Le perçage profond est une technique d'usinage spécialisée permettant de créer des trous présentant un rapport profondeur/diamètre élevé. Ce procédé consiste à percer des trous dont la longueur est généralement plusieurs fois supérieure à leur diamètre, dépassant souvent un rapport de 10:1. Les techniques de perçage profond sont utilisées dans divers secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, le médical et le pétrole et le gaz, où un usinage précis est requis.
Qu’est-ce que le perçage dans l’usinage ?
En usinage, un foret est un outil de coupe utilisé pour créer des trous cylindriques dans une pièce. Il s'agit généralement d'un tranchant rotatif, appelé foret, qui est fixé à une perceuse ou à une perceuse à colonne. Les forets sont disponibles en différents types et tailles, chacun étant conçu pour des applications et des matériaux spécifiques.
La conception de base d'une perceuse se compose d'une tige, qui est insérée dans le mandrin ou la pince de serrage de la perceuse, et d'une partie coupante appelée foret. Le foret possède un ou plusieurs bords tranchants qui enlèvent de la matière à mesure qu'il tourne et avance dans la pièce à usiner. La taille et la forme du foret déterminent le diamètre et la géométrie du trou à percer.
Classification des trous profonds basée sur le rapport L/D :
(1) L/D=10-20, appartenant aux trous profonds généraux. Les forets Long Fried Dough Twists sont souvent utilisés sur les perceuses ou les tours.
(2) L/D=20-30, appartenant aux trous de profondeur moyenne. Souvent usiné sur un tour.
(3) L/D=30-100, appartenant à des trous profonds spéciaux. Les forets pour trous profonds doivent être utilisés pour le traitement sur des machines de forage pour trous profonds ou des équipements spécialisés.
Quels sont les différents types d’usinage de perçage ?
L'usinage de perçage englobe diverses techniques utilisées pour créer des trous dans une pièce. Certains des différents types de techniques d’usinage de perçage comprennent :
1. Forage hélicoïdal
Le forage hélicoïdal est la technique de perçage la plus courante et implique l'utilisation d'un foret hélicoïdal à cannelures hélicoïdales pour enlever la matière de la pièce. Cette technique convient au perçage de trous dans une large gamme de matériaux, notamment les métaux, les plastiques et le bois.
2. Forage au pistolet
Le forage au pistolet est une technique de forage spécialisée utilisée pour créer des trous profonds et droits avec une grande précision. Cela implique l’utilisation d’un foret long et fin avec du liquide de refroidissement alimenté par le centre du foret pour lubrifier et refroidir les arêtes de coupe. Le perçage au pistolet est couramment utilisé dans les industries automobile, aérospatiale et médicale pour les applications nécessitant des trous profonds avec des tolérances serrées.
3. Contre-alésage
Le contre-alésage est une technique de perçage utilisée pour créer un trou à fond plat avec un diamètre plus grand à l'entrée. Cette technique est souvent utilisée pour créer des évidements pour les têtes de boulons ou les écrous, leur permettant de affleurer la surface de la pièce.
4. Fraisage
Le fraisage est similaire au lamage mais implique la création d'un évidement conique à l'entrée du trou au lieu d'un évidement à fond plat. Cette technique est utilisée pour permettre à la tête d’une vis ou d’un boulon d’affleurer la surface de la pièce.
5.Trépanage
Le trépanage est une technique de perçage utilisée pour créer des trous de grand diamètre ou retirer de la matière au centre d'une pièce. Il s'agit d'utiliser un outil de trépanage spécial doté d'un tranchant creux pour découper une section circulaire de matériau, en laissant un trou au centre.
6. Forage par picage
Le perçage par débourrage est une technique de perçage utilisée pour percer des trous profonds dans des matériaux sujets à l'accumulation de copeaux, tels que la fonte ou la fonte. acier inoxydable . Cela implique de percer le trou en plusieurs passes peu profondes, de rétracter périodiquement le foret pour éliminer les copeaux et empêcher le grippage.
7. Alésage
L'alésage est une technique d'usinage utilisée pour améliorer la finition de surface et la précision d'un trou pré-percé. Cela implique l'utilisation d'un alésoir (un outil de coupe doté de plusieurs arêtes de coupe) pour retirer une petite quantité de matière du trou, ce qui permet d'obtenir un alésage plus lisse et plus précis.
Ce ne sont là que quelques exemples des différents types de techniques d’usinage de perçage utilisées dans diverses industries.
Quelles sont les utilisations d’un usinage de perçage ?
Certaines utilisations courantes de l’usinage par perçage comprennent :
1.Création de trous
L’objectif principal de l’usinage de perçage est de créer des trous dans les pièces. Ces trous peuvent remplir différentes fonctions, telles que recevoir des fixations (par exemple des boulons, des vis), fournir un accès aux fluides ou aux gaz, ou faire partie d'un assemblage plus grand.
2. Fixation
L'usinage de perçage est souvent utilisé pour créer des trous pour des fixations telles que des boulons, des vis, des rivets et des broches. Ces fixations sont essentielles pour assembler plusieurs composants en toute sécurité dans diverses applications, notamment la construction, l'automobile, l'aérospatiale et la fabrication.
