonctionner à des vitesses de broche plus élevées, généralement de 3 000 à 5 000 tr/min, pour réduire l'accumulation de chaleur.

Réalisez des profondeurs d'engagement radiales modestes, environ 5 à 15 % du diamètre de l'outil, en effectuant de légères passes successives au lieu d'une seule opération agressive.

Commencez avec des charges de copeaux prudentes d'environ 0,001 à 0,003 pouces par tour et augmentez-les progressivement tout en examinant attentivement les résultats.

Effectuez des tests de coupe pour déterminer le « point idéal » idéal de votre combinaison machine-matériau-outil pour une durée de vie maximale de l'outil sans effets néfastes. Ajustez les vitesses et les avances à partir d'un point de départ de 150 à 300 SFM et de 0,025 à 0,075 mm/tour, respectivement.

4. Utiliser un liquide de refroidissement adapté pour éviter l'accumulation de chaleur

Comme nous l'avons déjà dit, la chaleur est le plus grand ennemi du meulage du titane, tandis que le liquide de refroidissement est son meilleur ami. Inondez la zone de travail avec un liquide de refroidissement qui se dissout dans l'eau, de préférence à une concentration de 10 % au lieu des 6 % habituels pour l'acier.

Utilisez des brumisateurs, des jets ou des brumisateurs puissants pour le liquide de refroidissement et assurez-vous qu'il y a suffisamment de pression dans la conduite de liquide de refroidissement pour atteindre les surfaces de coupe.

Gardez un œil attentif sur les températures et agissez rapidement si elles commencent à augmenter en ajoutant plus de liquide de refroidissement ou en ralentissant les machines et les alimentations.

Pour réussir, ce métal doit avoir une quantité constante et importante de liquide de refroidissement pour maintenir les températures de coupe à un niveau bas. Lors du meulage du titane, ne lésinez pas sur le refroidissement.

5. Pensez à utiliser des fraises à hélice variable

Lorsque vous travaillez avec du titane, les outils à hélice variable sont utiles car ils peuvent couper en douceur, sans bruit ni vibrations. Ils aident à répartir la pression de coupe afin qu'elle ne se fasse pas dans un seul sens. En maintenant la charge de copeaux fixe le long des cannelures, la forme de la fraise permet d'éliminer lentement les petites épaisseurs de copeaux.

Pour vous débarrasser de la matière plus rapidement, recherchez différentes fraises hélicoïdales dotées de quatre arêtes de coupe précises ou plus. Des outils dotés de nombreuses fonctions différentes garantissent des performances stables.

6. Utilisez Peck Forage et techniques de rampe

Ces méthodes sont suggérées pour éviter que le travail ne devienne trop compliqué et que les outils ne se cassent. Lorsque vous percez une perceuse, vous retirez une partie du foret et lorsque vous percez en rampe, vous abaissez lentement l'outil dans le trou. Les deux méthodes laissent tomber les copeaux de temps en temps au lieu de les tasser et de les souder à l'intérieur des cannelures sous une pression de coupe constante.

Soyez prudent lorsque vous piquez ou rampez à une vitesse modeste et avancez pour des alésages sans bavures. Lorsque vous coupez du titane, respirez profondément. Courir trop vite ne fera que causer des problèmes.

7. Fixez correctement le titane sur le banc de travail pour éviter les vibrations

Le titane est à la fois léger et résistant, il est donc essentiel de serrer fermement les pièces pour obtenir des surfaces lisses que les vibrations n'endommageront pas.

Utilisez plusieurs pinces de fixation pour appliquer une pression uniforme sur une grande zone de contact. Ne serrez pas trop la pièce, sinon vous pourriez la plier accidentellement. Choisissez des raccords avec les longueurs de serrage rigides les plus courtes possibles pour réduire les risques de déflexion. Vous voudrez peut-être penser à une coupe double face pour que les deux côtés du support soient moins susceptibles de trembler. Lors du fraisage du titane ti6al4v, choisissez des machines-outils robustes avec une rigidité radiale et axiale élevée.

8. Envisagez le fraisage à grande vitesse du titane

Le fraisage à haut régime, comme 20 000 ou plus, fonctionne bien avec le titane car il empêche le matériau de devenir trop chaud. Lorsque vous coupez plus rapidement, les copeaux sont plus fins et ne restent pas assez longtemps sur la surface de l'outil pour transférer considérablement la chaleur.

De plus, les arêtes coupantes qui ont moins de force et de contact durent plus longtemps. Les outils standard peuvent bien fonctionner dans la plage de 12 000 à 15 000 tr/min, mais l'utilisation de centres d'usinage à grande vitesse conçus explicitement pour le titane donne de meilleurs résultats. Visez les vitesses de coupe les plus rapides qui ne provoquent pas de bruit ni n’endommagent les outils ou les pièces.

