1. Les procédés conventionnels d’usinage des rainures de clavette sur arbres sont-ils devenus une norme incontestée ?

Pour les rainures de clavette sur arbres, notamment celles présentant une forme de poche fermée, l’outil ne peut pas pénétrer latéralement.
Par conséquent, la méthode utilisée pour atteindre la profondeur d’usinage requise a une incidence importante sur le temps d’usinage et le nombre d’outils nécessaires.
Les trois méthodes suivantes sont couramment utilisées.

Méthode 1 : entrée en rampe avec une fraise carbure monobloc

La fraise pénètre dans la pièce selon un angle et descend progressivement jusqu’à la profondeur spécifiée.
Elle se déplace ensuite latéralement pour usiner l’intérieur de la rainure, puis réalise un fraisage à 90° sur la périphérie pour la finition.
Bien que cette méthode limite le nombre de changements d’outils, elle nécessite une distance d’entrée suffisante pour atteindre la profondeur d’usinage.
Pour les rainures profondes, la trajectoire en rampe s’allonge et peut empêcher toute réduction du temps d’usinage.

Méthode 2 : passes peu profondes répétées et déplacements d’avance latéraux

La profondeur de coupe axiale est réglée sur une faible valeur et l’intérieur de la rainure est usiné par des passes répétées suivant l’axe Z et des déplacements d’avance latéraux.
Cette méthode facilite la réduction de la charge appliquée à l’outil, mais augmente le nombre de passes.
Lorsque la finition périphérique est également prise en compte, le temps d’usinage nécessaire pour chaque rainure de clavette tend à augmenter.

Méthode 3 : perçage d’un avant-trou puis usinage de la rainure avec une fraise carbure monobloc

Un foret est utilisé pour réaliser un avant-trou jusqu’à la profondeur d’usinage requise.
L’outil est ensuite remplacé par une fraise carbure monobloc, qui usine l’intérieur de la rainure et réalise un fraisage à 90° sur la périphérie pour la finition.
Cette méthode réduit à la fois la distance d’entrée en rampe et la charge appliquée à la fraise lors de la pénétration, mais elle présente les inconvénients suivants.

• Un foret pour avant-trou et une fraise carbure monobloc sont nécessaires
• Des changements d’outils sont nécessaires
• Davantage de postes d’outils et d’unités d’outils motorisés sont nécessaires
• Les correcteurs d’outils et la durée de vie doivent être gérés individuellement pour chaque outil
• Le stock d’outils et les opérations de réglage augmentent

2. VVFH enchaîne le perçage et la finition périphérique

VVFH est une fraise trois dents à bout carré dotée d’arêtes de coupe centrales permettant le perçage.
Elle peut percer directement suivant l’axe Z au point de départ de l’usinage.
Une fois la profondeur spécifiée atteinte, elle peut se déplacer latéralement pour usiner l’intérieur de la rainure.
Elle peut ensuite enchaîner directement avec un fraisage à 90° sur la périphérie de la rainure de clavette pour la finition.

Comparaison des méthodes d’usinage

Méthode conventionnelle par entrée en rampe

Méthode conventionnelle avec foret et fraise carbure monobloc

Usinage avec VVFH

3. Trois technologies assurant la stabilité de l’usinage avec VVFH

Le perçage et l’usinage de rainures diffèrent à la fois par la direction des efforts appliqués à l’outil et par les conditions d’évacuation des copeaux.
VVFH intègre des technologies permettant d’effectuer ces différentes opérations d’usinage avec un seul outil.

Caractéristique 1 : trois arêtes de coupe centrales pour le perçage

VVFH dispose de trois arêtes de coupe centrales.
Lors du perçage, les trois arêtes de coupe sont simultanément engagées, ce qui répartit la charge entre les différentes arêtes.
Les arêtes de coupe restant actives jusqu’au centre de l’outil, VVFH peut pénétrer directement suivant l’axe Z depuis le point de départ de l’usinage, puis passer à une avance latérale.

Caractéristique 2 : volume de goujure de 150 % par rapport à la conception conventionnelle

Pendant le perçage, l’outil est entouré par la matière, ce qui rend particulièrement important l’espace disponible pour évacuer les copeaux générés.
VVFH utilise de larges poches à copeaux et offre
un volume de goujure équivalent à 150 % de celui de la conception conventionnelle
(source : documentation produit interne).
Cette structure réduit l’accumulation des copeaux pendant le perçage et facilite la transition vers l’usinage ultérieur par avance latérale.

Ce volume important de goujure est non seulement avantageux pour le perçage, mais
contribue également de manière significative à améliorer l’évacuation des copeaux lors de l’usinage en pleine rainure.
Dans les opérations en pleine rainure, telles que l’usinage des rainures de clavette, la totalité du diamètre de l’outil est engagée dans la coupe, générant simultanément un volume important de copeaux.
Un volume de goujure supérieur limite l’accumulation des copeaux dans les poches et évite l’augmentation des efforts de coupe provoquée par la recoupe des copeaux.
Cela permet un
usinage constamment stable, du perçage jusqu’à l’usinage de la rainure.

Caractéristique 3 : résistance aux vibrations grâce à une géométrie à pas variable

Lors de l’usinage latéral de la rainure, la totalité du diamètre de l’outil est engagée dans la coupe, ce qui entraîne des efforts de coupe élevés et une plus grande tendance aux vibrations.
VVFH adopte une conception à pas variable.
Ses performances d’évacuation des copeaux et sa résistance aux vibrations permettent d’utiliser des trajectoires passant du perçage à l’avance latérale pour l’usinage de rainures de clavette et de poches.