3.Enfilage
En plus de créer des trous, les perceuses peuvent être utilisées pour tarauder ou fileter des trous, leur permettant d'accepter des trous filetés. attaches. Ce processus est couramment utilisé dans la fabrication pour créer des filetages pour vis, boulons et autres fileté composants.
4.Ennuyeux
Les perceuses peuvent être équipées d'outils d'alésage pour agrandir ou finir des trous existants avec une grande précision. L'alésage est souvent utilisé pour obtenir des tolérances serrées, améliorer finition de surfaceou créez des fonctions internes telles que des rainures ou des rainures de clavette.
5. Alésage
L'alésage est une opération d'usinage de précision utilisée pour améliorer la précision et la finition de surface des trous pré-percés. Les outils d'alésage enlèvent une petite quantité de matière du trou, ce qui donne un alésage plus lisse avec des tolérances plus serrées.
6. Évacuation améliorée des copeaux
Le forage de trous profonds génère souvent des copeaux qui peuvent gêner le processus de forage. Coupe-mouches excellent dans l'évacuation des copeaux, empêchant l'accumulation de copeaux et garantissant des opérations de perçage ininterrompues.
7.Trépanage
Le trépanage est une technique de perçage utilisée pour retirer une section circulaire de matériau du centre d'une pièce, laissant un trou ou un noyau derrière. Ce procédé est couramment utilisé dans des industries telles que l'aérospatiale, l'automobile, ainsi que le pétrole et le gaz, pour des applications nécessitant des trous de grand diamètre ou un usinage précis de composants cylindriques.
8. Refroidissement et passage des fluides
Les perceuses sont utilisées pour créer des trous pour les canaux de refroidissement, les passages de fluide et d'autres éléments internes dans des composants tels que les blocs moteurs, les moules et les matrices. Ces fonctionnalités aident à réguler la température, à améliorer l’efficacité et à optimiser les performances dans diverses applications.
Défauts dans l'usinage des forets, leurs causes et solutions
Examinons plus en détail chacun des défauts, leurs causes et les solutions correspondantes en matière d'usinage de perçage :
1. Rupture du foret :
- Cause: Une force de coupe excessive est la principale raison de la casse du foret. Cela peut résulter de paramètres de coupe incorrects tels que la vitesse de coupe et l'avance. De plus, des forets de mauvaise qualité ou défectueux peuvent également entraîner des bris.
- Solution: Opérateurs CNC doit soigneusement ajuster les paramètres de coupe dans les limites recommandées pour le matériau spécifique et la taille du foret afin de réduire la force de coupe. Il est essentiel de choisir des forets de haute qualité fabriqués à partir de matériaux appropriés à l'application. L'entretien et l'inspection réguliers de la perceuse à colonne ou du centre d'usinage peuvent aider à identifier et à résoudre les problèmes potentiels contribuant à la casse, tels qu'un mauvais alignement ou des composants usés.
2. Rugosité de la surface de la pièce à usiner :
- Cause: Des problèmes de rugosité de surface peuvent résulter de paramètres de coupe incorrects, entraînant une évacuation inadéquate des copeaux et une mauvaise finition de surface. Des forets usés ou émoussés, ainsi qu'un mauvais serrage de la pièce provoquant des vibrations et des mouvements pendant le perçage, peuvent également contribuer à l'apparition de surfaces rugueuses.
- Solution: Les opérateurs CNC doivent ajuster soigneusement les paramètres de coupe pour optimiser la finition de surface, en s'assurant qu'ils sont adaptés au matériau et à la qualité de finition souhaitée. Le remplacement régulier des forets usés ou émoussés par des forets tranchants peut améliorer considérablement la finition de la surface. Un serrage correct de la pièce à usiner est essentiel pour minimiser les vibrations et les mouvements, améliorant ainsi la qualité de la surface.
3. Déviation du trou percé :
- Cause: Une déviation du trou peut se produire en raison d'un mauvais alignement du foret, d'un mauvais alignement de la pièce ou de l'instabilité de la perceuse. Un mauvais alignement et une instabilité peuvent conduire à un forage décentré et à un écart par rapport à l'emplacement prévu du trou.
- Solution: Les opérateurs CNC doivent utiliser des outils d'alignement ou des gabarits pour garantir un alignement correct du foret avec la pièce à usiner. Un bon alignement de la pièce sur la table de la perceuse est crucial pour éviter tout désalignement et déviation. Un entretien et une inspection réguliers de la perceuse peuvent aider à identifier et à résoudre les problèmes de stabilité contribuant à la déviation des trous.
4. Colmatage des puces :
- Cause: Une évacuation inadéquate des copeaux, une mauvaise application du liquide de coupe ou l'utilisation d'un foret émoussé peuvent entraîner un colmatage des copeaux. Une évacuation insuffisante des copeaux entraîne une accumulation de copeaux dans les cannelures du foret, provoquant un colmatage et de mauvaises performances de coupe.
