Usinage à sec Contexte Actuellement, la plupart des traitements de pièces de machines, en particulier sur les machines-outils à commande numérique hautement automatisées, les centres d'usinage et les lignes de production, impliquent l'utilisation de fluides de coupe. Les principales fonctions des fluides de coupe sont l'élimination des copeaux, la réduction des températures de coupe et la lubrification. Cependant, avec l'importance croissante accordée à la protection de l'environnement et au développement durable, les méthodes de traitement qui [...]
Actuellement, la plupart des traitements de pièces de machines, en particulier sur les machines-outils à commande numérique hautement automatisées, les centres d'usinage et les lignes de production, impliquent l'utilisation de fluides de coupe. Les principales fonctions des fluides de coupe sont l'élimination des copeaux, la réduction des températures de coupe et la lubrification.
Cependant, avec l'importance croissante accordée à la protection de l'environnement et au développement durable, les méthodes de traitement qui font largement appel aux fluides de coupe sont confrontées à diverses restrictions.
La pollution provenant de fluides de coupe peuvent nuire à l'environnement et aux opérateurs. Le nettoyage des résidus que les fluides de coupe laissent sur les pièces et les surfaces de coupe entraîne non seulement une "pollution secondaire", mais aussi une augmentation des coûts de production.
Recherches menées par la VDMA allemande et la Japan Society for Precision Ingénierie a montré que le coût des fluides de coupe représente environ 13% à 17% des coûts totaux de fabrication, alors que les coûts des outils ne représentent généralement que 2% à 4%, comme l'illustre la figure ci-dessous.
L'usinage à sec, en termes simples, est un processus d'usinage qui n'utilise pas de fluides de coupe. Depuis l'apparition de l découpe des métaux Dans le domaine de la technologie, les méthodes de coupe à sec et à l'eau ont été employées. Ainsi, le principe de l'usinage à sec n'est pas nouveau et est appliqué dans la production depuis longtemps (par exemple, le fraisage à sec de l'acier). fonte).
Cependant, le contexte a considérablement changé, car l'usinage à sec ne se limite plus au traitement des matériaux en fonte et aux méthodes naturelles conventionnelles. Au contraire, il s'efforce d'appliquer l'usinage à sec au traitement de tous les matériaux et de toutes les méthodes grâce à l'établissement de nouvelles théories et techniques.
L'usinage à sec ne consiste pas seulement à cesser d'utiliser des fluides de coupe. Il s'agit de maintenir un haut niveau d'efficacité, de qualité des produits, de durée de vie des outils et de fiabilité dans l'environnement de travail. processus de coupe tout en minimisant ou en éliminant l'utilisation de fluides de coupe. Cela nécessite l'utilisation d'outils d'usinage à sec très performants, de machines-outils et d'installations auxiliaires pour remplacer le rôle des fluides de coupe dans l'usinage traditionnel et réaliser un véritable usinage à sec.
L'usinage à sec comporte plusieurs aspects, tels que matériaux d'outillageIl s'agit d'un domaine dans lequel les technologies de l'information et de la communication (TIC) ont un rôle important à jouer. Elle représente une intersection et une intégration de la technologie de fabrication avec la science des matériaux, la technologie de l'information, l'électronique et les disciplines de gestion.
L'usinage à sec vise à éliminer les effets néfastes des fluides de coupe dans le tournage et le fraisage, forageet d'ennuyeux, ce qui permet de réduire considérablement les coûts de traitement et de protéger l'environnement.
Actuellement, les pays industrialisés comme l'Europe et le Japon accordent une grande attention au développement et à l'application de la technologie de l'usinage à sec. Les statistiques montrent qu'environ 10% à 15% de l'usinage dans le secteur industriel européen a adopté des processus d'usinage à sec.
Au XXIe siècle, la demande de l'industrie manufacturière pour des procédés écologiques et respectueux de l'environnement ne cesse de croître. La technologie de l'usinage à sec, en tant que procédé de fabrication écologique, est importante pour la conservation des ressources, la protection de l'environnement et la réduction des coûts.
Avec les progrès de la technologie des machines-outils, outil de coupe et la recherche sur les processus connexes, l'usinage à sec est appelé à devenir un moyen essentiel de découpe des métaux et à se généraliser.
