Modèles d'usure des outils: types et solutions

L'usure des outils est un phénomène inévitable dans les processus d'usinage et de fabrication.leurs bords tranchants se détériorent progressivementLa compréhension des modes d'usure des outils est essentielle pour améliorer l'efficacité de l'usinage, maintenir la qualité des pièces et réduire les coûts de production.En identifiant les différents types d'usure des outils et en appliquant les solutions appropriées, les fabricants peuvent prolonger la durée de vie des outils et obtenir des résultats d'usinage plus stables et prévisibles.

Qu'est- ce que l'usure d'outils et pourquoi est- elle importante

L'usure de l'outil fait référence à la perte progressive de matériau d'un outil de coupe due à des interactions mécaniques, thermiques et chimiques pendant l'usinage.l'usure excessive ou inégale peut entraîner une mauvaise finition de la surfaceDans les industries de haute précision telles que l'aérospatiale, l'automobile et la fabrication médicale, la production d'outils de précision peut être réduite à des quantités inférieures à la moyenne.L'usure incontrôlée des outils peut compromettre la productivité et la qualité.

La surveillance des usures des outils permet aux ingénieurs et aux machinistes de diagnostiquer les problèmes sous-jacents du processus et d'optimiser les conditions de coupe.Comprendre comment et pourquoi les outils s'usent aide à prévenir les défaillances prématurées et réduit les coûts de fabrication globaux.

Épuisement des côtés

L'usure des côtés est l'une des formes d'usure les plus courantes et les plus prévisibles de l'outil.L'usure des côtés se développe progressivement à la suite de l'action abrasive entre l'outil et le matériau de la pièce..

Ce type d'usure entraîne généralement une perte de précision dimensionnelle et une détérioration de la finition de la surface.qui peut accélérer l'usure et augmenter la consommation d'énergie.

Pour contrôler l'usure des flancs, les fabricants peuvent réduire la vitesse de coupe, sélectionner des matériaux ou des revêtements d'outils plus résistants à l'usure et assurer une géométrie appropriée de l'outil.L'utilisation de fluides de coupe pour réduire le frottement et la température contribue également à ralentir la progression de l'usure du flanc.

Usure du cratère

Des formes d'usure de cratère se forment sur la face du râteau de l'outil de coupe, où la puce traverse la surface de l'outil.Les températures élevées et les interactions chimiques entre l'outil et le matériau de la pièce contribuent à cette usureL'usure du cratère est particulièrement fréquente lors de l'usinage de matériaux ductiles tels que l'acier et l'acier inoxydable à haute vitesse de coupe.

L'usure excessive du cratère affaiblit le tranchant et peut entraîner une défaillance soudaine de l'outil.

Les solutions pour l'usure du cratère comprennent la réduction de la vitesse de coupe, l'optimisation des taux d'alimentation et l'utilisation de matériaux d'outil avec une dureté à chaud plus élevée.Des revêtements avancés résistant à la diffusion et à l'oxydation peuvent réduire considérablement l'usure des cratères dans les applications d'usinage à grande vitesse.

Déchets par encoche

L'usure de l'encoche se produit à la profondeur de la ligne de coupe sur le bord de coupe.L'usure de l'encoche peut entraîner des éclats de bord et des performances incohérentes de l'outil.

Cette usure est fréquente lors de l'usinage de matériaux avec des couches de surface dures ou lorsque les conditions de coupe varient considérablement le long du bord de coupe.

Pour réduire l'usure des encoches, les machinistes peuvent ajuster légèrement la profondeur de coupe entre les passes, utiliser des matériaux d'outil plus résistants et assurer des conditions de coupe cohérentes.L'élimination des écailles de surface de la pièce avant l'usinage peut également aider à réduire ce type d'usure.

Résistant à la corrosion

L'usure est un phénomène d'usure d'outil où le matériau de la pièce adhère au bord de coupe, formant une couche temporaire.le bord construit peut entraîner une action de coupe irrégulière et des dommages accélérés à l'outil lorsque le matériau adhéré se décompose.

