On décrit souvent un brise-copeaux comme une rainure qui brise les longs copeaux métalliques en morceaux plus courts. Cette description est correcte, mais incomplète.
Dans la pratique, lors du choix d'une plaquette, il est préférable de considérer le brise-copeaux comme un une géométrie de pointe. Il combine généralement la rainure de la face supérieure, l'angle de coupe, la face de support ou le chanfrein, l'affûtage de l'arête de coupe et d'autres caractéristiques autour de l'arête de coupe.
Ces fonctionnalités agissent de concert pour contrôler trois éléments :
- Formation et évacuation des copeaux ;
- Forces de coupe et dégagement de chaleur ;
- Une résistance à l'usure et une résistance à l'écaillage à la pointe de la technologie.
Le meilleur brise-copeaux n'est donc pas toujours la géométrie qui produit les copeaux les plus courts possibles. Il s'agit de la géométrie qui permet d'obtenir des copeaux faciles à évacuer tout en garantissant des forces de coupe, un état de surface et une durée de vie de l'outil acceptables.
Réponse rapide : Choisissez un brise-copeaux en fonction de l'opération d'usinage, du matériau de la pièce, de la vitesse d'avance et de la profondeur de coupe. Vérifiez ensuite que la préparation des arêtes et la nuance de la plaquette sont suffisamment résistantes pour garantir la stabilité de la coupe.
Ce guide porte principalement sur plaquettes de tournage indexables. Les mêmes principes de base s'appliquent également aux plaquettes de rainurage, de tronçonnage et de fraisage, bien que les conditions de coupe et les tableaux de sélection des fabricants soient différents.
Qu'est-ce qu'un brise-copeaux pour plaquette ?
Au sens strict, un brise-copeaux est une rainure, un gradin ou une saillie formée sur la face de coupe d'une plaquette de coupe. Son rôle est de rediriger et de recourber le copeau jusqu'à ce qu'il se brise ou s'éloigne en toute sécurité de la zone de coupe.
Cependant, les fabricants d'inserts En règle générale, on conçoit le brise-copeaux dans le cadre d'un ensemble complet de géométries.
Principaux éléments de la géométrie d'un brise-copeaux
| Élément géométrique | Fonction |
|---|---|
| Largeur de la rainure du disjoncteur | Détermine la distance parcourue par le copeau avant qu'il ne soit contraint de s'enrouler |
| Profondeur de la rainure ou hauteur de la paroi | Détermine l'intensité avec laquelle la puce est redirigée |
| Angle d'inclinaison | Influence le flux de copeaux, la force de coupe et la production de chaleur |
| Un terrain à la pointe de la technologie | Assure un soutien juste derrière le tranchant |
| Angle de terre ou T-land | Renforce le tranchant pour les coupes plus lourdes ou saccadées |
| Pierre à affûter les arêtes | Réduit l'écaillage en arrondissant et en renforçant le bord |
| Proéminences ou creux locaux | Diriger, diviser ou enrouler la copeau dans des zones de coupe spécifiques |
| Face de râteau polie | Réduit l'adhérence sur l'aluminium et d'autres matériaux non ferreux |
Ces caractéristiques ne peuvent pas être considérées isolément. Un angle de dépouille très positif peut, par exemple, réduire les forces de coupe, mais il réduit généralement la quantité de matière soutenant l'arête de coupe. Une surface d'appui plus large ou un affûtage plus intense de l'arête augmente la résistance de celle-ci, mais peut également accroître la pression de coupe.
Le choix d'un brise-copeaux est donc une question d'équilibre :
- contrôle des puces ;
- résistance aux coupures ;
- résistance des arêtes ;
- finition de surface ;
- stabilité du procédé.
Pourquoi le contrôle des puces est-il important ?
Un mauvais contrôle des copeaux peut entraîner des problèmes bien plus graves qu'un simple désordre à l'intérieur du bâti de la machine.
Les copeaux longs et continus peuvent :
- enrouler autour de la pièce, de l'insert ou du porte-outil ;
- rayer une surface finie ;
- bloquer la circulation du liquide de refroidissement ;
- provoquer un bourrage dans un convoyeur de puces ;
- entraver les changements d'outils automatiques ;
- endommager les tuyaux, les sondes ou les outils situés à proximité ;
- obliger un opérateur à arrêter la machine ;
- provoquent des conditions de conduite imprévisibles et dangereuses.
Dans le tournage automatisé, l'usinage sans surveillance et la production en grande série, une seule défaillance du système de contrôle des copeaux peut interrompre un processus par ailleurs stable.
Un brise-copeaux adapté permet de recourber et d'orienter le copeau de manière à ce qu'il puisse quitter la zone de coupe sans gêner l'outil ni la pièce. Sandvik considère que la géométrie du brise-copeaux, l'avance, la profondeur de coupe et le rayon de bout sont les principaux facteurs influençant le contrôle des copeaux lors du tournage.
Un brise-copeaux remplit trois fonctions principales
1. Contrôler la puce
La géométrie courbe, enroule et oriente le copeau de manière à ce qu'il se brise ou soit évacué en toute sécurité.
2. Maîtriser les forces de coupe
La géométrie de la face et du bord de coupe détermine la facilité avec laquelle le matériau de la pièce à usiner s'écoule sur la plaquette. Une géométrie plus tranchante et plus positive permet généralement de couper avec moins d'effort, tandis qu'une géométrie plus robuste nécessite généralement plus de force.
3. Protéger le tranchant
La surface d'appui, le chanfrein et la lame de la pierre à affûter assurent un soutien mécanique. Ces caractéristiques sont particulièrement importantes lors de l'ébauche, de la coupe en coupures saccadées, de l'élimination des écailles et de l'usinage instable.
