L'alésage est une opération importante pour la fabrication de pièces de qualité supérieure. Il permet d'obtenir des finitions de surface exceptionnelles et des dimensions précises.
C'est pourquoi aujourd'hui nous allons voir ce qu'est l'alésage et comment il fonctionne. Nous découvrirons également les différentes machines à aléser, les techniques d'alésage et les situations dans lesquelles l'alésage est utilisé.
Qu'est-ce que l'usinage alésage ?
L'alésage est un procédé d'usinage par enlèvement de matière qui permet d'agrandir avec précision le diamètre d'un trou déjà présent dans une pièce. Il est utilisé pour améliorer l'état de surface, la circularité et la précision d'un trou préalablement réalisé par d'autres méthodes telles que le moulage ou le perçage.
Comment fonctionne l'alésage ?
L'alésage utilise un seul outil de coupe à pointe fixé à une barre d'alésage. Cet outil fonctionne à une vitesse supérieure à 100 m/min. En fonction du type de machine, le mouvement de l'outil de la pièce et la rotation changent
Lors du fraisage, l'outil d'alésage tourne et la pièce est fixe. Mais sur les tours, la pièce tourne tandis que la barre d'alésage est immobile. La plaquette de coupe enlève de la matière de la surface intérieure du trou existant pour obtenir une meilleure finition de surface et des diamètres précis.
Types d'aléseuses
Les aléseuses se présentent sous de nombreuses formes pour répondre à différents besoins de fabrication. Examinons 8 types qui répondent à différentes applications industrielles.
1. Aléseuses horizontales
Les aléseuses horizontales utilisent une broche montée parallèlement au sol et servent à l'usinage de grandes pièces fixes. La broche peut se déplacer sur les axes X, Y et Z, tandis que la pièce reste immobile. Ce type d'aléseuse permet un alésage avec une tolérance de seulement 0,0127 mm (0.0005 pouce).
2. Aléseuses verticales
Ces machines sont généralement équipées d'une broche suspendue au-dessus d'une table rotative qui maintient la pièce à usiner. La machine effectue l'alésage avec une grande précision grâce au mouvement synchronisé de la table rotative et de la tête de broche et elle est capable de traiter des pièces aussi grandes que 24".
3. Aléseuses à gabarit
Les aléseuses à gabarit sont équipées d'un système de broche verticale combiné à une technologie de mesure numérique, ce qui leur permet de percer des trous à des endroits précis. Dans ce type d'aléseuse, la pièce est fixée et l'outil de coupe se déplace dans les coordonnées XY. Cette procédure est également utilisée pour percer et agrandir des trous avec des tolérances strictes (0.0001") et un alignement précis dans des gabarits ou des montages.
4. Aléseuses de lignes
Les aléseuses en ligne sont conçues pour réaliser les opérations d'agrandissement et d'alignement de plusieurs trous positionnés sur la même ligne centrale. Ces machines utilisent une barre d'alésage rotative avec des outils de coupe à pointe unique pour enlever lentement la matière et peuvent obtenir un diamètre aussi précis que 0.002 %. Cette procédure garantit également un alignement parfait des trous de montage et des tourillons de palier.
5. Tunneliers
Les tunneliers creusent des tunnels dans le sol et la roche grâce à une tête de coupe rotative. La machine utilise des disques de coupe et des systèmes hydrauliques pour un forage précis, ainsi que des convoyeurs pour évacuer les matériaux excavés. Elle pose également les revêtements du tunnel, tels que des voussoirs en béton, pour le renforcement.
6. Aléseuses de cylindres
Une aléseuse de cylindres est principalement conçue pour réaléser les parois des cylindres de moteur afin d'enlever la matière endommagée. Ces machines utilisent des outils de coupe spécifiques et un logiciel d'automatisation CNC pour enlever la matière et obtenir la dimension souhaitée ainsi qu'une finition lisse sur plusieurs cylindres.