Les bords construits sont les plus courants lors de l'usinage de matériaux mous et ductiles tels que l'aluminium ou l'acier à faible teneur en carbone à basse vitesse de coupe.

L'augmentation de la vitesse de coupe, l'utilisation d'outils plus tranchants et l'application de fluides de coupe appropriés peuvent réduire la formation de bords.Les revêtements d'outil avec des propriétés de friction faibles sont également efficaces pour minimiser l'adhérence.

Fracture et éclaboussures du bord

Les éclaboussures et les fractures des bords représentent des formes plus graves d'usure ou de dommages à l'outil.Les coupes interrompues, des inclusions dures dans la pièce et une mauvaise sélection d'outil sont des causes courantes.

À la différence de l'usure progressive, l'écaillage des bords entraîne souvent une défaillance soudaine de l'outil et des pièces usagées.et la géométrie appropriée de l'outil.

L'utilisation de matériaux d'outils plus résistants, la réduction des vitesses d'alimentation et la réduction des vibrations grâce à des configurations rigides peuvent aider à prévenir les éclats et les fractures des bords.

Craquage thermique

Les fissures thermiques apparaissent sous forme de petites fissures sur la surface de l'outil, généralement perpendiculaires au bord de coupe.Elle est causée par des cycles de chauffage et de refroidissement répétés lors de coupes intermittentes ou lorsque le liquide de refroidissement est appliqué de manière incohérente.

Ces fissures affaiblissent l'outil et peuvent éventuellement entraîner une défaillance catastrophique.

Pour lutter contre le craquage thermique, les fabricants peuvent utiliser des stratégies de refroidissement cohérentes, telles que le liquide de refroidissement par inondation ou l'usinage à sec, plutôt que le refroidissement intermittent.Il est également important de choisir des matériaux d'outil avec une résistance élevée aux chocs thermiques.

Diffusion et usure par oxydation

À des températures élevées, les réactions chimiques entre l'outil et les matériaux de la pièce peuvent provoquer une usure par diffusion ou oxydation.affaiblissement de la structure de l'outilL'usure d'oxydation survient lorsque la surface de l'outil réagit avec l'oxygène à des températures élevées.

Ces mécanismes d'usure sont particulièrement pertinents dans l'usinage à grande vitesse et lors de la découpe de matériaux difficiles tels que les alliages de titane ou les superalliages à base de nickel.

La réduction de la température de coupe, l'utilisation de revêtements avancés et la sélection de matériaux d'outil conçus pour la stabilité à haute température sont des solutions efficaces pour contrôler l'usure de diffusion et d'oxydation.

Stratégies pour gérer l'usure des outils

Une gestion efficace de l'usure des outils implique une combinaison d'optimisation des processus, de sélection des outils et de surveillance.Le choix du bon matériau d'outil et du bon revêtement pour le matériau spécifique de la pièce est une première étape essentielleL'optimisation des paramètres de coupe tels que la vitesse, l'alimentation et la profondeur de coupe permet d'équilibrer la productivité et la durée de vie de l'outil.

Les systèmes de surveillance de l'état de l'outil, y compris les approches basées sur des capteurs et des données, permettent aux fabricants de détecter tôt les modèles d'usure et de planifier les changements d'outil de manière proactive.Cela réduit les temps d'arrêt imprévus et améliore la fiabilité globale du processus.

Conclusion

Les modèles d'usure des outils fournissent des informations précieuses sur la santé et l'efficacité des processus d'usinage.les fabricants peuvent mettre en œuvre des solutions ciblées qui prolongent la durée de vie des outils, améliorer la qualité des surfaces et réduire les coûts.

Au lieu de considérer l'usure de l'outil comme une dépense inévitable, la fabrication moderne la traite comme un facteur contrôlable.l'usure de l'outil peut être gérée efficacement, conduisant à des opérations d'usinage plus cohérentes et plus productives dans un large éventail d'industries.