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La Productique et sa Culture : L'UGV

L'usinage à grande vitesse


TECHNIQUES D'USINAGE PAR ENLÈVEMENT DE MATIÈRE

Coupe des matériaux

Cinématique de la coupe

Conditions technologiques




 

Définition

L'usinage à grande vitesse est une opération d'enlèvement de copeaux mettant en jeu des vitesses de coupe, pour des matériaux donnés, qui sont cinq à dix fois plus élevées que celles conventionnellement utilisées pour ces mêmes matériaux. Ces grandes vitesses de coupe entraînent des températures, dans le plan de cisaillement du copeau, qui sont suffisamment élevées pour que les propriétés mécaniques du matériau usiné soient très diminuées lors de son usinage.

 

Lorsque l'on usine, il faut choisir une vitesse de coupe (Vc). Lorsqu'on augmente cette vitesse, on s'aperçoit rapidement qu'il existe une limite qu'il ne faut pas dépasser, faute de quoi on détruit l'outil très rapidement. En multipliant ces vitesses de coupe par un facteur de 5 à 10, on retrouve des points de fonctionnement d'usinage grande vitesse (UGV) ou High Speed Machining (HSM), qui est aujourd'hui technologiquement et économiquement exploitable.

Domaines d'application

L'UGV s'applique en Fraisage, Perçage, Taraudage, Tournage et Rectification sur la plupart des matériaux métalliques; en Fraisage et Perçage sur d'autres matériaux, dans les applications industrielles suivantes:

  • Aéronautique Usinage des alliages légers, des superalliages, matériaux composites
  • Moulistes Fontes et aciers de construction
  • électro-érosion Alliages de cuivre. graphite
  • Automobile Usinage Grande Vitesse intégré aux transferts, usinage des matrices d'emboutissage.

 

Avantages

  • Diminution du temps de coupe d'un facteur de 2 à 3.
  • Productivité augmentée de 2 à 10.
  • Suppression des usinages en sous vitesse.
  • Réduction du coût global.
  • État de surface.
  • Usinage de toiles de 0,2 x 20mm.
  • Qualité avec des tolérances de 0,01 à 0,02 voire de 5 microns.
  • Usinage de matériaux durs, difficilement usinables voire inusinables en vitesse conventionnelle.

 

Inconvénients

  • équipements plus chers 1.5 à 2 fois pour les mêmes capacités.
  • Outillage plus coûteux
  • Copeaux très petits et très agressifs
  • Sécurité renforcée.

 

Exemples d'usinages UGV

  • Pour usiner des cadres de fuselage du FALCON 900, la société DASSAULT AVIATION utilise des blocs d'alliage d'aluminium de 180 Kg, les pièces finies font 11 Kg, le fond des pièces a 1,2mm d'épaisseur. En vitesse conventionnelle, l'usinage dure 25 à 30h., en UTGV 10h.
  • Un acier 42CD4 d'une dureté de 300HB est détouré sur 1 mm à Vc = 660 m/mn avec une avance de 2000 mm/mn. la fraise 2 dents en cermet a une durée de vie de 60mn. l'état de surface est de 0,3 Ra.
  • Fraisage alliage léger, avec une fraise de Diamètre 40. La vitesse de coupe est de 6000 m/mn, et l'avance de 0.9 mm/dent.
  • Usinage de L'INCONEL 718, avec une vitesse de coupe de 1400 m/mn, l'outil est en céramique renforcé de barbes de Nitrure de Silicium. Le gain de temps est de 30 à 80%, le gain financier de 20%.

 







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