La Lubrification Quantité Minimale (LQM) est un procédé d’usinage qui délivre un mélange d’huile de lubrification et d’air comprimé (ou parfois d’eau) en quantité extrêmement faible, généralement entre 1 et 100 millilitres par heure, au point de contact entre l’outil et la pièce. Contrairement à l’usinage à sec (sans lubrification) ou à l’usinage à fluide abondant (où des dizaines de litres par minute de fluide de coupe sont projetés), la LQM vise à réduire la friction et l’usure de l’outil sans recourir à des volumes importants de fluide.
Pour l’usinage, ses propriétés clés sont :
La LQM est souvent associée à l’usinage quasi sec, un terme qui décrit le fait que la zone de coupe reste pratiquement sèche après le passage de l’outil, car la quantité de lubrifiant est trop faible pour mouiller la pièce ou les copeaux.
Le comportement de la LQM sous l’outil dépend de sa capacité à réduire la friction et à évacuer la chaleur de la zone de coupe. Contrairement au fluide abondant, qui refroidit la zone de coupe par convection et évaporation, la LQM a un pouvoir de refroidissement très limité. Son rôle principal est de lubrifier.
La LQM réduit les forces de coupe de 10 à 30 % par rapport à l’usinage à sec, car elle diminue la friction entre l’outil et la pièce. Cette réduction est plus marquée pour les matériaux ductiles (comme l’aluminium ou le cuivre) que pour les matériaux durs (comme l’acier trempé ou le titane). Pour les machines à faible couple, comme le centre d’usinage vertical GA-DV750 (couple maximum de 12,15 Nm) ou le centre de perçage-taraudage GA-VT540 (couple maximum de 17,5 Nm), cette réduction des forces peut permettre d’usiner des matériaux qui seraient trop exigeants en usinage à sec.
La chaleur générée par la coupe est principalement évacuée par les copeaux. La LQM n’évacue que 5 à 15 % de la chaleur, contre 30 à 50 % pour le fluide abondant. Par conséquent, la température de l’outil est généralement plus élevée en LQM qu’en usinage à fluide abondant. Cette différence de température peut être un avantage ou un inconvénient selon le matériau usiné : pour l’aluminium, une température modérée peut réduire le collage de la pièce sur l’outil, tandis que pour l’acier, une température trop élevée peut accélérer l’usure.
La LQM améliore la formation des copeaux par rapport à l’usinage à sec, car elle réduit la friction entre l’outil et le copeau. Les copeaux sont donc plus fins et plus faciles à évacuer. Pour les opérations de perçage ou de taraudage, où l’évacuation des copeaux est critique, cette amélioration peut réduire le risque de casse d’outil.
L’usure de l’outil en LQM dépend de l’équilibre entre la lubrification et la température. Les mécanismes d’usure les plus courants sont :
Les paramètres de coupe en LQM doivent être ajustés pour compenser le pouvoir de refroidissement limité du procédé. Les plages suivantes sont recommandées pour les matériaux courants, avec les compromis associés :
La vitesse de coupe (vitesse linéaire de l’outil par rapport à la pièce) est généralement inférieure à celle de l’usinage à fluide abondant, mais supérieure à celle de l’usinage à sec.
L’avance (distance parcourue par l’outil par tour) est généralement similaire à celle de l’usinage à fluide abondant, car la LQM réduit les forces de coupe.
La géométrie de l’outil doit être adaptée à la LQM pour améliorer la pénétration du lubrifiant et l’évacuation des copeaux.
La LQM est compatible avec la plupart des machines Gree CNC, à l’exception des machines à faible vitesse de broche (comme le centre d’usinage à portique GA-GF2517, vitesse maximum de 6000 rpm) pour lesquelles la vitesse de coupe ne peut pas être suffisamment élevée pour compenser le pouvoir de refroidissement limité du procédé. Les machines à broche électrique haute vitesse, comme le GA-DV750 (vitesse maximum de 30 000 rpm) ou le centre de perçage-taraudage GA-VT445 (vitesse maximum de 30 000 rpm), sont particulièrement adaptées à la LQM, car elles permettent d’atteindre des vitesses de coupe élevées tout en limitant la température de l’outil.
