Dans l'industrie de la métallurgie, l'aluminium est largement utilisé dans l'aérospatiale, la fabrication automobile, l'électronique et d'autres secteurs en raison de sa légèreté et de ses propriétés d'usinage facile. Cependant, la nature "facile à usiner" de l'aluminium laisse souvent les ingénieurs et les opérateurs perplexes : avec d'innombrables outils de fraisage disponibles sur le marché, comment peuvent-ils sélectionner le bon pour garantir la qualité de l'usinage, améliorer l'efficacité et éviter l'usure inutile des outils et le gaspillage de matériaux ?

SPEED TIGER a publié un guide détaillé sur la sélection des outils de fraisage pour l'usinage de l'aluminium, dans le but d'aider les fabricants et les ingénieurs à mieux comprendre les caractéristiques de l'aluminium et à choisir les outils les plus adaptés aux différents besoins d'usinage, optimisant ainsi les processus et réduisant les coûts de production.

L'aluminium est l'un des métaux les plus abondants sur Terre, et sa légèreté et sa malléabilité le rendent idéal pour de nombreuses applications industrielles. L'aluminium est facile à fraiser, ce qui le rend très apprécié des fabricants. L'aluminium industriel est principalement divisé en aluminium moulé et aluminium corroyé. L'aluminium moulé a une plus grande flexibilité et une résistance à la traction plus faible, avec des coûts de production plus faibles et une teneur plus élevée en autres éléments tels que le magnésium et le silicium. L'aluminium corroyé, quant à lui, est un métal plus pur avec une résistance à l'usure plus faible, une résistance à la chaleur élevée et des performances de coupe supérieures à celles de l'aluminium moulé.

Le principal défi de l'usinage de l'aluminium réside dans la dissipation de la chaleur. L'aluminium a un point de fusion beaucoup plus bas que l'acier, ce qui peut entraîner une fusion induite par le frottement entre l'outil et le matériau, endommageant à la fois la pièce et l'équipement. Par conséquent, il est crucial de sélectionner des outils de fraisage avec la géométrie, le revêtement, les goujures et les angles corrects.

Un outil de fraisage se compose généralement d'une queue, d'un col, de goujures et d'arêtes de coupe. Les goujures sont la partie contenant les arêtes de coupe, s'étendant de la pointe de l'outil à la queue. La queue est la section métallique cylindrique non coupante à partir de laquelle les goujures sont usinées.

La géométrie d'un outil de fraisage fait généralement référence à sa forme et à sa conception de base. Le choix de la forme dépend davantage de l'opération d'usinage que du matériau lui-même. Par exemple :

• Fraise en bout plate (fraise en bout carrée) :Convient pour le fraisage en plongée, le contournage, le rainurage et le fraisage latéral.
• Fraises en bout à long col :Réduisent les interférences entre la pièce et l'outil, souvent utilisées pour l'usinage de cavités.
• Fraises en bout à bout sphérique :Idéales pour créer des contours arrondis et des cavités à fond plat.
• Fraises en bout à rayon de coin :Couramment utilisées pour le fraisage de moules, car elles minimisent le besoin de changements d'outils fréquents lors de l'usinage de poches à fond plat et de profils arrondis.
• Fraises en bout coniques :Utilisées pour créer des rainures, des trous et le fraisage latéral incliné.

Au-delà des formes de base, il existe diverses options d'outils disponibles pour le fraisage. Par exemple, les outils à brise-copeaux améliorent l'évacuation des copeaux. Les fraises en bout standard à deux et trois goujures ont des bords dentelés conçus pour extraire les copeaux de la surface de coupe, permettant des vitesses plus élevées pour de meilleures performances d'avance. La géométrie des brise-copeaux décalés réduit la taille des copeaux, améliorant l'évacuation des copeaux tout en maintenant une surface semi-finie.