À l'heure actuelle, le champ d'application de l'usinage à sec est encore relativement limité, mais ses recherches approfondies et ses applications étendues sont devenues un sujet brûlant dans le domaine de l'usinage. Les experts israéliens estiment que l'usinage à sec "reste un domaine complexe à ce jour. Il ne s'agit pas simplement d'arrêter le liquide de refroidissement et de commander un nouvel outil".
Ces dernières années, parallèlement au développement de la technologie de coupe à grande vitesse, l'industrie de la fabrication mécanique des pays industrialisés a exploré de nouveaux procédés d'usinage à sec utilisant des matériaux d'outils existants.
Un usinage à sec significatif et économiquement viable devrait être basé sur une analyse minutieuse des conditions limites spécifiques et sur une compréhension approfondie des facteurs complexes qui influencent l'usinage à sec. Cette analyse fournit les données et les matériaux nécessaires à la conception de systèmes d'usinage à sec.
La recherche et les applications de l'usinage à sec ont fait l'objet d'une grande attention tant au niveau national qu'international, des années de recherche ayant favorisé la mise en œuvre de la technologie de l'usinage à sec.
Cependant, les experts et les universitaires ont des descriptions différentes de la terminologie et des définitions relatives à l'usinage à sec. La norme nationale proposée fournit des réglementations : La norme s'applique aux processus d'usinage de produits mécaniques qui impliquent un usinage à sec complet et un usinage à sec assisté (y compris le refroidissement à l'air, le refroidissement à l'azote liquide, l'usinage assisté par laser, etc.)
Usinage à sec (coupe à sec) : Un processus d'usinage qui n'utilise pas de liquide de coupe pendant le processus de coupe.
Usinage à sec complet : Un processus d'usinage qui n'utilise pas de fluide de coupe ou d'auxiliaire. moyen de refroidissement pendant le processus de coupe.
Usinage à sec (coupe à sec) : Une technologie de coupe qui consiste à injecter une quantité adéquate de lubrifiant dans un flux d'air à certaines pressions et températures, créant ainsi un mélange de brouillard, qui est alors formulaires une quantité minimale de fluide lubrifiant est pulvérisée dans la zone de coupe pour une micro-lubrification ciblée et un refroidissement de la zone affectée par la chaleur.
L'usinage à sec comprend généralement : la coupe par lubrification minimale, la coupe par lubrification minimale à basse température (coupe à froid), la coupe à chaud (coupe à froid), la coupe à froid (coupe à froid) et la coupe à froid (coupe à froid). découpe à l'air), le découpage par lubrification à quantité minimale de gaz protecteur, le jet de liquide de refroidissement interne et les technologies de pulvérisation mixtes.
Les termes et définitions susmentionnés établissent une distinction et une normalisation de base entre la coupe à sec et la coupe sub-sèche. Au fur et à mesure que la recherche s'approfondit et que la technologie progresse, les normes font également l'objet d'un processus continu d'amélioration et d'affinement. Par exemple, dans la définition du découpage à sec (usinage à sec), "l'injection d'une quantité adéquate de lubrifiant" devrait être remplacée par "l'injection d'une quantité adéquate de fluide de refroidissement et de lubrification" pour former un mélange de brouillard avec l'air à certaines pressions et températures, créant ainsi un fluide de lubrification micro-refroidissant qui est pulvérisé dans la zone de découpage pour un micro-refroidissement et une lubrification ciblés de la zone affectée par la chaleur.
Effet de refroidissement
L'effet de refroidissement élimine la chaleur générée pendant la coupe, réduit l'usure de l'outil et empêche l'oxydation de la surface de la pièce.
Effet lubrifiant
Il réduit la friction, diminue les forces de coupe et assure des opérations de coupe en douceur.
Enlèvement des copeaux
Le processus élimine rapidement les copeaux de la surface de la pièce, les empêchant ainsi de rayer la surface.
Cependant, du point de vue de la protection de l'environnement, les impacts négatifs des fluides de coupe sont de plus en plus évidents, comme le montrent les aspects suivants :
En outre, des recherches approfondies sur le processus de coupe ont révélé que les rôles traditionnels des fluides de coupe en matière de refroidissement, de lubrification et d'enlèvement des copeaux ne sont pas pleinement et efficacement utilisés dans de nombreux processus d'usinage, en particulier dans la coupe à grande vitesse.
En conséquence, des efforts sont faits pour réduire ou éliminer l'utilisation de fluides de coupe, en s'adaptant aux processus de production propres et en réduisant les coûts de production.
