L'outillage entraîné (aussi appelé outillage entraîné ou outillage motorisé) est un système qui permet de réaliser des opérations d'usinage non rotatives (fraisage, perçage, taraudage) sur une pièce maintenue par la broche principale d'un tour ou d'un centre d'usinage tournage-fraisage. Contrairement à l'outillage fixe, qui ne tourne pas et ne permet que des opérations de tournage (dressage, ébarbage, filetage), l'outillage entraîné dispose de sa propre source de rotation, indépendante de la broche principale.
Ses propriétés clés pour l'usinage sont :
Les centres d'usinage tournage-fraisage Gree CNC compatibles avec l'outillage entraîné incluent notamment le modèle GA-TMY6555, équipé d'un axe Y (décalage latéral) qui permet d'optimiser les opérations hors centre.
L'usinage avec outillage entraîné implique des mécanismes de coupe spécifiques, différents du tournage ou du fraisage classique.
Les forces de coupe générées par l'outillage entraîné dépendent de plusieurs facteurs :
Contrairement au fraisage classique, où la pièce est fixe et l'outil se déplace, l'outillage entraîné sur un centre tournage-fraisage implique souvent une combinaison de mouvements : la pièce tourne lentement (ou reste fixe) pendant que l'outil tourne à haute vitesse. Cette configuration génère des forces dynamiques qui peuvent entraîner des vibrations si les paramètres ne sont pas adaptés.
La chaleur générée par l'outillage entraîné est principalement concentrée à l'interface outil-pièce. Les outils motorisés, souvent de petite taille, ont une capacité de dissipation thermique plus faible que les broches de fraisage classiques. Cela peut entraîner une augmentation de la température de l'outil, qui affecte sa dureté et sa durée de vie.
La formation des copeaux dépend du matériau de la pièce et des paramètres de coupe. Pour les matériaux ductiles (acier doux, aluminium), des copeaux longs et continus peuvent se former, ce qui peut causer des problèmes d'encombrement et d'usure de l'outil. Pour les matériaux fragiles (fonte, titane), des copeaux courts et cassants sont plus faciles à évacuer, mais peuvent causer des éraflures sur la surface de la pièce.
Les principaux mécanismes d'usure de l'outillage entraîné sont :
Les paramètres de coupe pour l'outillage entraîné dépendent du matériau de la pièce, du type d'opération et des caractéristiques de la machine. Voici des plages générales et les compromis associés :
La vitesse de coupe est la vitesse relative entre l'outil et la pièce. Pour l'outillage entraîné, elle est généralement exprimée en mètres par minute (m/min).
| Matériau de la pièce | Plage de Vc (m/min) | Compromis |
|---|---|---|
| Aluminium | 100 - 300 | Une Vc élevée réduit le temps de cycle, mais augmente la chaleur et l'usure de l'outil. |
| Acier doux | 50 - 150 | Une Vc trop faible augmente l'usure par adhésion ; une Vc trop élevée augmente l'usure par diffusion. |
| Acier inoxydable | 30 - 100 | Une Vc modérée est nécessaire pour éviter la formation de bavures et l'usure rapide de l'outil. |
| Titane | 20 - 60 | Une Vc faible est nécessaire en raison de la faible conductivité thermique du titane, qui concentre la chaleur à l'interface outil-pièce. |
L'avance par dent est la distance parcourue par l'outil par dent et par tour. Elle est exprimée en millimètres par dent (mm/dent).
| Type d'opération | Plage de fz (mm/dent) | Compromis |
|---|---|---|
| Perçage | 0.05 - 0.2 | Une avance trop faible augmente l'usure par abrasion ; une avance trop élevée augmente les forces de coupe et le risque de rupture de l'outil. |
| Fraisage | 0.1 - 0.3 | Une avance modérée permet de réduire les vibrations et d'améliorer la qualité de surface. |
| Taraudage | 0.1 - 0.5 | L'avance est souvent liée au pas du filetage pour garantir la précision. |
La géométrie de l'outil est un facteur clé pour la performance de l'outillage entraîné. Les principaux paramètres de géométrie sont :
Pour l'outillage entraîné, des outils à géométrie adaptée aux petites tailles et aux vitesses élevées sont recommandés. Par exemple, pour le fraisage de l'aluminium sur le modèle GA-DV750 (broche à 30 000 tr/min), des outils à angle de coupe positif et à petit rayon de coin sont préférés pour réduire les forces et la chaleur.
L'outillage entraîné est sujet à plusieurs modes de défaillance, qui peuvent être évités ou corrigés avec une bonne compréhension de leurs causes.