De plus, les fraises en bout à équilibrage élevé sont conçues pour atteindre des vitesses d'avance et des régimes plus élevés. Ces outils présentent des formes de tête radicalement modifiées, permettant des vitesses de coupe allant jusqu'à 33 000 tr/min. Pour gérer la chaleur, de nombreuses fraises en bout à équilibrage élevé intègrent des systèmes de refroidissement pour abaisser les températures des lames. Certaines sont également équipées de brise-copeaux pour les applications de fraisage à haut rendement.

Les revêtements sont des traitements de surface appliqués aux têtes d'outils de fraisage pour améliorer la dureté, réduire l'usure, prolonger la durée de vie de l'outil et créer une barrière thermique entre l'outil et la pièce. Certains revêtements améliorent également l'évacuation des copeaux, minimisant davantage les dommages dus au frottement. Cependant, peu de matériaux de revêtement conviennent à l'aluminium.

Étant donné que l'aluminium est un métal mou, les revêtements d'outils n'ont pas besoin de fournir une dureté supplémentaire significative. Les outils non revêtus peuvent percer efficacement l'aluminium. Cependant, en raison du faible point de fusion de l'aluminium, des revêtements peuvent parfois être nécessaires pour réduire l'excès de chaleur.

• Revêtement au carbone amorphe tétraédrique (TB) :Présente un coefficient de lubrification élevé, permettant aux copeaux de s'éloigner du matériau et réduisant le besoin de liquide de refroidissement. Sa dureté semblable à celle du diamant prolonge également la durée de vie de l'outil.
• Nitrure de chrome d'aluminium + nitrure de silicium (nACRo) :Convient aux applications à haute température. Le nACRo protège la tête de l'outil contre l'usure et peut résister à des températures allant jusqu'à 1100°C avant de se décomposer.

Généralement, le nitrure de zirconium (ZrN) est utilisé pour les alliages d'aluminium abrasifs. Les revêtements de diamant amorphe améliorent la lubrification et la résistance à l'usure, empêchant l'arrondissement des arêtes et offrant des performances supérieures dans les applications non ferreuses.

Lors de la sélection d'un outil de fraisage pour l'aluminium, le nombre de goujures est peut-être la considération la plus critique. Les goujures éliminent les copeaux d'aluminium de la pièce, empêchant le colmatage.

Les goujures font référence au nombre d'arêtes de coupe qui descendent en spirale le long du corps de l'outil à partir de sa pointe. Par exemple, une fraise en bout à une seule goujure a une arête de coupe, tandis qu'une fraise en bout à deux goujures en a deux, et ainsi de suite.

Le nombre de goujures détermine la rigidité d'un outil, sa capacité d'évacuation des copeaux, sa durée d'usure, sa précision verticale et ses performances sur les matériaux tendres et durs. Généralement, plus il y a de goujures, plus la rigidité est grande, mais l'évacuation des copeaux est réduite. Par rapport à une fraise en bout à six goujures, un outil à une seule goujure a une durée d'usure, une précision verticale et une rugosité de surface plus faibles. Cependant, ils fonctionnent souvent mieux sur des matériaux plus tendres comme l'aluminium.

Les fraises en bout pour l'aluminium ont généralement deux ou trois goujures. Moins de goujures entraînent une usure excessive, tandis que plus de goujures entravent l'évacuation des copeaux lors du perçage à grande vitesse. Cependant, comme nous le verrons ci-dessous, des exceptions existent.

Le choix entre les fraises en bout à deux et trois goujures dépend de la tâche. Les fraises en bout à deux goujures sont depuis longtemps la norme pour le fraisage de l'aluminium, tandis que les outils à trois goujures sont meilleurs pour la finition. En fin de compte, la décision dépend des préférences et de l'expérience. Une rigidité plus élevée améliore la résistance à l'usure, tandis que moins de goujures améliorent les taux d'évacuation des copeaux.

L'angle d'hélice est l'angle entre l'axe de l'outil et la tangente de son arête de coupe. Les outils avec des angles d'hélice plus petits ont des arêtes de coupe à enroulement plus lent que ceux avec des angles plus grands.