On ne devrait donc jamais choisir un brise-copeaux en se posant uniquement la question suivante :
“ Cette géométrie risque-t-elle d'endommager la puce ? ”
La question qu'il convient plutôt de se poser est la suivante :
“ Cela permettra-t-il de contrôler le copeau tout en garantissant une résistance adéquate des arêtes, une durée de vie suffisante de l'outil et une qualité de surface satisfaisante ? ”
Comment un brise-copeaux brise-t-il les copeaux ?
La formation du copeau commence lorsque l'arête de coupe cise le matériau de la pièce à usiner. Le copeau ainsi formé se déplace le long de la face de coupe de la plaquette.
Un brise-copeaux modifie la direction et la courbure du copeau en quatre étapes fondamentales.
1. Formation des copeaux
La matière est cisaillée de la pièce et commence à s'écouler le long de la face de coupe.
2. Le « chip curling »
La rainure, la paroi ou la géométrie en relief oblige le copeau à se courber selon un rayon plus petit.
3. Accumulation de contraintes
À mesure que la puce s'enroule, une contrainte de flexion s'exerce sur toute son épaisseur.
4. Séparation des copeaux
Lorsque la contrainte atteint un niveau suffisamment élevé, ou lorsque la puce recourbée entre en contact avec une autre surface, celle-ci se fracture.
Modes courants de rupture de copeaux
Une puce peut se casser de plusieurs façons.
Auto-cassure
La puce se fissure en raison de sa propre courbure et de la contrainte de flexion qu'elle subit.
Rupture au niveau de l'insert
Le copeau recourbé entre en contact avec la paroi du brise-copeaux ou une autre partie de la plaquette et se brise.
Heurt contre la pièce à usiner
Le copeau s'enroule vers la surface de la pièce et se brise au moment du contact.
Le mode le plus approprié dépend de l'opération. Le contact des copeaux avec la pièce peut être acceptable dans certaines opérations d'ébauche, mais peut endommager la surface lors de la finition.
À quoi ressemble une bonne puce ?
Le jeton le plus petit n'est pas toujours le meilleur.
Une bonne puce, c'est généralement :
- assez court pour ne pas s'enrouler autour de l'outil ou du composant ;
- assez longs pour ne pas se transformer en fragments tranchants et brûlants ;
- facile à retirer pour le liquide de refroidissement et le convoyeur de copeaux ;
- orientée à l'opposé de la surface usinée ;
- uniforme sur toute la longueur de la coupe.
Parmi les formes couramment acceptées, on trouve :
- puces compactes en forme de C ;
- copeaux courts en spirale ;
- des copeaux hélicoïdaux à plusieurs spires qui se cassent naturellement.
L'aspect des puces comme outil de diagnostic
| Aspect de la puce | Interprétation probable |
| Longues chaînes de caractères continues | Le copeau est trop fin, le brise-copeaux n'est pas enclenché ou la géométrie est trop ouverte |
| Grandes spirales lâches | Le contrôle des copeaux est insuffisant, mais peut tout de même être acceptable si l'évacuation est fiable |
| Puces compactes en forme de C | En général, un bon équilibre entre l'émiettement et l'évacuation des copeaux |
| Copeaux hélicoïdaux courts | C'est généralement acceptable lorsqu'ils quittent systématiquement la zone de coupe |
| Très petits fragments durs | La contrainte exercée sur le copeau ou la charge de coupe est peut-être excessive |
| Chips bleues ou fortement oxydées | Température élevée des copeaux ; ce n'est pas forcément un problème, mais il convient de vérifier les conditions de coupe |
| Puces soudées entre elles | Accumulation possible de matière sur l'arête, évacuation insuffisante des copeaux ou vitesse inadaptée |
| Longueurs irrégulières des copeaux | Profondeur de coupe variable, engagement intermittent, réglage instable ou variation du matériau |
La présence de copeaux extrêmement fins n'est pas nécessairement le signe d'un bon contrôle des copeaux. Elle peut indiquer une charge excessive sur l'arête de coupe et augmenter le risque d'ébréchage, d'usure en cratère ou de dommages superficiels.
L'objectif concret est le suivant :
Des copeaux qui ne sont ni trop longs ni inutilement courts, et qui sortent de la zone de coupe en toute sécurité.
Les codes de brise-copeaux sont propres à chaque fabricant
L'une des règles d'achat les plus importantes est que les suffixes des brise-copeaux sont généralement n'est pas uniforme d'un fabricant à l'autre.
Des codes tels que :
- PF ;
- PM ;
- Relations publiques ;
- député ;
- MF ;
- M. ;
- SM ;
- GM ;
- LF ;
peuvent faire référence à la finition, au traitement intermédiaire, à l'ébauche ou à un groupe de matériaux particulier, mais leur signification exacte et leur plage de fonctionnement dépendent du fabricant.
A plaquette de tournage CNMG Les produits de deux fournisseurs peuvent présenter la même désignation ISO en termes de forme et de taille, tout en utilisant une géométrie de brise-copeaux, une préparation des arêtes et une plage de coupe recommandée totalement différentes.
Ne partez pas du principe que deux insertions sont équivalentes simplement parce que leurs suffixes contiennent tous deux la lettre M, F ou R.
Comparez toujours :
- la désignation complète de l'insert ;
- fabricant ;
- recommandation concernant le matériau de la pièce à usiner ;
- gamme d'alimentation ;
- plage de profondeur de coupe ;
- préparation des bords ;
- insérer la classe ;
- support et angle d'entrée.
[Lien interne : Comment déchiffrer le code d'une plaquette de tournage]
Brise-copeaux contre nuance de plaquette
Le brise-copeaux et la nuance de la plaquette remplissent des fonctions différentes mais complémentaires.