7. Aléseuses portatives
Les aléseuses portatives sont des outils de service sur le terrain spécialement conçus pour la réparation sur site d'équipements lourds. Ces machines se fixent directement sur la pièce à usiner à l'aide de supports à trois points et sont équipées de servomoteurs électriques pour un enlèvement de matière contrôlé. Leur conception modulaire comprend des unités de commande, des systèmes d'entraînement et des barres d'alésage.
8. Foreuses directionnelles
Les machines de forage directionnel horizontal (HDD) ou les machines de forage directionnel sont principalement utilisées pour créer des chemins souterrains pour les tuyaux et les câbles sans excavation de surface. Le processus comporte trois étapes : le forage d'un trou pilote avec une tête de forage orientable, puis l'élargissement du trou avec des alésoirs et, enfin, le retrait du tuyau ou du câble de service. Les machines, également à l'aide d'un système de fluide de forage et d'un système de guidage électronique, peuvent réaliser des installations souterraines précises.
Techniques d'usinage par alésage
L'alésage nécessite des techniques spécifiques. Ces techniques déterminent la qualité finale et la précision dimensionnelle des pièces usinées. Voici les techniques bien connues pour l'usinage par alésage.
Alésage de ligne
L'alésage aligné ou alésage en ligne est une procédure d'usinage qui permet de réaligner plusieurs alésages situés sur une ligne centrale commune. Tout d'abord, vous montez une barre d'alésage de précision entre des paliers de support. Ensuite, la barre tourne et un outil de coupe à pointe unique agrandit progressivement chaque alésage. Enfin, des vitesses d'avance automatisées éliminent la matière de manière uniforme de tous les trous.
Retour ennuyeux
L'alésage arrière consiste généralement à agrandir les trous de l'extrémité vers le côté d'entrée. Le processus comporte trois étapes : insérer un outil spécialisé dans le trou existant, déployer les arêtes de coupe rétractables à l'extrémité et usiner à des vitesses d'avance contrôlées pour créer des lamages ou des trous étagés.
Fine ennuyeuse
L'alésage fin est une technique de finition de précision qui est effectuée sur des trous existants pour obtenir une meilleure qualité de surface et une tolérance de trou serrée. Il s'agit d'un processus en deux étapes. Les premières coupes initiales enlèvent du matériau par des coupes profondes à des vitesses d'avance élevées de 0.004" par passe. Ensuite, une dernière passe de finition avec des outils micro-réglables à des vitesses d'avance minimisées produit des surfaces semblables à des miroirs et des diamètres exacts.
Ennuyeux
L'alésage d'ébauche est le processus d'usinage initial qui permet d'enlever rapidement de la matière des trous déjà présents. Le processus commence par le positionnement de l'outil à l'entrée du trou, puis par des coupes profondes à des vitesses d'avance élevées de 0.04" par passe. Plusieurs passes agrandissent séquentiellement le trou et laissent 0.02" pour la finition finale.
Applications de l'alésage
L'usinage par alésage est utilisé dans de nombreuses industries pour réaliser des fonctions vitales. Le procédé est particulièrement efficace dans les applications qui nécessitent des dimensions de diamètre interne précises.
Industrie automobile
L'alésage est une étape cruciale de la fabrication des blocs-moteurs, notamment pour les coussinets de vilebrequin, les guides de soupapes et les alésages de cylindres. Ce procédé permet d'atteindre une tolérance de cylindricité de 0.01 mm et un état de surface de 0.4 Ra, conditions essentielles pour optimiser les performances du moteur et maîtriser la consommation d'huile.
Industrie aérospaciale
Pour la production de pièces telles que les carters de turbine, les arbres de moteur et les jambes de train d'atterrissage, l'usinage par alésage est utilisé en raison de la sécurité des composants et des finitions de surface exceptionnelles.
Machinerie lourde
L'alésage permet de fabriquer des composants de base de machines lourdes, tels que des arbres, des engrenages et des roulements. Ces composants font partie intégrante des machines utilisées dans les secteurs de la construction et de l'exploitation minière. De plus, l'alésage permet d'obtenir la surface lisse nécessaire pour minimiser les frottements et l'usure des pièces mobiles.