L'outillage entraîné est un procédé polyvalent, mais il présente des limites qui font de lui un mauvais choix dans certaines situations :
Opérations d'usinage lourdes : Les outils motorisés ont une puissance et un couple limités par rapport aux broches de fraisage classiques. Par exemple, le modèle GA-TMY6555 (centre tournage-fraisage) a une puissance de broche de 15/18,5 kW, tandis que le modèle GA-MV856 (centre de fraisage vertical) a une puissance de 7,5/15 kW et un couple de 35,8/95,5 Nm, ce qui le rend plus adapté aux opérations de fraisage lourdes.
Pièces de grande taille : Les centres d'usinage tournage-fraisage ont généralement des courses plus limitées que les centres de fraisage classiques. Par exemple, le modèle GA-TMY6555 a une course X de 230 mm, tandis que le modèle GA-MV856 a une course X de 800 mm.
Opérations nécessitant une précision extrême : Bien que l'outillage entraîné améliore la précision par rapport à un transfert de pièce, il est moins précis que des machines dédiées à l'usinage de haute précision. Par exemple, le modèle GA-UHD500 (centre d'usinage 5 axes haute précision) a une précision de positionnement de 0,006 mm, contre 0,010 mm pour le modèle GA-MV856.
Coût de l'outillage : Les outils motorisés sont plus chers que les outils fixes ou les outils de fraisage classiques. Pour des séries de production faibles, le coût de l'outillage peut rendre le procédé non rentable.
| Catégorie | Détail | Plage / Action | Compromis / Cause | Solution |
|---|---|---|---|---|
| Paramètres de coupe | Vitesse de coupe (Vc) | Aluminium : 100-300 m/min Acier doux : 50-150 m/min Acier inoxydable : 30-100 m/min Titane : 20-60 m/min |
Vc élevée = temps de cycle réduit, mais usure accrue | Adapter Vc au matériau et à la machine |
| Paramètres de coupe | Avance par dent (fz) | Perçage : 0,05-0,2 mm/dent Fraisage : 0,1-0,3 mm/dent Taraudage : 0,1-0,5 mm/dent |
Avance élevée = temps de cycle réduit, mais risque de rupture | Adapter fz au type d'opération |
| Dépannage | Usure excessive de l'outil | Augmentation de la force de coupe | Vc trop élevée, lubrification insuffisante | Réduire Vc, améliorer la lubrification |
| Dépannage | Rupture de l'outil | Bruit anormal, arrêt soudain | Forces de coupe trop importantes, vibrations | Réduire la profondeur de passe, améliorer la rigidité |
| Dépannage | Vibrations | Dégradation de la qualité de surface | Rigidité insuffisante, déséquilibre de l'outil | Améliorer le montage, équilibrer l'outil |
| Dépannage | Erreurs de positionnement | Pièces non conformes | Dérive thermique, erreur de réglage | Mettre en place un cycle de réchauffage, vérifier le réglage |
Avant de lancer une production avec de l'outillage entraîné, vérifiez les points suivants :
Vérification de la compatibilité de la machine :
Sélection de l'outil :
Réglage de la machine :
Définition des paramètres de coupe :
Lubrification et refroidissement :
Quelle est la différence entre l'outillage entraîné et l'outillage fixe ? L'outillage fixe ne tourne pas et ne permet que des opérations de tournage (dressage, ébarbage, filetage). L'outillage entraîné dispose de sa propre source de rotation, indépendante de la broche principale, et permet de réaliser des opérations de fraisage, de perçage et de taraudage.
Quels sont les avantages de l'outillage entraîné par rapport à un transfert de pièce entre un tour et un centre de fraisage ? L'outillage entraîné réduit le temps de cycle en éliminant les temps de manipulation, de réglage et de transfert. Il améliore également la précision en maintenant la pièce sur le même montage pendant toutes les opérations, éliminant les erreurs de réalignement.
Puis-je utiliser de l'outillage entraîné pour usiner du titane ? Oui, mais il faut adapter les paramètres de coupe. Le titane a une faible conductivité thermique, qui concentre la chaleur à l'interface outil-pièce. Il est donc nécessaire d'utiliser une vitesse de coupe faible (20-60 m/min) et un outil adapté au titane.
Quel est le coût de l'outillage entraîné par rapport à l'outillage classique ? Les outils motorisés sont plus chers que les outils fixes ou les outils de fraisage classiques. Pour des séries de production faibles, le coût de l'outillage peut rendre le procédé non rentable. Pour des séries de production moyennes ou importantes, la réduction du temps de cycle et l'amélioration de la précision compensent souvent le coût de l'outillage.
Comment réduire l'usure de l'outil avec de l'outillage entraîné ? Plusieurs solutions permettent de réduire l'usure de l'outil : adapter la vitesse de coupe et l'avance au matériau de la pièce et au type d'opération, choisir une géométrie d'outil adaptée, améliorer la lubrification et le refroidissement, et réduire les vibrations en améliorant la rigidité du montage et en équilibrant l'outil.
Envoyez-nous votre pièce, la taille des séries et votre port de destination. Nous répondons avec une configuration, un délai ferme et une comparaison du coût total.
Demander un devis →