Le brise-copeaux détermine la manière dont la plaquette effectue la coupe
Cela concerne :
- flux de puces ;
- force de coupe ;
- netteté des contours ;
- gamme de contrôle des copeaux ;
- une résistance à la pointe de la technologie ;
- adapté à l'usinage de finition ou à l'ébauche.
La classe de résistance détermine la durée de vie de l'insert
Le substrat et le revêtement en carbure ont une incidence sur :
- résistance à l'usure ;
- résistance ;
- résistance à la chaleur ;
- résistance à la déformation plastique ;
- résistance à la fissuration thermique ;
- stabilité chimique vis-à-vis du matériau de la pièce.
Un brise-copeaux de dégrossissage robuste monté sur une nuance trop fragile peut tout de même céder lors d'une coupe interrompue. Une nuance très résistante ne peut pas protéger entièrement une géométrie de finition tranchante contre une avance ou une profondeur de coupe dépassant largement la plage prévue.
Les fabricants conçoivent donc le brise-copeaux et la nuance de carbure pour qu'ils fonctionnent comme un système. Haas, par exemple, recommande de choisir le brise-copeaux en fonction de l'opération à réaliser et la nuance de carbure en fonction du matériau et de la stabilité de coupe, tout en soulignant que ces deux choix se complètent mutuellement.
Comment choisir un brise-copeaux pour plaquette
Utilisez la séquence de sélection suivante plutôt que de choisir une géométrie uniquement en fonction de son apparence ou de son nom.
Étape 1 : Identifier l'opération d'usinage
Commencez par déterminer si l'opération est :
- finition ;
- découpe légère ;
- tournage moyen ou général ;
- ébauche ;
- ébauche lourde ;
- en continu ;
- légèrement interrompu ;
- très souvent interrompu.
Cette opération permet d'obtenir l'équilibre nécessaire entre la netteté et la résistance du tranchant.
Étape 2 : Identifier le matériau de la pièce à usiner
Commencez par vous référer au groupe de matériaux de pièce défini par la norme ISO :
- ISO P : acier ;
- ISO M : acier inoxydable ;
- ISO K : fonte ;
- ISO N : matériaux non ferreux ;
- ISO S : les superalliages résistants à la chaleur et le titane ;
- ISO H : matériaux trempés.
Le groupe de matériaux ne suffit pas à lui seul. Vérifiez également :
- alliage exact ;
- dureté ;
- état après traitement thermique ;
- surface forgée, laminée ou moulée ;
- tendance à l'écrouissage ;
- abrasivité ;
- tendance à former un bord aggloméré.
Étape 3 : Déterminer l'avance et la profondeur de coupe
Chaque brise-copeaux a une plage d'action.
Les tableaux de sélection des fabricants indiquent généralement :
- avance par tour,
fn, sur un axe ; - profondeur de coupe,
ap, sur l'autre axe.
Les conditions d'usinage doivent se situer dans la plage recommandée pour le contrôle des copeaux.
Un brise-copeaux conçu pour le tournage moyen peut ne pas parvenir à briser les copeaux à une avance très faible, car ceux-ci sont trop fins pour entrer correctement en contact avec le brise-copeaux. La même géométrie peut entraîner une surcharge de l'arête de coupe si l'avance et la profondeur de coupe dépassent largement la plage recommandée.
Étape 4 : Évaluer la stabilité de coupe
Vérifiez si l'opération comprend :
- surfaces discontinues ;
- rainures de clavette ou trous transversaux ;
- peau moulée ou forgée ;
- mise en place instable de la pièce ;
- grand porte-à-faux de l'outil ;
- composants fins ;
- puissance insuffisante de la machine ;
- vibration ;
- modification de la profondeur de coupe.
Les situations instables nécessitent généralement :
- une préparation plus rigoureuse des arêtes ;
- une forme d'insert plus sûre ;
- une nuance de carbure plus résistante ;
- données de coupe modérées.
Étape 5 : Vérifier le rayon de l'avant et l'angle d'attaque
Le rayon de l'arête de coupe et l'angle d'entrée de l'outil varient :
- épaisseur de la puce non déformée ;
- largeur de la puce ;
- direction d'écoulement des copeaux ;
- forces de coupe radiales et axiales ;
- tendance aux vibrations.
Un brise-copeaux qui fonctionne bien avec un certain angle de fixation peut se comporter différemment lorsque la même plaquette est montée sur un autre porte-plaquette.
Ne pas évaluer le brise-copeaux séparément de l'ensemble d'outils complet.
Étape 6 : Vérifier l'état du liquide de refroidissement
Vérifier :
- usinage à sec ou humide ;
- liquide de refroidissement à débit élevé ;
- sens de circulation du liquide de refroidissement ;
- lubrification par l'outil ;
- liquide de refroidissement à haute pression ;
- alimentation en liquide de refroidissement intermittente.
L'utilisation d'un fluide de refroidissement sous haute pression peut améliorer l'évacuation des copeaux, en particulier dans le cas de l'acier inoxydable, du titane et des alliages résistants à la chaleur. Toutefois, la pression, l'orientation de la buse et le système d'outillage appropriés dépendent de l'application concernée.
Étape 7 : Réaliser un test contrôlé
Lors de la coupe d'essai, notez :
- forme de la puce ;
- son de découpe ;
- charge sur la broche ;
- finition de surface ;
- usure des outils ;
- indiquer la température ou la décoloration ;
- sens de la puce ;
- si les copeaux entrent en contact avec le composant ;
- si les performances varient à mesure que l'insert s'use.
Modifiez une seule variable principale à la fois. Sinon, il devient difficile de déterminer quel ajustement a amélioré ou nui au processus.
