L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) peut désigner tout contrôle automatisé des outils par ordinateur, y compris la découpe par étincelage, la découpe par jet d'eau ou la découpe au plasma. Le fraisage reste le procédé CNC le plus couramment utilisé dans l'industrie en raison de sa relative facilité d'utilisation, de sa simplicité mécanique et de son faible coût. Cependant, plusieurs modes de défaillance mécaniques, électriques et liés aux matériaux font perdre au fraisage CNC son avantage concurrentiel par rapport aux autres techniques d'usinage. Notamment, la surchauffe des fraises rotatives ou des matériaux fraisés peut endommager de façon permanente le dispositif de fraisage et causer des dommages corporels aux opérateurs de la machine. Pour limiter les risques de surchauffe des fraises dans les processus CNC, différentes techniques de fabrication ont été développées pour contrôler la chaleur produite tout en limitant les coûts. Cet article présente les développements les plus importants en matière d'atténuation de la surchauffe pour le fraisage CNC.

Refroidissement par inondation

Le refroidissement par barbotage, également appelé refroidissement par voie humide, est probablement la technique de refroidissement la plus couramment utilisée. Elle consiste à pulvériser un jet constant de liquide de refroidissement sur la zone de contact entre l'outil et le matériau fraisé. Il s'agit d'un moyen très sûr d'atténuer la chaleur tout en étant extrêmement efficace. Le jet de liquide de refroidissement a également l'avantage d'éliminer de la zone de contact les copeaux de matériau produits pendant le processus de fraisage. Parmi les inconvénients, citons le coût élevé du liquide de refroidissement et la façon dont il se répand dans et autour de la machine, ce qui nécessite davantage de nettoyage. En outre, le liquide de refroidissement synthétique est souvent toxique et peut créer des particules nocives pour l'environnement et la santé humaine.

Lubrification solide

Des liquides solides pour le travail des métaux, ou des onguents industriels, peuvent être utilisés en remplacement de liquides moins visqueux. L'eau et le sol peuvent être contaminés par les liquides de refroidissement à base de minéraux utilisés dans le refroidissement par inondation. Comme il faut moins de liquide qu'avec le refroidissement par inondation, la lubrification solide est plus respectueuse de l'environnement et souvent plus économique. Malheureusement, la distribution du lubrifiant est moins efficace qu'un système de pulvérisation constante et moins sans frottement, ce qui nécessite une application régulière sur la zone de contact. En outre, la lubrification solide n'est pas adaptée aux applications nécessitant un nettoyage rapide des copeaux.

Lubrification par quantité minimale (MQL)

La MQL est une technique qui tente d'utiliser la plus petite quantité possible de liquide de coupe pour l'usinage. Comme le refroidissement par inondation utilise de grandes quantités de liquide de coupe, ce qui augmente les coûts et l'impact environnemental du processus d'usinage, la MQL cherche à réduire ces facteurs en basant les besoins en liquide de coupe sur les besoins spécifiques d'un processus. Pour cette raison, les processus MQL doivent être conçus avec une plus grande précision, car une erreur de calcul peut avoir des conséquences désastreuses pour la machine ou ses opérateurs.

L'air comprimé

L'utilisation minimale de la lubrification par MQL ou la lubrification solide permet de réduire considérablement les quantités d'agent de refroidissement nécessaires. L'air comprimé est une solution qui peut éliminer tout besoin de lubrifiant, traitant ainsi les problèmes d'élimination et de coûts variables. L'utilisation d'air comprimé peut très bien être le moyen le plus rentable de refroidir un processus d'usinage CNC et d'éliminer rapidement les copeaux. Malheureusement, le fait que le refroidissement par air comprimé n'ait aucun pouvoir lubrifiant le rend difficilement applicable aux processus à forte friction.

Refroidissement cryogénique

De l'azote liquide peut être injecté dans l'outil pour maintenir la surface de fraisage froide tout au long du processus. Il a été démontré que cette méthode produit une surface finie plus régulière que le refroidissement par inondation et que les outils injectés ont un cycle de vie plus long que leurs homologues plus ordinaires. Compte tenu de ses coûts variables relativement faibles, puisqu'aucune grande quantité de liquide de refroidissement n'est utilisée, cette méthode est une option viable pour les applications dans lesquelles l'application de liquides de refroidissement extérieurs n'est pas possible.

Quelle est la meilleure méthode ?

Aucune méthode n'est unilatéralement meilleure que toutes les autres. Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients qui peuvent ajouter de la valeur à un processus en fonction du contexte spécifique dans lequel le fraisage CNC est requis. Il est important de se rappeler que le choix de la bonne méthode pour éviter la surchauffe doit être fait avant tout en fonction de la sécurité des opérateurs. De nombreuses juridictions disposent de réglementations pour les processus d'usinage, ce qui influence sans aucun doute le choix d'un processus de refroidissement.

Publié à l'origine sur Medium.