La LQM peut présenter plusieurs modes de défaillance, qui sont généralement liés à un débit de lubrifiant insuffisant, à une température trop élevée ou à une évacuation des copeaux défectueuse.
La LQM n’est pas adaptée à tous les types d’usinage. Voici les cas où il est préférable de choisir un autre procédé :
La LQM n’est pas adaptée à l’usinage de matériaux très durs (comme l’acier trempé à plus de 50 HRC ou le carbure) ou très ductiles (comme le cuivre ou le laiton), car le pouvoir de refroidissement limité du procédé entraîne une usure rapide de l’outil.
La LQM n’est pas adaptée aux opérations de coupe profonde (comme le perçage de trous profonds ou le fraisage de cavités profondes) ou de finition, car le lubrifiant ne peut pas pénétrer efficacement dans la zone de coupe et la température de l’outil est trop élevée pour garantir une qualité de surface satisfaisante.
La LQM n’est pas adaptée à l’usinage de pièces de grande taille ou de masse, car la chaleur générée par la coupe ne peut pas être évacuée efficacement et la déformation de la pièce est trop importante.
La LQM n’est pas adaptée aux machines à faible vitesse de broche (moins de 10 000 rpm), comme le centre d’usinage à portique GA-GF2517 ou le tour CNC GA-HT6065, car la vitesse de coupe ne peut pas être suffisamment élevée pour compenser le pouvoir de refroidissement limité du procédé.
| Catégorie | Détails |
|---|---|
| Paramètres de coupe | |
| Aluminium | Vitesse : 1500-3000 m/min, Avance : 0,1-0,3 mm/tour, Débit : 10-50 ml/h |
| Acier doux | Vitesse : 100-300 m/min, Avance : 0,05-0,2 mm/tour, Débit : 20-80 ml/h |
| Titane | Vitesse : 30-60 m/min, Avance : 0,03-0,1 mm/tour, Débit : 30-100 ml/h |
| Dépannage | |
| Usure rapide de l’outil | Vérifier le débit de lubrifiant, réduire la vitesse de coupe, augmenter l’avance |
| Colle de la pièce sur l’outil | Augmenter le débit de lubrifiant, réduire la vitesse de coupe, utiliser un outil revêtu |
| Copeaux enroulés | Augmenter la vitesse de coupe, augmenter l’avance, utiliser un outil avec canaux de lubrification |
| Température trop élevée | Réduire la vitesse de coupe, augmenter l’avance, augmenter le débit de lubrifiant |
Avant de lancer une opération d’usinage en LQM, vérifiez les points suivants :
Quelle est la différence entre la LQM et l’usinage à sec ? La LQM délivre une petite quantité de lubrifiant au point de coupe, ce qui réduit la friction et l’usure de l’outil par rapport à l’usinage à sec. L’usinage à sec n’utilise pas de lubrifiant du tout.
La LQM est-elle plus écologique que l’usinage à fluide abondant ? Oui, la LQM réduit la consommation de lubrifiant de 100 à 10 000 fois, ce qui réduit les déchets et l’impact environnemental. De plus, les copeaux sont secs et peuvent être recyclés plus facilement.
La LQM réduit-elle les coûts d’usinage ? Oui, la LQM réduit les coûts de lubrifiant, de traitement des déchets et d’entretien de la machine. Elle peut également réduire les coûts d’outillage en augmentant la durée de vie des outils pour certains matériaux.
Peut-on utiliser la LQM pour l’usinage de finition ? Non, la LQM n’est pas adaptée à l’usinage de finition, car le pouvoir de refroidissement limité du procédé entraîne une température de l’outil trop élevée pour garantir une qualité de surface satisfaisante.
Quelles machines Gree CNC sont adaptées à la LQM ? La plupart des machines Gree CNC à broche électrique haute vitesse sont adaptées à la LQM, comme le centre d’usinage vertical GA-DV750, le centre de perçage-taraudage GA-VT445 et le centre d’usinage 5 axes GA-FA500. Les machines à faible vitesse de broche, comme le centre d’usinage à portique GA-GF2517, ne sont pas adaptées.
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