PETROLE ET GAZ
L'industrie pétrolière et gazière utilise l'usinage par alésage pour les composants de sécurité tels que les obturateurs anti-éruption, les équipements de tête de puits, les raccords à bride, les tiges de forage et les corps de vannes sous-marines. Ces applications garantissent un fonctionnement sans fuite sous haute pression.
Moule et mourir
L'alésage est utilisé dans les moules et les matrices pour produire des guides de broches d'éjection, des alésages d'alignement de noyau et de cavité, des passages de canaux de refroidissement, des bagues de broches de guidage, des bagues d'injection et des évents de ligne de séparation. Ces éléments nécessitent une finition de surface de 32 micro-pouces pour de meilleures performances.
Avantages de l'usinage par alésage
L'usinage par alésage présente de nombreux avantages techniques dans la fabrication de précision. Voici pourquoi les fabricants choisissent ce procédé pour les pièces importantes.
Haute précision et exactitude
L'usinage par alésage offre une précision dimensionnelle exceptionnelle car il peut atteindre des tolérances aussi étroites que 0005". Les aléseuses CNC modernes utilisent des lectures numériques et des positions d'outillage précises pour maintenir les tolérances des trous à ± 0.005 mm pour un ajustement correct et un meilleur fonctionnement dans les applications.
Finition de surface supérieure
L'usinage par alésage produit une excellente finition de surface grâce à une faible rugosité de 32 µpouces Ra par rapport à 125 µpouces de perçage. L'outil à pointe unique, les avances contrôlées et la construction rigide donnent des surfaces internes lisses et durables avec moins de frottement et d'usure.
Meilleure concentricité et alignement
L'autre avantage majeur de l'alésage est qu'il garantit que les trous sont non seulement de la bonne taille, mais également alignés avec les autres éléments de la pièce. Cette concentricité est importante pour les pièces telles que les arbres et les roulements, où un mauvais alignement peut entraîner de mauvaises performances ou une défaillance.
Polyvalence
Les opérations d'usinage par alésage peuvent traiter différents matériaux, de l'aluminium au titane, et peuvent réaliser des trous de 0.5 à 2000 mm de diamètre. Les configurations verticales et horizontales lui confèrent une grande flexibilité pour de nombreuses applications d'usinage.
Rentable
Bien que le coût initial d'installation des aléseuses puisse être élevé, la précision et la finition de surface qu'elles permettent d'obtenir réduisent le besoin d'opérations secondaires telles que le rodage ou le meulage. Elles sont donc rentables à long terme pour une production en grande série.
Défis dans l'usinage d'alésage
Malgré ses capacités de précision, l'usinage par alésage présente les défis techniques suivants.
- Des conditions de coupe instables, un mauvais choix d'outil et la rigidité de la machine provoquent des vibrations et des bavardages lors de l'alésage, ce qui entraîne des imprécisions, une mauvaise finition et une usure de l'outil.
- Les forces de coupe dynamiques provoquent la flexion des barres d'alésage sous l'effet de la résistance dans les trous profonds. Cette déflexion doit être inférieure à 0.001" pour une meilleure qualité de surface et une meilleure précision.
- Pour obtenir une finition de surface inférieure à 0.032" Ra, un contrôle précis de la géométrie de l'outil, des paramètres de coupe et de l'évacuation des copeaux est nécessaire.
- Un outil de mesure incorrect et mal calibré peut également entraîner des imprécisions dimensionnelles lors de la mesure des diamètres d'alésage et des tolérances géométriques dans les trous profonds.
- L'usure progressive des flancs et la formation de cratères sur les outils d'alésage peuvent diminuer la performance de coupe et la précision dimensionnelle lors d'un usinage supérieur à 45 HRC.
Conseils pour un meilleur usinage d'alésage
Choisissez le bon outil d'alésage
Les barres d'alésage en carbure sont idéales pour la finition en raison de leur précision et de leur résistance à l'usure. En revanche, les barres en métal lourd, plus massives et plus rigides, conviennent à l'ébauche pour réduire les vibrations et la déflexion.
