Comment éliminer les bavures après usinage ?

La présence de bavures réduit non seulement la précision d'usinage et la qualité de surface des pièces, mais aussi les performances des produits, pouvant même provoquer des accidents. L'ébavurage est souvent utilisé pour remédier à ce problème. Cependant, il s'agit d'un processus improductif qui, en plus d'augmenter les coûts de production et d'allonger les cycles de fabrication, peut entraîner, en cas d'élimination incorrecte des bavures, la mise au rebut de produits et des pertes financières.

1. Principaux types de bavures en fraisage en bout

Selon le système de classification des bavures de l'outil de coupe en fonction du mouvement de coupe, les bavures générées lors du fraisage en bout se répartissent principalement en cinq types : les bavures sur les deux côtés de l'arête principale, les bavures sur la découpe latérale, les bavures sur la découpe inférieure et les bavures dans le sens d'avance de la découpe et de la sortie.

De manière générale, les bavures générées dans le sens de coupe du bord inférieur sont plus grandes et plus difficiles à éliminer que les autres. Selon leur taille et leur forme, on distingue trois types de bavures générées dans le sens de coupe du bord inférieur lors du fraisage : les bavures de type I (plus grandes, difficiles à éliminer et plus coûteuses), les bavures de type II (plus petites, inutiles ou plus faciles à éliminer) et les bavures de type III, également appelées bavures négatives.

Principaux facteurs influençant la formation de bavures lors du fraisage en bout

La formation de bavures est un processus de déformation des matériaux très complexe. Elle est directement influencée par de nombreux facteurs, notamment les propriétés du matériau de la pièce, sa géométrie, le traitement de surface, la géométrie de l'outil, la trajectoire de coupe, l'usure de l'outil, les paramètres de coupe et le type de lubrifiant de coupe. La figure 3 présente un schéma synoptique des facteurs influençant la formation de bavures lors du fraisage. Dans des conditions de fraisage spécifiques, la forme et la taille des bavures dépendent de l'effet combiné de ces facteurs, mais l'impact de chacun sur leur formation varie.

(1). Entrée/sortie de l'outil

De manière générale, les bavures produites lorsqu'un outil sort d'une pièce sont plus importantes que celles produites lorsque l'outil pénètre dans la pièce.

(2). Angle de découpe du plan

L'angle de coupe plane influence considérablement la formation de bavures dans le sens de coupe de l'arête de fond. Cet angle est défini comme l'angle entre la direction de la vitesse de coupe (vecteur composé de la vitesse de l'outil et de l'avance) en un point de l'arête de coupe, à la sortie de celle-ci de la face de la pièce, et la direction de cette face, dans un plan perpendiculaire à l'axe de la fraise. La direction de la face de la pièce s'étend du point d'entrée de l'outil à son point de sortie. Comme illustré sur la figure 5, Ψ représente l'angle de coupe plane, compris entre 0° et 180°.

Les résultats des tests montrent que la hauteur des bavures varie en fonction de la profondeur de passe, passant de bavures de type I à des bavures de type II lorsque la profondeur de passe augmente. La profondeur de fraisage minimale produisant des bavures de type II est généralement appelée profondeur de coupe critique, notée dcr.

Plus l'angle de coupe est grand, plus la profondeur de coupe critique est importante. Lorsque cet angle dépasse 120°, les bavures de type I s'agrandissent et la profondeur de coupe critique pour la transition vers les bavures de type II augmente également. Par conséquent, un angle de coupe plus petit favorise la formation de bavures de type II. En effet, un angle Ψ plus petit accroît la rigidité relative de la surface d'extrémité, ce qui réduit la probabilité de formation de bavures.

L'amplitude et la direction de l'avance influencent l'amplitude et la direction de la vitesse composite v, ce qui influe sur l'angle de coupe et la formation de bavures. Par conséquent, une avance plus importante et un Ψ plus faible réduisent l'angle de décalage α entre le bord de sortie et la surface d'extrémité, et sont donc plus efficaces pour limiter la formation de bavures importantes.

(3). Séquence de sortie de l'infobulle (EOS)

Lors du fraisage en bout, la taille des bavures est largement déterminée par l'ordre de sortie de l'outil. L'ordre de sortie est identique, mais les matériaux plastiques produisent des bavures plus importantes que les matériaux fragiles, pour une même séquence de sortie. Cette séquence est influencée non seulement par la géométrie de l'outil, mais aussi par l'avance, la profondeur de passe, la géométrie de la pièce et les conditions de coupe. La formation des bavures résulte donc d'une combinaison de facteurs.