Brise-copeaux de finition, d'usinage moyen et d'ébauche
La plupart des géométries de tournage peuvent être classées en trois grands groupes d'application.
| Fonctionnalité | Géométrie de finition | Géométrie moyenne | Géométrie d'ébauche |
| Alimentation type | Faible | Moyen | Haut |
| Profondeur de coupe typique | Petit | De moyenne envergure et de grande portée | Grand |
| Tendance au râteau | Plus positif | Légèrement positif ou équilibré | De neutre à plutôt positif |
| À la pointe de la technologie | Sharp | Équilibré | Renforcé |
| Pierre à affûter les arêtes | Petit | Moyen | Plus grand ou offrant une meilleure protection |
| Forces de coupe | Plus bas | Modéré | Plus élevé |
| Potentiel de finition de surface | Haut | Bon | Priorité secondaire |
| Fonctionnalité de coupe interrompue | Limité | Modéré | Plus élevé |
| Utilisation optimale | Finitions légères et pièces fines | Production à usage général | Enlèvement important de matière |
Sandvik décrit les géométries de finition comme des solutions à arêtes vives destinées à des avances faibles et à de faibles profondeurs de coupe, les géométries moyennes comme une option polyvalente, et les géométries d'ébauche comme des ensembles plus robustes conçus pour des avances plus élevées et des coupes plus intensives.
Brise-copeaux de finition
Un brise-copeaux de finition est conçu pour fonctionner avec des copeaux fins.
Parmi les caractéristiques typiques, on peut citer :
- des dispositifs de contrôle des copeaux étroits situés près du bord de coupe ;
- angle de coupe positif ;
- tranchant acéré ;
- petite pierre à affûter ;
- faibles efforts de coupe.
Il est souvent choisi pour :
- faibles profondeurs de coupe ;
- aliments à faible teneur ;
- pièces à parois minces ;
- configurations à faible rigidité ;
- finition de précision ;
- les applications nécessitant une bonne qualité de surface.
En règle générale, une géométrie de finition ne doit pas être utilisée pour un ébauche intensive ou une coupe interrompue sévère. Son arête vive risque de s'ébrécher ou de se fracturer sous des charges pour lesquelles elle n'a pas été conçue.
Brise-copeaux de taille moyenne
Un brise-copeaux de taille moyenne offre la gamme la plus large pour un usage général.
C'est souvent la première géométrie à tester lorsque :
- le fonctionnement est stable ;
- l'avance et la profondeur de coupe sont modérées ;
- le contrôle des copeaux et la résistance des arêtes sont tous deux importants ;
- la pièce comporte plusieurs profondeurs de coupe ;
- Une plaquette doit permettre d'effectuer la semi-finition et le tournage général.
Une géométrie moyenne n'est pas forcément le meilleur choix pour tous les travaux. Elle peut en effet encore produire de longs copeaux lorsqu'elle est utilisée en dessous de son avance ou de sa profondeur de coupe minimales.
Brise-copeaux pour l'ébauche
Un brise-copeaux d'ébauche est conçu pour :
- grandes profondeurs de coupe ;
- des vitesses d'avance plus élevées ;
- enlèvement important de matière ;
- surfaces forgées ou moulées ;
- découpe interrompue ;
- charges élevées à la pointe de la technologie.
Elle associe généralement une surface de copeaux plus grande à un bord renforcé, une zone de contact plus large ou un honage plus intense.
L'utilisation d'une géométrie d'ébauche pour une passe de finition extrêmement légère peut entraîner :
- un frottement au lieu d'un cisaillement net ;
- augmentation des forces de coupe ;
- mauvaise finition de surface ;
- chaleur excessive ;
- un contrôle insuffisant du copeau, celui-ci étant trop fin pour s'engager dans la rainure.
Quand un brise-copeaux à tête plate ou à action modérée peut s'avérer plus adapté
Il n'est pas toujours nécessaire d'utiliser un brise-copeaux puissant.
Matériaux naturellement à copeaux courts
La fonte grise et certains alliages de cuivre à usinage facile produisent naturellement des copeaux courts. Dans ces applications, le bris des copeaux peut s'avérer moins important que :
- résistance des arêtes ;
- résistance à l'abrasion ;
- nombre d'arêtes de coupe utilisables ;
- coût par arête.
Un insert à dessus plat ou légèrement profilé peut donc convenir.
Découpe intensive en intermittence
Les rainures profondes, les trous transversaux, les écaillures et les surfaces irrégulières exposent le tranchant à des chocs.
Une rainure complexe et profondément creusée peut réduire la quantité de matière soutenant l'arête de coupe. Une géométrie à sommet plat plus robuste ou renforcée peut réduire le risque de fracture de l'arête.
Applications nécessitant une force de coupe très faible
Lors de l'usinage :
- parois minces ;
- composants de petit diamètre ;
- des traits fins ;
- configurations instables ;
- matériaux non ferreux ;
Une géométrie anguleuse et ouverte, avec un retenu des copeaux relativement faible, peut être préférable pour minimiser la déformation et les vibrations de la pièce.
Opérations où la finition de surface est déterminante
Un copeau qui s'enroule fortement vers la pièce à usiner risque de rayer la surface qui vient d'être usinée.
Une géométrie moins restrictive, une meilleure orientation des copeaux ou un débit de liquide de refroidissement ajusté peuvent permettre d'obtenir une finition plus nette, même si les copeaux sont légèrement plus longs.
L'absence d'un brise-copeaux agressif ne constitue pas nécessairement une faiblesse de conception. Il peut s'agir du choix technique le plus approprié pour une opération spécifique.
[Lien interne : Plaquettes à inclinaison positive ou négative]
Comment les conditions d'usinage influencent les performances des brise-copeaux
Un brise-copeaux ne peut pas être évalué indépendamment des paramètres de coupe.
Vitesse d'alimentation
L'avance est l'un des facteurs qui influencent le plus l'épaisseur de copeau.