Paramètres de coupe
Il est nécessaire de maintenir des vitesses de coupe de 200 à 500 pieds par minute et des vitesses d'avance de 0.002 à 0.008 pieds par minute. Dans le cas de matériaux durs, des vitesses d'avance et des vitesses inférieures sont plus appropriées pour éviter l'usure de l'outil et l'accumulation de chaleur, tandis que les matériaux plus tendres offrent des vitesses et des vitesses d'avance supérieures sans détériorer la durée de vie de l'outil ou la qualité de finition.
Rigidité des machines et des outils
Le réglage des outils et les conditions de la machine doivent être gérés avec soin. Pour réduire les vibrations et la déflexion, vous devez conserver un rapport L/D de 4:1 pour les barres en acier et un rapport L/D de 7:1 pour les barres en carbure. Outre le rapport L/D, les porte-outils rectifiés avec précision offrent une surface de contact maximale pour réduire le mouvement et le désalignement de l'outil.
Mettre en œuvre un contrôle approprié des copeaux
Intégrez des brise-copeaux et dirigez un fluide de coupe haute pression (fluide synthétique) vers la zone de coupe. Ces brise-copeaux contribuent à fragmenter les gros copeaux en petits morceaux, évitant ainsi qu'ils ne s'emmêlent ou ne s'enroulent autour de l'outil. Simultanément, le fluide de coupe haute pression refroidit et évacue les copeaux, maintenant ainsi une température de coupe stable.
Maintenance et surveillance des outils
Inspectez les outils d'alésage avant chaque utilisation, nettoyez-les après utilisation et vérifiez l'alignement chaque semaine. Vérifiez visuellement le tranchant et mesurez périodiquement l'usure des flancs. Lorsque l'usure atteint 0.3 mm, remplacez les plaquettes pour éviter la défaillance de l'outil et maintenir des performances constantes.
RichconnUsinage d'alésage
Richconn Nous fournissons des services d'alésage par l'intermédiaire d'artisans qualifiés et de machines CNC avancées. Notre installation dispose d'aléseuses horizontales et verticales qui peuvent traiter des pièces jusqu'à 2300 mm de longueur. Nous sommes des fabricants qualifiés de composants complexes pour les industries automobile, aérospatiale et médicale avec des tolérances de ± 0.01 mm et des finitions de surface jusqu'à Ra 0.8 µm. Notre système de contrôle qualité comprend également une vérification CMM et un suivi de la production en temps réel pour garantir une précision et une fiabilité maximales.
Pour résumer
En bref, l'usinage par alésage reste important pour la fabrication de haute précision dans différentes industries. Avec des systèmes CNC, des paramètres de coupe optimisés et une maintenance appropriée, les outils ou machines d'alésage modernes peuvent atteindre une précision exceptionnelle de 0.0005" et des finitions de surface de 0.4 Ra.
Pour tout type de services d'usinage et d'alésage CNC de pointe, n'hésitez pas à nous contacter à tout moment pour discuter de votre projet.
FAQ
Est-il possible d'effectuer un alésage sur un tour CNC ?
Oui, grâce à leurs parcours d'outils programmés, les tours CNC peuvent réaliser des opérations d'alésage. Les machines modernes, en particulier, disposent d'une compensation automatique des outils et de configurations de mesure numériques pour des résultats précis.
Qu'est-ce qui détermine le choix de l'outil d'alésage ?
Certains facteurs tels que le rapport profondeur/diamètre, le diamètre du trou, la finition de surface requise, les propriétés du matériau et la rigidité de la machine déterminent l'outil d'alésage.
Quels matériaux peuvent être usinés avec un alésage ?
L'aléseuse peut usiner presque tous les matériaux d'ingénierie, par exemple l'aluminium, l'acier, la fonte, les composites et le titane, etc.
En quoi l’alésage est-il différent du perçage ?
L'alésage utilise un outil à pointe unique pour affiner ou élargir un trou déjà présent. Mais le perçage utilise un foret à 2 pointes et crée de nouveaux trous. L'alésage donne également une meilleure finition de surface et est plus précis.