- Solution: Les opérateurs CNC doivent utiliser des techniques de perçage appropriées, telles que le perçage par débourrage, pour améliorer l'évacuation des copeaux et éviter le colmatage. Une application adéquate de liquide de coupe est essentielle pour lubrifier et refroidir la zone de coupe, réduisant ainsi la friction et l'adhérence des copeaux. Le remplacement régulier des forets émoussés par des forets tranchants peut aider à prévenir le colmatage des copeaux et à maintenir les performances de coupe.
5. Dommages à la surface de la pièce :
- Cause: Les dommages à la surface peuvent résulter d'une génération de chaleur excessive, d'une géométrie d'outil inappropriée ou d'une application insuffisante de liquide de coupe. Une chaleur excessive peut provoquer des brûlures ou des déformations de la surface, tandis qu'une mauvaise géométrie de l'outil peut entraîner des marques ou des rayures sur l'outil.
- Solution: Les opérateurs CNC doivent optimiser les paramètres de coupe pour minimiser la génération de chaleur et garantir une géométrie d'outil appropriée pour l'application. Une application adéquate de liquide de coupe aide à dissiper la chaleur et à réduire la friction, évitant ainsi les dommages à la surface. La surveillance et le contrôle du processus d'usinage peuvent aider à identifier et à résoudre rapidement les problèmes potentiels, minimisant ainsi les dommages à la surface.
Précautions lors de l'usinage de perçage de trous profonds
Voici les points clés à considérer lors de l’usinage de trous profonds :
1. Sélectionnez les outils et couteaux appropriés.
Il est crucial de choisir des forets et des fraises appropriés au matériau et à la tâche de forage de trous profonds. Assurez-vous que les outils ont une dureté et une résistance à l'usure suffisantes pour maintenir des performances stables pendant de longues périodes d'usinage de trous profonds.
2. Contrôler les paramètres de coupe
Ajustez les paramètres de coupe tels que la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe pour garantir des forces de coupe et une génération de chaleur appropriées pendant le perçage de trous profonds. Une vitesse de coupe ou une avance excessive peut entraîner une surchauffe ou une usure de l'outil, tandis qu'une vitesse trop faible peut entraîner un usinage inefficace.
La pression et le débit du fluide de coupe sont étroitement liés au diamètre du trou et à la méthode d'usinage, comme indiqué dans le tableau ci-dessous :
| Diamètre du trou (mm) | Débit du liquide de coupe (L/min) | Pression du fluide de coupe (MPa) |
|---|---|---|
| 6-10 | 5-10 | 0.5-1.0 |
| 10-20 | 10-15 | 1.0-1.5 |
| 20-30 | 15-20 | 1.5-2.0 |
| 30-40 | 20-25 | 2.0-2.5 |
| 40-50 | 25-30 | 2.5-3.0 |
3. Évacuation efficace des copeaux
Une élimination efficace des copeaux est essentielle lors du perçage de trous profonds. Un liquide de coupe et des techniques de coupe appropriés, tels que le perçage par débourrage, peuvent aider à éliminer les copeaux et les empêcher de boucher le trou ou d'altérer la qualité de la surface.
4. Serrage stable de la pièce
Assurez-vous que la pièce à usiner est solidement serrée pendant l'usinage pour éviter les vibrations et les déplacements. Le serrage stable de la pièce garantit la précision du positionnement des trous et de la qualité de l'usinage.
5. Contrôler la température pendant l'usinage
Le forage de trous profonds génère une quantité importante de chaleur, qui doit être contrôlée par un refroidissement et une lubrification appropriés. L'élimination rapide de la chaleur et des copeaux de la zone de coupe garantit la stabilité et la durabilité de la pièce et des outils.
Conclusion
Que ce soit dans l'aérospatiale, l'automobile, le médical, le pétrole et le gaz, ou dans le moulage et la matrice fabrication, le forage de trous profonds joue un rôle crucial dans la production de composants et de solutions d'outillage de haute qualité. À mesure que la technologie progresse, les techniques de perçage de trous profonds continueront d'évoluer, permettant aux fabricants de repousser les limites de ce qui est possible en matière d'usinage.
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La principale différence entre l'usinage et une perceuse est que l'usinage fait référence à un large éventail de processus de fabrication utilisés pour façonner ou former une pièce, tandis qu'une perceuse se concentre spécifiquement sur le processus de création de trous dans une pièce à l'aide d'un foret rotatif. En d’autres termes, le perçage est un sous-ensemble de l’usinage et une perceuse est un outil spécialisé utilisé pour les opérations de perçage.
Il existe deux principaux types de perceuses mécaniques : les forets hélicoïdaux et les forets à centrer. Les forets hélicoïdaux ont des cannelures hélicoïdales et sont polyvalents pour percer divers matériaux. Les forets centraux, également appelés forets par points, ont une pointe pointue et sont utilisés pour créer des points de départ pour d'autres opérations de forage.
Une perceuse mécanique est un outil utilisé pour créer des trous dans les matériaux en faisant tourner un bord tranchant contre la pièce à usiner.
Cet article a été rédigé par les ingénieurs de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen est un ingénieur et expert technique fort de 20 ans d'expérience en prototypage rapide et en fabrication de pièces métalliques et plastiques.