Alimentation trop faible :
- la puce est fine ;
- le copeau risque de glisser sur la rainure sans se recourber suffisamment ;
- des frottements et la formation d'un rebord peuvent se produire ;
- Des copeaux longs et filandreux peuvent se former.
Alimentation trop élevée :
- augmentation des charges à la pointe de la technologie ;
- les coups peuvent devenir trop courts ou trop violents ;
- l'insert risque de s'ébrécher ;
- la puissance et la stabilité de la machine peuvent devenir des facteurs limitants.
Profondeur de coupe
La profondeur de coupe détermine la partie de l'arête de coupe et de la géométrie du brise-copeaux qui est sollicitée.
Profondeur de coupe trop faible :
- l'ébréchure se forme principalement au niveau du rayon du nez ;
- il se peut que l'éclat n'atteigne pas la zone de rupture prévue ;
- le contrôle des puces devient irrégulier.
Profondeur de coupe trop importante :
- la cope pourrait dépasser la capacité du disjoncteur ;
- augmentation de la charge sur les bords ;
- l'évacuation des copeaux pourrait être entravée ;
- la découpe peut concerner une partie du bord qui n'est pas soutenue.
Vitesse de coupe
La vitesse de coupe influe sur :
- température ;
- bord renforcé ;
- flux de matières ;
- usure des outils ;
- ductilité des copeaux.
Cet effet dépend du matériau.
Dans certains matériaux ductiles, l'augmentation de la vitesse peut réduire la formation d'arête de surépaisseur, mais peut rendre le copeau chaud plus difficile à casser. Dans d'autres applications, une vitesse trop faible favorise l'adhérence et la formation de copeaux instables.
La vitesse doit donc être ajustée dans la plage recommandée par le fabricant de la pente, plutôt que d'être utilisée comme première correction universelle pour tous les problèmes liés aux copeaux.
Liquide de refroidissement
Le liquide de refroidissement peut avoir une incidence sur :
- sens de la puce ;
- frottement sur la face du râteau ;
- température de la puce ;
- bord renforcé ;
- évacuation des copeaux ;
- choc thermique.
L'utilisation d'un fluide de refroidissement à haute pression et dirigé avec précision s'avère particulièrement utile lorsque les copeaux longs sont difficiles à évacuer. Elle ne doit pas servir à compenser l'utilisation d'un brise-copeaux dont les paramètres d'avance et de profondeur de coupe s'écartent complètement des plages recommandées.
Angle d'entrée
L'angle d'entrée modifie l'épaisseur et la largeur du copeau.
Un angle d'entrée plus petit produit généralement un copeau plus fin et plus large pour une même avance, tandis qu'un angle d'entrée plus grand produit un copeau plus épais et plus étroit. Cela peut faire entrer ou sortir l'opération de la zone d'efficacité d'un brise-copeaux.
Choix du brise-copeaux en fonction du matériau de la pièce
ISO P : Acier
L'acier est souvent le groupe de matériaux le plus prévisible pour le choix d'un brise-copeaux, mais son comportement varie considérablement en fonction de sa teneur en carbone, de ses alliages et de sa dureté.
Acier à faible teneur en carbone
L'acier à faible teneur en carbone est ductile et produit souvent des copeaux longs et des arêtes d'accumulation.
Parmi les caractéristiques géométriques utiles, on peut citer :
- angle de coupe positif ;
- une coupe précise ;
- un enlèvement de copeaux régulier à des vitesses d'avance faibles à moyennes ;
- revêtement antiadhésif ou traitement de surface.
Si la profondeur de coupe est extrêmement faible par rapport au rayon de la pointe, il se peut que le copeau ne s'engage pas complètement dans le brise-copeaux.
Acier à teneur moyenne en carbone et acier allié
Ces matériaux offrent généralement une large plage de fonctionnement pour les brise-copeaux de taille moyenne.
Sélectionnez la géométrie en fonction de :
- finition ou ébauche ;
- coupe continue ou discontinue ;
- surface forgée ou usinée ;
- l'avance réelle et la profondeur de coupe.
Acier fortement allié ou plus résistant
Une température plus élevée et des forces de coupe plus importantes peuvent réduire la plage pratique de contrôle des copeaux.
Il peut s'avérer nécessaire d'utiliser une arête de coupe plus résistante et une nuance résistante à la chaleur, même lorsque la forme du brise-copeaux semble adaptée.
ISO M : acier inoxydable
L'acier inoxydable austénitique est l'une des sources les plus courantes de copeaux longs et difficiles à évacuer.
Il a également tendance à :
- se durcir par écrouage ;
- bord en relief ;
- dégagent beaucoup de chaleur ;
- provoquer une usure par entaille ;
- produisent des copeaux résistants qui heurtent l'outil ou la pièce à usiner.
Les caractéristiques de démarrage recommandées sont les suivantes :
- angle de coupe positif ;
- tranchant acéré ;
- brise-copeaux adapté au matériau ;
- une profondeur de coupe constante ;
- une alimentation suffisante pour actionner le concasseur ;
- un flux de liquide de refroidissement dirigé avec précision.
Évitez de frotter de manière répétée une surface écrouie avec une profondeur de coupe trop faible.
L'acier inoxydable duplex génère des copeaux plus résistants et plus durs, ainsi que des forces de coupe plus élevées que de nombreuses nuances austénitiques. La résistance des arêtes de coupe et la stabilité du processus revêtent alors une importance accrue.
ISO K : fonte
La fonte grise produit généralement des copeaux courts qui se cassent d'eux-mêmes. La maîtrise des copeaux est donc souvent moins problématique que l'abrasion, la poussière et l'usure des arêtes.