La technologie de l'usinage à sec s'est imposée dans ces circonstances comme une méthode d'usinage avancée. L'adoption de la technologie d'usinage à sec permet non seulement de réduire la pollution environnementale due aux fluides de coupe et d'améliorer les conditions de travail des opérateurs, mais aussi d'éliminer les dépenses liées aux fluides de coupe et de réduire le coût du recyclage et de l'élimination des copeaux.
La technologie de l'usinage à sec impose des exigences plus élevées aux machines-outils et à la technologie des outils de coupe. Ces dernières années, les pays industriellement avancés ont accordé une grande importance à la recherche sur l'usinage à sec. L'usinage à sec, en tant que nouvelle méthode, représente l'une des tendances futures de la technologie de coupe des métaux.
l'usinage à sec, qui élimine l'utilisation de fluides de coupe, supprime complètement une série d'effets négatifs liés à leur utilisation lors de l'usinage.
Par rapport à la coupe humide, l'usinage à sec offre les avantages suivants :
Cependant, comparé à la coupe humide dans les mêmes conditions, l'usinage à sec présente certains inconvénients :
Le matériau de la pièce à usiner détermine en grande partie la faisabilité de l'usinage à sec. L'amélioration de l'usinabilité des matériaux et la réduction de la chaleur générée par la déformation et le frottement pendant le processus de coupe sont des mesures techniques pour le développement de l'usinage à sec.
Par exemple, des aciers et des fontes facilement usinables ont été mis au point. Les matériaux des pièces à usiner diffèrent considérablement en termes de propriétés thermiques ; l'usinage à sec nécessite une grande capacité thermique et une faible conductivité thermique. Par conséquent, les pièces de grande masse conviennent mieux à l'usinage à sec que les pièces de petite masse.
Les forces de coupe et les températures élevées sont les principales caractéristiques de l'usinage à sec. Pour réduire l'adhérence et la diffusion de la matière entre l'outil et la pièce à haute température et pour garantir une durée de vie normale de l'outil, une attention particulière doit être accordée à la bonne adéquation entre les matériaux de l'outil et les pièces à usiner.
Une fois l'outil déterminé, il convient de sélectionner les paramètres de coupe appropriés et d'autres variables en fonction du processus d'usinage spécifique. Dans les opérations d'usinage à sec, des vitesses de coupe élevées sont recommandées car elles facilitent l'enlèvement rapide des copeaux et la dissipation de la chaleur, ce qui est très bénéfique pour prolonger la durée de vie de l'outil.
Les technologies actuelles d'usinage à sec comprennent le refroidissement par air à basse température, l'usinage à sec à grande vitesse, l'usinage à sec à basse température, le refroidissement électrostatique, la lubrification par quantité minimale (MQL) et les techniques d'usinage presque à sec.
1. Excellente dureté thermique et résistance à l'usure.
L'usinage à sec génère généralement des températures de coupe beaucoup plus élevées que l'usinage sous arrosage. Seulement matériaux des outils de coupe avec une dureté thermique élevée peut résister efficacement aux températures élevées du processus de coupe et conserver une bonne résistance à l'usure. Les dureté du matériau de l'outil doit être au moins quatre fois supérieur à celui du matériau de la pièce.
2. Faible coefficient de frottement.
La réduction du coefficient de frottement entre l'outil et les copeaux, ainsi qu'entre l'outil et la surface de la pièce, peut partiellement remplacer l'effet lubrifiant des fluides de coupe et supprimer l'augmentation de la température de coupe.
3. Ténacité élevée à des températures élevées.
Les forces de coupe lors de l'usinage à sec sont plus importantes que celles de l'usinage sous arrosage, et les conditions de coupe pour l'usinage à sec sont plus difficiles ; par conséquent, les outils doivent présenter une ténacité élevée à des températures élevées.
4. Stabilité thermochimique élevée.
Sous les températures élevées de l'usinage à sec, les outils de coupe doivent conserver une grande stabilité chimique afin de minimiser les effets catalytiques de la chaleur sur les réactions chimiques, prolongeant ainsi la durée de vie de l'outil.
5. Géométrie et angles de l'outil raisonnablement structurés.
Une géométrie et des angles d'outil correctement structurés peuvent non seulement réduire les efforts de coupe, empêcher la formation d'arêtes rapportées et abaisser les températures de coupe, mais aussi contrôler le flux et la rupture des copeaux. La forme de l'outil assure une évacuation régulière des copeaux et facilite la dissipation de la chaleur.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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