9. Envisagez l'engagement radial

Une profondeur de coupe radiale ou un contact avec l'outil d'environ 5 à 15 pour cent est une bonne idée. Les bords se brisent à cause de la pression intense provoquée par les immersions radiales abruptes. Plusieurs passes peuvent atteindre des profondeurs cibles avec moins de contraintes thermiques et mécaniques sur les outils si elles sont uniquement engagées avec des charges de copeaux plus légères.

Cette méthode rend également la finition de surface plus lisse. Lorsque vous commencez à usiner du titane, commencez avec peu d'engagement et augmentez-le lentement en fonction de la réaction de vos outils et de votre matériau. Surveillez à l'avance les signes tels que des changements rapides dans la qualité de la surface ou la durée de vie d'un outil qui ne peut pas être utilisé.

10. Prenez note de la formation de copeaux épais à fins

En fraisage en montée, la fraise tourne dans le même sens que l'avance. C'est un bon moyen d'éliminer les copeaux longs et fins de l'objet. D’un autre côté, le fraisage traditionnel déplace des copeaux épais qui restent coincés entre l’outil et le métal, ce qui augmente la chaleur et la friction.

Si vous le pouvez, faites fonctionner le broyeur plusieurs fois pour traverser plus rapidement la couche de titane plus robuste qui se forme à la surface pendant le broyage. N’oubliez pas que des différences mineures peuvent faire une grande différence avec ce métal ; prêter attention à cette astuce de formation de copeaux sera très rentable.

11. Faites attention à l'arc et au chanfrein

Le démarrage approprié des trous/fentes pour éviter les impacts d'outils contondants facilite grandement l'usinage du titane. Au lieu d'arrêter brusquement la perceuse/fraise sur le bord métallique, abaissez-la progressivement sur un arc. De même, chanfreinez les bords avant de percer les intérieurs.

Ces techniques d'entrée transfèrent en douceur les forces et pressions de coupe élevées sur les bords de l'outil sans chargement soudain qui provoque un écrouissage ou des fractures. L'application d'arcs et de chanfreins doux nécessite plus de temps mais s'avère payante grâce à une diminution des dommages causés à l'outil.

12. Usure et déformation des outils

Même les outils en carbure monobloc de qualité supérieure s'usent et se plient rapidement lors du fraisage CNC de poudre de titane à des températures et des charges de coupe à grande vitesse. Surveillez fréquemment les outils sous un grossissement plus faible pour repérer au préalable les minuscules fissures ou les arrondis.

De même, vérifiez s'il y a une déflexion excessive lors de l'usinage de grandes profondeurs ou largeurs. Remplacez les fraises usées ou appliquez instantanément des conceptions coniques pour maintenir des finitions, une précision et une durée de vie supérieures. La détection et la maintenance précoces des outils offrent une productivité plus élevée à long terme.

13. Recherchez toujours les conseils d'experts

Consultez des machinistes expérimentés en titane chaque fois que vous êtes confus par des détails techniques. Décrivez votre matériau, les tolérances souhaitées, les volumes de production et les budgets pour recevoir des recommandations personnalisées.

Les opérateurs compétents dans l’usinage des métaux réactifs identifient des stratégies qui ne doivent généralement pas être plus évidentes pour les nouveaux arrivants. De précieux conseils couvrent toutes les facettes, des vitesses/avances idéales aux géométries d'outils pour une meilleure manipulation de cet alliage.

De plus, les représentants des fabricants d’outils de coupe haut de gamme apportent leur aide en proposant des solutions polyvalentes et rentables pour des besoins parfaitement adaptés. Confiez dans un premier temps le fraisage du titane à des spécialistes jusqu'à ce que vous obteniez une expertise suffisante.

Conclusion

Le fraisage peut être effectué rapidement et avec précision, même sur les alliages de titane les plus durs, si les conseils de sélection de vitesse et d'outils de cet article sont soigneusement pris en compte. Essayez toujours d'éviter que le travail ne devienne trop dur en éliminant rapidement la chaleur en utilisant les bons réglages et beaucoup de liquide de refroidissement.

Maintenez les pinces serrées pour que la coupe ne vibre pas et surveillez la stabilité de l'outil. Obtenir des conseils de machinistes possédant de nombreuses connaissances peut vous aider à éviter de nombreux problèmes au début. Utilisez ce que vous en avez appris pour faciliter le bon déroulement de vos projets d’usinage du titane.

Davantage de ressources:

Fraiseuses – Sources : TSINFA

Fraisage de filetage – Source : TSINFA

Qu'est-ce que le fraisage – Source : XOMÉTRIE

Coût de l'opération de broyage – Source : TSINFA

Fraisage dynamique – Source : TSINFA

Fraisage ascendant ou fraisage par convection – Source : TSINFA

Titane – Source : WIKIPEDIA