On peut opter pour une géométrie « forte » ou « à sommet plat » dans les cas suivants :
- la coupe est stable ;
- le matériau se fragmente naturellement ;
- une résistance maximale au niveau de l'arête de coupe est requise.
La fonte ductile et la fonte à graphite compacté ne se comportent pas exactement comme la fonte grise. Elles peuvent générer des copeaux plus longs, des forces plus élevées et davantage de chaleur ; il convient donc de choisir une géométrie et une nuance adaptées.
ISO N : Aluminium et métaux non ferreux
L'aluminium nécessite de faibles efforts de coupe et une forte résistance à l'adhérence du matériau.
Parmi les caractéristiques géométriques typiques, on peut citer :
- un rake très positif ;
- un tranchant très affûté ;
- surface supérieure polie ;
- grand espace dédié aux puces ;
- affûtage minimal des arêtes ;
- du carbure non revêtu, du carbure revêtu de DLC ou du PCD, selon l'application.
L'aluminium pur et tendre peut produire des copeaux très longs et collants. Les alliages d'aluminium moulés permettent généralement de mieux maîtriser les copeaux, bien que l'aluminium à forte teneur en silicium soit très abrasif et puisse justifier l'utilisation d'outils en PCD.
Le laiton et certains alliages de bronze produisent des copeaux plus courts et peuvent nécessiter un brise-copeaux moins agressif.
Les géométries d’Iscar destinées à l’usinage de l’aluminium, par exemple, se caractérisent par un angle de coupe très positif, une face de coupe rectifiée et polie, ainsi qu’une arête de coupe tranchante, afin de réduire l’adhérence et les forces de coupe.
[Lien interne : Inserts CCGT pour l'aluminium]
[Lien interne : Inserts DCGT pour la finition de l'aluminium]
ISO S : Titane et superalliages résistants à la chaleur
Le titane, les superalliages à base de nickel et les alliages à base de cobalt conservent une résistance élevée à haute température.
Parmi les défis courants, on peut citer :
- chaleur de coupe concentrée ;
- usure par entailles ;
- bord renforcé ;
- forces de coupe dynamiques élevées ;
- des copeaux longs ou segmentés, difficiles à maîtriser ;
- rupture soudaine de l'arête.
Les caractéristiques de démarrage appropriées comprennent souvent :
- géométrie de coupe positive ;
- un bord tranchant mais correctement soutenu ;
- substrat en carbure résistant ;
- PVD un revêtement, le cas échéant ;
- vitesse de coupe régulée ;
- liquide de refroidissement à haute pression ;
- un engagement constant.
Pour ces matériaux, le brise-copeaux ne doit pas être choisi indépendamment de la préparation des arêtes, de la nuance et de la stratégie de refroidissement.
ISO H : Matériaux trempés
Les aciers trempés font généralement l'objet d'un tournage de finition au CBN, à la céramique ou à l'aide d'outils spécialisés plaquettes en carbure.
Le contrôle des copeaux peut s'avérer relativement facile à gérer, car ce matériau produit souvent des copeaux courts ou segmentés. Les préoccupations les plus importantes peuvent inclure :
- une résistance à la pointe de la technologie ;
- usure sur les flancs ;
- usure par cratérisation ;
- stabilité thermique ;
- cohérence dimensionnelle ;
- intégrité de la surface.
Certaines plaquettes CBN sont dotées de brise-copeaux réalisés au laser ou moulés afin d'améliorer l'orientation des copeaux et de réduire les efforts de coupe lors des opérations de finition légère. La géométrie doit être spécialement conçue pour le matériau fragile de l'outil de coupe.
[Lien interne : Pourquoi utiliser des plaquettes en CBN massif pour le tournage de matériaux durs ?]
Dépannage en cas de mauvais contrôle des copeaux
Avant de remplacer la plaquette, vérifiez que les conditions de coupe actuelles correspondent aux valeurs indiquées dans le tableau des brise-copeaux fourni par le fabricant.
| Symptôme | Causes possibles | Mesures correctives |
| Copeaux longs et continus | Avance trop faible ; profondeur de coupe trop faible ; brise-copeaux trop ouvert ; brise-copeaux non enclenché | Augmentez l'avance en restant dans la plage recommandée ; augmentez la profondeur de coupe si possible ; choisissez une géométrie offrant un meilleur contrôle des copeaux à faible avance. |
| Accumulation d'outils autour de l'outil | Mauvaise orientation des copeaux ; copeaux longs et ductiles ; orientation insuffisante du liquide de refroidissement | Améliorer le sens d'évacuation des copeaux ; utiliser un système de refroidissement par l'outil ou à haute pression ; modifier la géométrie de la lame de rupture ; vérifier l'angle d'entrée du porte-outil |
| Copeaux durs extrêmement courts | Avance trop élevée ; retenue des copeaux trop forte ; géométrie trop agressive | Réduire l'avance ; choisir une géométrie plus ouverte ou plus positive ; vérifier l'état des arêtes de coupe |
| Les éclats rayent la surface finie | Les copeaux s'enroulent vers la pièce ; mauvaise évacuation ; le liquide de refroidissement ne guide pas correctement les copeaux | Changer le sens d'évacuation des copeaux ; repositionner le fluide de refroidissement ; choisir une géométrie moins restrictive ; modifier l'approche de l'outil |
| Insérer les plaquettes au niveau de l'arête de coupe | Géométrie trop tranchante ; coupe irrégulière ; avance ou profondeur excessive ; réglage instable | Choisissez une géométrie plus robuste et une nuance plus résistante ; réduisez la charge ; raccourcissez le porte-à-faux ; améliorez le serrage de la pièce |
| Bord renforcé | Vitesse trop faible ; géométrie trop émoussée ; revêtement inadapté ; lubrification insuffisante | Utiliser une géométrie positive plus prononcée ; ajuster la vitesse en respectant les recommandations ; améliorer le refroidissement ou la lubrification ; utiliser une nuance anti-adhérence |