(4) Influence d'autres facteurs

① Les paramètres de fraisage, la température et l'environnement de coupe influent également sur la formation de bavures. L'influence de certains facteurs clés, comme l'avance et la profondeur de passe, est abordée dans la théorie de l'angle de coupe et la théorie de la séquence de sortie de l'outil (EOS), et ne sera pas traitée ici.

② Plus la plasticité du matériau de la pièce est importante, plus la formation de bavures de type I est probable. Lors du fraisage de matériaux fragiles, une vitesse d'avance ou un angle de coupe plus élevés favorisent la formation de bavures de type III (déficientes).

③ Lorsque l'angle entre la face d'extrémité de la pièce et la surface usinée est supérieur à un angle droit, la rigidité du support de la face d'extrémité est augmentée, ce qui peut inhiber la formation de bavures.

④ L'utilisation d'un fluide de fraisage contribue à prolonger la durée de vie de l'outil, à réduire son usure et à lubrifier le processus de fraisage, réduisant ainsi la taille des bavures.

⑤ L'usure de l'outil influe considérablement sur la formation des bavures. Lorsque l'usure atteint un certain seuil, le rayon de courbure du bec de l'outil augmente, ce qui accroît non seulement la taille des bavures à la sortie de l'outil, mais génère également des bavures de type III à l'entrée. Le mécanisme sous-jacent nécessite des recherches complémentaires.

⑥ D'autres facteurs, comme le matériau de l'outil, influent également sur la formation de bavures. Dans les mêmes conditions de coupe, les outils diamantés sont plus efficaces que les autres outils pour limiter la formation de bavures.

Méthodes de base pour le contrôle de la formation des bavures de fraisage

La formation de bavures en fraisage est influencée par divers facteurs, notamment le procédé de fraisage, la structure de la pièce et la géométrie de l'outil. Pour réduire ces bavures, il est nécessaire d'adopter plusieurs approches afin de contrôler et de minimiser leur formation.

(1) Conception structurelle raisonnable

La formation de bavures est fortement influencée par la structure de la pièce. Différentes structures peuvent engendrer des variations importantes dans la forme et la taille des bavures sur le bord fini. Si le matériau et le traitement de surface de la pièce sont prédéterminés, sa géométrie et la forme de son bord deviennent alors des facteurs déterminants pour la formation des bavures.

(2) Séquence de traitement appropriée

La séquence d'usinage influe également sur la forme et la taille des bavures de fraisage. Des formes et des tailles de bavures différentes engendrent des charges de travail d'ébavurage et des coûts associés différents. Par conséquent, le choix d'une séquence d'usinage appropriée constitue un moyen efficace de réduire les coûts d'ébavurage.

(3) Éviter la sortie de l'outil

Éviter la sortie de l'outil est un moyen efficace de prévenir la formation de bavures, car cette sortie est le principal facteur de formation de bavures dans le sens de la coupe. Généralement, les bavures générées lorsque la fraise sort de la pièce sont plus importantes que celles générées lorsqu'elle y pénètre sont plus petites. Par conséquent, la sortie de l'outil doit être minimisée pendant l'usinage.

(4) Sélection d'une trajectoire d'outil appropriée

Lorsque l'angle de coupe est inférieur à une certaine valeur, la taille de la bavure est réduite. Cet angle peut être ajusté en modifiant la largeur de fraisage, la vitesse d'avance (en valeur absolue et en direction) et la vitesse de rotation (en valeur absolue et en direction). Par conséquent, le choix d'une trajectoire d'outil appropriée permet d'éviter les bavures en forme de I.

(5) Sélection des paramètres appropriés du processus de fraisage

Les paramètres de fraisage (tels que l'avance par dent, la largeur et la profondeur de passe, ainsi que la géométrie de l'outil) influent sur la formation des bavures. Celles-ci sont influencées par de nombreux facteurs, notamment : l'entrée et la sortie de l'outil, l'angle de coupe, la séquence de sortie de la pointe et les paramètres de fraisage. La forme et la taille finales de la bavure résultent de l'effet combiné de ces facteurs.