L'angle d'hélice est crucial pour l'usinage de l'aluminium. Pour la coupe de l'aluminium, les machinistes utilisent généralement des angles d'hélice de 45°, 50° et 55°. Ces angles minimisent le broutement et trouvent le meilleur équilibre entre la rigidité et l'évacuation des copeaux. Certains professionnels optent pour des outils à angle d'hélice variable pour un perçage de trous profonds plus fiable.

Un angle d'hélice faible de 15° offre une excellente évacuation des copeaux et un couple de coupe, mais une faible tension axiale. Des angles plus raides supérieurs à 55° offrent une forte tension axiale, mais souvent un couple de coupe insuffisant pour de nombreuses applications d'aluminium.

Pour la finition, les machinistes choisissent généralement des outils à 45°, car les arêtes de coupe moins profondes enlèvent agressivement le matériau. L'évacuation des copeaux reste adéquate, tandis que la tension axiale est plus élevée.

SPEED TIGER propose une gamme de fraises en bout spécialement conçues pour l'aluminium. Par exemple, laFraise en bout APest un outil de coupe d'aluminium spécialisé fabriqué dans une usine certifiée ISO-9001. Sa conception à une seule goujure assure une évacuation supérieure des copeaux, tandis que l'extérieur renforcé ajoute de la résistance et de la durabilité pour les applications à haute intensité.

★ Caractéristiques principales de l'AP à une seule goujure :

1. Optimisée pour l'usinage à grande vitesse et l'enlèvement de matière en vrac.
2. Excellente pour l'usinage du bois, de l'aluminium, du cuivre, des plastiques, du laiton, de l'acier au carbone (~HB225), de l'acier allié (HB225–325) et de l'acier pré-trempé (jusqu'à HRC45).
3. La géométrie et les grandes poches à copeaux permettent une évacuation efficace des copeaux, permettant des vitesses d'avance plus élevées et des temps de cycle plus courts.

SPEED TIGER propose également laSérie Npour les applications non ferreuses comme l'aluminium. LeForet en carbure ALaméliore la précision en réduisant l'espace entre la pointe du foret et l'arête de coupe.

★ Conception spéciale du foret AL :

1. Double marge — la deuxième marge a également une arête de coupe — assurant un perçage de surface lisse et des coupes droites de haute précision.
2. Conception à haute rigidité et espace d'évacuation des copeaux élargi.
3. Positionnement supérieur de la marge amélioré pour une précision de perçage plus élevée.

LaForet en carbure ALCpartage l'arête de coupe à double marge de l'AL pour des coupes droites de haute précision et un perçage de surface lisse. De plus, il est doté d'un trou de liquide de refroidissement pour réduire les températures dans les applications à haut régime. Le positionnement supérieur de la marge amélioré améliore la précision des trous dans les pièces en aluminium et en alliage de cuivre.

Les forets de la série N conviennent à divers alliages d'aluminium, notamment A7075, AlZnCu1.5, AC, ADC et A1070.

★ Conception spéciale du foret ALC à passage de liquide de refroidissement :

1. Double marge pour un perçage de surface lisse et des coupes droites de haute précision.
2. Conception à haute rigidité et espace d'évacuation des copeaux élargi.
3. Positionnement supérieur de la marge amélioré pour une précision de perçage plus élevée.

LaFraise en bout AUE à alimentation élevée de type Uaméliore considérablement le taux d'enlèvement de matière (MRR) et l'état de surface grâce à une évacuation efficace des copeaux à grande vitesse. Ses dents robustes et son double angle de dépouille assurent une productivité exceptionnelle, avec une augmentation de 100 % grâce à une dureté des dents améliorée.

★ Caractéristiques principales de la fraise en bout en carbure AUE :

1. Vitesses de coupe plus rapides grâce à un MRR supérieur, en particulier dans le rainurage.
2. La conception de type U à alimentation élevée est idéale pour les alliages d'aluminium et de cuivre.
3. Dents robustes et double angle de dépouille — la dureté des dents améliorée augmente la productivité.
4. Conception des dents optimisée pour les alliages — qu'il s'agisse d'ébauche ou de finition, l'état de surface est grandement amélioré par une évacuation efficace des copeaux.