| Finition de surface médiocre avec un bord intact | Géométrie d'ébauche utilisée en passe légère ; frottement ; recoupe des copeaux ; vibrations | Utiliser une géométrie de finition ; veiller à ce que l'avance soit minimale ; améliorer l'évacuation des copeaux ; vérifier le rayon d'angle et la rigidité |
| Le contrôle des copeaux se détériore à mesure que la plaquette s'use | L'usure par cratérisation modifie la géométrie du bord d'attaque ; le bord s'arrondit ; le revêtement se détériore | Régler l'avance de l'insert plus tôt ; vérifier le degré d'affûtage et la vitesse ; contrôler l'alimentation en liquide de refroidissement |
| Les éclats heurtent et endommagent le bord | Le sens d'enlèvement des copeaux est incorrect ; le brise-copeaux est trop restrictif ; forte résistance lors du contact entre l'outil et la pièce. | Remplacer le brise-copeaux ; régler l'angle du porte-outil ou le débit de liquide de refroidissement ; réduire l'enroulement excessif |
| La forme du copeau varie selon la pièce | Profondeur de coupe variable ; variation de l'angle d'attaque ; éléments interrompus ; variation du matériau | Utilisez une géométrie à plage plus large ; stabilisez la profondeur de coupe ; programmez des passes distinctes si nécessaire |
| Forces de coupe élevées ou charge sur la broche | Géométrie trop grossière ; surface de contact ou affûtage trop importants ; avance ou profondeur excessives | Choisissez une géométrie plus favorable ; réduisez les paramètres de coupe ; vérifiez la hauteur du centre et l'alignement du porte-outil |
| Des vibrations apparaissent après le remplacement des plaquettes | La nouvelle géométrie génère des forces plus importantes ; le rayon du nez est trop grand ; une arête ou un réglage n'est pas pris en charge | Utiliser une géométrie nécessitant moins de force ; réduire le porte-à-faux ; améliorer le serrage ; vérifier le rayon de l'arête avant et le sens de coupe |
Ordre recommandé pour le dépannage
Lorsque les puces ne se cassent pas correctement, vérifiez les variables dans l'ordre suivant :
- Vérifiez la désignation complète de la plaquette et du brise-copeaux.
- Vérifiez que l'avance et la profondeur de coupe se situent dans les limites indiquées dans le catalogue.
- Vérifiez le matériau et la dureté de la pièce à usiner.
- Vérifiez que le tranchant ne présente pas de traces d'usure ou d'accumulation de matière.
- Vérifiez l'orientation du support, la hauteur au centre et l'angle d'entrée.
- Vérifiez la pression et le sens d'écoulement du liquide de refroidissement.
- Vérifier la stabilité de la machine et du système de serrage.
- Ne modifiez la géométrie du brise-copeaux qu’après avoir bien compris les conditions ci-dessus.
- Modifiez la nuance de l'insert si l'usure, la résistance à la chaleur ou la ténacité des arêtes constituent le véritable facteur limitant.
- Consignez les paramètres qui ont donné de bons résultats en vue d'une future production.
Les plaquettes de fraisage sont-elles également équipées de brise-copeaux ?
Oui, même si les fabricants de fraiseuses utilisent souvent le terme plus général insérer la géométrie plutôt que de considérer le brise-copeaux comme un élément distinct.
Lors du tournage, l'arête de coupe peut rester en contact permanent avec la pièce, c'est pourquoi la maîtrise de l'évacuation continue des copeaux constitue une préoccupation majeure.
En fraisage :
- la coupe est interrompue ;
- l'épaisseur de l'ébréchure varie au moment où la dent pénètre dans le matériau et en ressort ;
- les copeaux se détachent souvent naturellement dès que l'arête de coupe quitte la pièce ;
- L'évacuation des copeaux, la force de coupe et la résistance des arêtes peuvent s'avérer plus importantes que la rupture d'un copeau continu.
La géométrie de la face supérieure d'une plaquette de fraisage continue d'influencer :
- angle de dévers effectif ;
- force de coupe ;
- flux de puces ;
- résistance au bord renforcé ;
- résistance des arêtes ;
- finition de surface.
Les géométries de fraisage sont généralement classées en catégories telles que :
- géométrie en aluminium ou en métal non ferreux ;
- géométrie de coupe légère ;
- géométrie générale ;
- géométrie renforcée.
Lors du choix d'un plaquette de fraisage géométrie, utilisation :
- avance par dent,
fz; - profondeur de coupe axiale,
ap; - largeur radiale de coupe,
ae; - angle d'entrée de la fraise ;
- diamètre de la fraise ;
- nombre de dents en prise ;
- stabilité de la machine.
N'appliquez pas directement un tableau de brise-copeaux de tournage à un plaquette de fraisage.
[Lien interne : Comment choisir les plaquettes de fraisage adaptées]
[Lien interne : Plaquettes de fraisage par application]
Informations nécessaires pour choisir le brise-copeaux adapté
Lorsque vous demandez à un fournisseur de vous recommander un insert, ne vous contentez pas de lui fournir le code ISO de base.
Envoyer :
- indiquer la référence complète de l'insert actuel ;
- indiquer le nom du fabricant, s'il est connu ;
- désignation du porte-outil ;
- opération d'usinage externe, interne, de face, de profilage ou de rainurage ;
- le matériau de la pièce et sa nuance exacte ;
- dureté de la pièce ;
- profondeur de coupe ;
- avance par tour ;
- vitesse de coupe ;
- coupe continue ou intermittente ;
- réfrigérant à sec, à circulation ou à haute pression ;
- forme actuelle de la puce ;
- mode d'usure ou de défaillance actuel ;
- état de surface requis ;
- des photos de l'insert, du porte-outil, de la pièce à usiner et des copeaux ;
- quantité requise.