4. Choisir la queue adaptée pour maximiser les performances de VVFH

Pour l’usinage des rainures de clavette sur arbres, il est important non seulement de sélectionner l’embout VVFH approprié, mais également d’assurer une rigidité suffisante de l’ensemble de l’outil, y compris de la queue.
Lors de l’usinage en pleine rainure et du fraisage à 90° périphérique, des efforts radiaux sont appliqués à l’outil.
Le principe de base consiste à utiliser un ensemble d’outils
aussi court et aussi robuste que possible.

Queue haute rigidité VSSD

VSSD utilise une queue cylindrique dont le diamètre est supérieur à celui du filetage de raccordement de l’embout, augmentant ainsi la rigidité de l’ensemble de l’outil.
Elle réduit la flexion de l’outil dans les applications soumises à des efforts radiaux élevés, telles que l’usinage en pleine rainure des rainures de clavette et l’usinage de rainures longues.
Lors d’un essai d’usinage de rainure intérieure, elle a permis un
usinage sans vibrations avec une profondeur de coupe jusqu’à trois fois supérieure à celle de la fraise carbure monobloc utilisée pour la comparaison.

Applications pour lesquelles VSSD est particulièrement efficace :

• Usinage en pleine rainure des rainures de clavette
• Usinage de rainures longues
• Usinage à fortes sollicitations de matières telles que les aciers SCM
• Applications sujettes aux vibrations ou à la flexion de l’outil
• Applications présentant une instabilité dimensionnelle lors de la finition périphérique par fraisage à 90°

Queue intégrée pour pince ER VER

Cette queue est particulièrement adaptée aux environnements utilisant des pinces ER côté machine, notamment les tours, les machines multifonctions et les tours automatiques de type suisse.
Sa conception intégrée compatible avec les pinces ER permet de réduire la sortie d’outil.
Elle contribue à limiter la flexion et les vibrations dans les environnements où il est difficile de maintenir une rigidité élevée, notamment avec les unités d’outils motorisés et les machines compactes.
Compatible avec ER11, ER16, ER20 et ER25.

Guide de sélection de la queue

5. Exemples d’applications clients

Les exemples d’applications clients suivants illustrent les capacités de VVFH.
Découvrez comment VVFH a permis d’améliorer
l’intégration des opérations, la durée de vie de l’outil et la stabilité de l’usinage.

6. Utiliser des conditions différentes pour le perçage, l’usinage de rainures et la finition périphérique

VVFH peut réaliser plusieurs opérations d’usinage avec un seul outil, mais cela ne signifie pas que toutes les opérations doivent utiliser les mêmes conditions de coupe.
Il est important de définir des conditions adaptées à chaque opération d’usinage.

Perçage

• Vitesse de coupe lors du perçage
• Avance suivant l’axe Z
• Profondeur de perçage
• Nécessité ou non d’un perçage par débourrage
• Arrosage
• Conditions d’évacuation des copeaux

Usinage de rainures

• Avance par dent
• Profondeur de coupe axiale
• Largeur de rainure
• Longueur d’usinage
• Conditions d’évacuation des copeaux
• Vibrations ou bruits anormaux
• État d’endommagement de l’outil

Finition périphérique par fraisage à 90°

• Surépaisseur de finition périphérique
• Profondeur de coupe radiale
• Avance par dent
• Largeur de la rainure de clavette
• Dimensions à 90°
• Rayon requis
• État de la surface usinée

Résumé : VVFH transforme l’approche conventionnelle de l’usinage des rainures de clavette sur arbres

Cet article présente les défis liés à l’usinage des rainures de clavette sur arbres ainsi que les solutions apportées par TungMeister VVFH.
Les principaux points sont résumés ci-dessous.

1. L’usinage des rainures de clavette sur arbres présente un dilemme entre « nombre d’outils et longueur de trajectoire » :
   l’entrée en rampe, l’usinage avec foret et fraise, ainsi que les passes peu profondes répétées présentent chacun des avantages et des inconvénients.
2. VVFH enchaîne le perçage, l’usinage de rainures et la finition périphérique avec un seul outil :
   trois arêtes de coupe centrales permettent une pénétration directe suivant l’axe Z, suivie d’une avance latérale.
3. Trois technologies permettent un usinage stable :
   trois arêtes de coupe centrales, un volume de goujure de 150 % et une géométrie à pas variable.
4. Le choix de la queue influence directement les performances :
   choisissez entre la queue haute rigidité VSSD et la queue intégrée pour pince VER en fonction de l’application.
5. Optimiser les conditions de coupe pour chaque opération d’usinage :
   définissez des conditions spécifiques pour le perçage, l’usinage de rainures et la finition périphérique.
6. Des performances démontrées dans les applications clients :
   les résultats comprennent une réduction de 69 % du temps d’usinage, une diminution des vibrations, une réduction du nombre d’outils et moins de changements d’outils.
7. La conception à embout interchangeable réduit les coûts d’exploitation :
   la queue peut être réutilisée.

Si vous souhaitez améliorer votre processus d’usinage des rainures de clavette sur arbres, nous vous invitons à essayer VVFH.