Les matériaux des outils de coupe modernes ont connu plus de 100 ans d'histoire de développement, de l'acier à outils au carbone à l'acier à outils rapide,carbure cémenté, outil en céramiqueetmatériaux d'outils ultra-dursDans la seconde moitié du XVIIIe siècle, le matériau d'outillage d'origine était principalement l'acier à outils au carbone. À cette époque, il était considéré comme le matériau le plus dur pour la fabrication d'outils coupants. Cependant, en raison de sa très faible température de résistance à la chaleur (inférieure à 200 °C), l'acier à outils au carbone présente l'inconvénient de s'émousser immédiatement et complètement sous l'effet de la chaleur de coupe à grande vitesse, et sa plage de coupe est limitée. C'est pourquoi nous recherchons des matériaux d'outillage capables de couper à grande vitesse. Le matériau qui répond à cette attente est l'acier rapide.
L'acier rapide, également appelé acier de coupe, a été développé par des scientifiques américains en 1898. Ce n'est pas tant sa teneur en carbone inférieure à celle de l'acier à outils au carbone qui est en cause, mais plutôt l'ajout de tungstène. Grâce au carbure de tungstène, sa dureté ne diminue pas à haute température et, comme il peut être coupé à une vitesse bien supérieure à celle de l'acier à outils au carbone, on l'appelle acier rapide. Entre 1900 et 1920, l'acier rapide au vanadium et au cobalt est apparu, et sa résistance à la chaleur a été portée à 500-600 °C. La vitesse de coupe de l'acier atteint 30-40 m/min, soit une multiplication par près de six. Depuis, grâce à la sérialisation de ses éléments constitutifs, des aciers rapides au tungstène et au molybdène ont été créés. Ils sont encore largement utilisés aujourd'hui. L'émergence de l'acier rapide a entraîné une
Une révolution dans l'usinage par enlèvement de copeaux a considérablement amélioré la productivité de l'usinage des métaux et a nécessité une transformation complète de la structure de la machine-outil pour s'adapter aux exigences de performance de coupe de ce nouveau matériau. L'émergence et le développement de nouvelles machines-outils ont conduit à la mise au point de meilleurs matériaux, et les outils ont été stimulés et perfectionnés. Dans le contexte des nouvelles technologies de fabrication, les outils en acier rapide présentent également le problème d'une durabilité limitée due à la chaleur de coupe générée à grande vitesse. Lorsque la vitesse de coupe atteint 700 °C, l'acier rapide est endommagé.
La pointe est complètement émoussée et, à une vitesse de coupe supérieure à cette valeur, elle est totalement impossible à usiner. Par conséquent, des matériaux d'outils en carbure conservant une dureté suffisante à des températures de coupe supérieures ont été développés et peuvent être usinés à des températures de coupe plus élevées.
Les matériaux tendres peuvent être coupés avec des matériaux durs. Or, pour couper des matériaux durs, il est nécessaire d'utiliser des matériaux plus durs que les leurs. La substance la plus dure sur Terre est actuellement le diamant. Bien que les diamants naturels soient découverts depuis longtemps dans la nature et utilisés comme outils de coupe depuis longtemps, des diamants synthétiques ont également été synthétisés avec succès dès le début des années 1950 du XXe siècle. Cependant, l'utilité réelle des diamants pour la fabrication de matériaux à grande échelle reste à démontrer.matériaux pour outils de coupe industrielsest encore une question de décennies récentes.
D'une part, avec le développement de la technologie spatiale moderne et de la technologie aérospatiale, l'utilisation de matériaux d'ingénierie modernes devient de plus en plus abondante, bien que l'acier rapide amélioré, le carbure cémenté etnouveaux matériaux pour outils en céramiqueLors de la découpe de pièces de traitement traditionnelles, la vitesse de coupe et la productivité de coupe ont doublé, voire augmenté de plusieurs dizaines de fois, mais lors de leur utilisation pour traiter les matériaux ci-dessus, la durabilité de l'outil et l'efficacité de coupe sont encore très faibles, et la qualité de coupe est difficile à garantir, parfois même impossible à traiter, la nécessité d'utiliser des matériaux d'outils plus tranchants et plus résistants à l'usure.
D’autre part, avec le développement rapide de la technologie moderne,fabrication de machinesDans l'industrie de transformation et de transformation, l'utilisation généralisée de machines-outils automatiques, de centres d'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) et d'ateliers d'usinage automatisés permet d'améliorer la précision d'usinage, de réduire les temps de changement d'outils et d'optimiser l'efficacité. Des matériaux d'outillage plus durables et plus stables sont de plus en plus requis. Dans ce contexte, les outils diamantés ont connu un développement rapide, parallèlement au développement dematériaux pour outils diamantésa également été grandement promu.
Matériaux pour outils diamantésIls présentent d'excellentes propriétés, une grande précision d'usinage, une vitesse de coupe élevée et une longue durée de vie. Par exemple, l'utilisation d'outils Compax (feuille composite de diamant polycristallin) permet d'usiner des dizaines de milliers de segments de piston en alliage silicium-aluminium, sans modification notable de leurs pointes. L'usinage de longerons en aluminium pour avions avec des fraises Compax de grand diamètre permet d'atteindre des vitesses de coupe allant jusqu'à 3 660 m/min. Ces vitesses sont incomparables aux outils en carbure.
Non seulement cela, l’utilisation dematériaux pour outils diamantésIl est également possible d'élargir le champ d'application de l'usinage et de modifier les technologies traditionnelles. Auparavant, l'usinage miroir ne pouvait se faire qu'avec le meulage et le polissage. Aujourd'hui, on peut utiliser non seulement des outils en diamant monocristallin naturel, mais aussi, dans certains cas, des outils composites PDC ultra-durs pour une coupe de précision ultra-précise, permettant ainsi de réaliser un tournage plutôt qu'un meulage. Grâce à l'application deoutils ultra-dursDe nouveaux concepts ont émergé dans le domaine de l'usinage, comme l'utilisation d'outils PDC. La vitesse de rotation limite n'est plus celle de l'outil, mais celle de la machine-outil. Lorsque la vitesse de rotation dépasse une certaine valeur, la pièce et l'outil ne chauffent pas. Les implications de ces concepts révolutionnaires sont profondes et offrent des perspectives illimitées pour l'industrie de l'usinage moderne.
Date de publication : 02/11/2022