Une photo des puces est souvent plus utile qu'une simple remarque du type “ l'insert ne fonctionne pas ”.”
Questions fréquemment posées
Un brise-copeaux se résume-t-il à une simple rainure sur la plaquette ?
Non. Dans la conception pratique des plaquettes, le brise-copeaux fait partie intégrante d'une géométrie complète de la lame de coupe qui comprend la face de coupe, la face de dépouille, le chanfrein et la préparation de l'arête de coupe.
Est-ce que toutes les plaquettes en carbure sont équipées d'un brise-copeaux ?
Non. Certaines plaquettes présentent des faces de coupe plates ou des caractéristiques de formation de copeaux très faibles. Elles peuvent convenir aux matériaux produisant naturellement des copeaux courts, aux coupes intermittentes intensives ou aux applications où la résistance des arêtes est primordiale.
Les codes des brise-copeaux sont-ils normalisés ?
Non. La partie « ISO » de la désignation de l’insert normalise des caractéristiques telles que la forme, le jeu, la tolérance, la taille et le rayon de l’extrémité. Les suffixes relatifs aux brise-copeaux et les noms de géométries sont généralement propres à chaque fabricant.
Quel brise-copeaux faut-il utiliser pour la finition ?
Utilisez une géométrie de finition adaptée au matériau réel de la pièce à usiner ainsi qu’à l’avance et à la profondeur de coupe prévues. Elle présente généralement un arête de coupe plus tranchante et des forces de coupe plus faibles qu’une géométrie d’ébauche.
Quel brise-copeaux est le plus adapté au tournage général ?
Une géométrie standard ou polyvalente constitue généralement le premier choix pour un tournage stable à charge moyenne. Les caractéristiques indiquées dans le catalogue doivent toutefois correspondre à l'avance et à la profondeur de coupe réelles.
Pourquoi mon insert produit-il des copeaux longs et filandreux ?
Parmi les causes courantes, on peut citer une avance inférieure à la plage minimale du brise-copeaux, une profondeur de coupe trop faible, une géométrie trop ouverte, un angle d'attaque incorrect ou une direction de refroidissement inadaptée.
L'augmentation de l'avance peut-elle améliorer le bris des copeaux ?
Oui. Une avance plus élevée produit un copeau plus épais qui peut s'engager plus efficacement dans le brise-copeaux. L'avance doit rester dans les limites fixées par la plaquette, la nuance, la machine et le composant.
Les jetons très petits sont-ils toujours meilleurs ?
Non. Des copeaux extrêmement courts ou fragmentés peuvent indiquer un retenue excessive des copeaux et une charge élevée sur l'arête de coupe.
Une même forme de plaquette peut-elle être équipée de différents brise-copeaux ?
Oui. CNMG, WNMG, CCMT, les gammes DCMT et autres familles de plaquettes sont disponibles avec plusieurs types de brise-copeaux adaptés à différents matériaux et plages d'usinage.
Le brise-copeaux a-t-il une incidence sur l'état de surface ?
Oui. Cela influe sur la force de coupe, la direction des copeaux, le tranchant de l'arête de coupe et le fait que les copeaux entrent ou non en contact avec la surface usinée. Cependant, le rayon de l'embout, l'avance, le faux-rond, les vibrations et l'usure de la plaquette ont également une incidence sur l'état de surface.
Dois-je changer d'abord le brise-copeaux ou la nuance de la plaquette ?
Changez le brise-copeaux lorsque le problème principal concerne la formation des copeaux, la force de coupe ou la plage géométrique. Choisissez une nouvelle nuance lorsque le problème principal concerne la résistance à l'usure, la résistance à la chaleur ou la ténacité. Dans de nombreux cas, ces deux éléments doivent être sélectionnés pour former une combinaison adaptée.
Les plaquettes de fraisage ont-elles besoin de brise-copeaux ?
Les plaquettes de fraisage sont dotées de géométries de pointe qui remplissent pour la plupart les mêmes fonctions. Elles doivent toutefois être choisies à partir de tableaux spécifiques au fraisage, en tenant compte de l'avance par dent, de la profondeur axiale et de l'engagement radial.
Liste de contrôle pour la sélection finale
Avant de commander un insert, veuillez vérifier les points suivants :
- la géométrie est adaptée au matériau de la pièce ;
- la géométrie est adaptée à la finition, à la coupe moyenne ou à l'ébauche ;
- l'avance et la profondeur de coupe se situent dans les limites de sa carte de contrôle des copeaux ;
- la préparation du bord est suffisamment solide pour la coupe ;
- la qualité de l'insert répond aux exigences en matière de résistance à la chaleur, d'usure et de stabilité ;
- l'angle du porte-outil et le rayon de la pointe favorisent l'obtention de la forme de copeau souhaitée ;
- le liquide de refroidissement puisse atteindre la zone de coupe ;
- Le suffixe de l'insert a été vérifié dans le catalogue du fabricant correspondant.
L'objectif n'est pas de fabriquer la puce la plus petite possible.
L'objectif est de parvenir à un équilibre stable entre :
- formation contrôlée de puces ;
- des efforts de coupe maîtrisables ;
- une résistance adéquate au niveau du tranchant ;
- durée de vie acceptable de l'outil ;
- une qualité de surface fiable ;
- évacuation sûre des copeaux.
Vous avez besoin d'aide pour choisir un brise-copeaux adapté à une opération de tournage existante ? Envoyez-nous le code complet de la plaquette, le modèle du porte-outil, le matériau de la pièce, les paramètres de coupe ainsi qu'une photo des copeaux afin que nous puissions vérifier la compatibilité et la géométrie.
