Les machines CNC et les fabricants d'outils et de matrices utilisent un acier trempé ou un matériau abrasif pour couper et façonner un autre matériau plus tendre. Un outil en acier trempé sculpte et façonne ainsi des pièces en acier rapide ordinaire, en laiton ou en bronze. Plus la dureté du matériau usiné augmente, plus l'outil doit être dur. L'outil de coupe le plus efficace est celui qui reste affûté le plus longtemps. Or, la durée pendant laquelle un outil conserve son tranchant dépend de plusieurs facteurs essentiels.
Usinabilité du matériau
La première caractéristique qui détermine la durée de vie d'un outil de coupe est l'usinabilité du matériau qu'il travaille. L'usinabilité désigne la capacité d'un matériau à être coupé et façonné par un outil de coupe.
Les matériaux tendres, comme le cuivre, le bronze, le laiton ou l'aluminium, se travaillent facilement. Ces matériaux présentent une densité et un point de fusion inférieurs à ceux de l'acier rapide ou trempé. Ainsi, tel un couteau chaud dans le beurre, les outils qui coupent des matériaux tendres conservent leur tranchant plus longtemps.
À mesure que la dureté du matériau usiné augmente, l'outil nécessite des réaffûtages fréquents. La friction entre l'outil et le matériau usiné agit comme du papier de verre sur le tranchant et use progressivement le fil de l'outil.
Composition de l'outil de coupe
La composition de l'outil de coupe influence également la durée pendant laquelle il conserve son tranchant. Les matériaux plus durs coûtent généralement plus cher à l'achat, ce qui oblige les fabricants à trouver un équilibre entre le coût de l'outil et sa durée de vie attendue.
L'acier rapide constitue un outil adapté pour l'usinage des métaux tendres. Pour les aciers plus durs, il faut recourir à l'acier trempé, à l'acier inoxydable ou à l'acier à haute teneur en carbone (carbure). Les outils céramiques et les têtes de coupe en titane sont quant à eux conçus pour fraiser les aciers trempés et les carbures.
Vitesse de coupe et lubrification
La friction détruit le tranchant de l'outil de coupe en générant de la chaleur qui arrache littéralement des atomes à la surface de l'outil. À mesure que le matériau s'use, l'outil devient émoussé et perd sa capacité à fraiser ou façonner d'autres matériaux.
Les outils de coupe sont généralement lubrifiés à l'huile ou à l'eau pendant le processus d'usinage. Les lubrifiants servent à réduire la chaleur et, par conséquent, à prolonger la durée de vie des outils.
La vitesse de rotation de l'outil influence également sa longévité. Certains matériaux s'usinent bien à basse vitesse, tandis que d'autres exigent un fraisage à haute vitesse. Plus l'outil tourne vite, plus il génère de friction. Pour tirer le meilleur parti des outils de coupe, les opérateurs doivent donc adapter la vitesse de rotation aux spécifications de coupe optimales de chaque matériau.
Taux d'avance
Les outils de fraisage sont conçus pour tourner à grande vitesse, en retirant une petite quantité de matière à chaque passage ou rotation. Si le matériau est introduit trop rapidement dans l'outil, son usure s'accélère, car l'outil peine à couper davantage de matière à chaque passage. L'outil ralenti crée alors plus de friction, ce qui émousse prématurément le tranchant.
Pour illustrer ce phénomène, imaginez la différence entre couper une fine lamelle de bois sur le bord extérieur d'une branche avec un couteau de poche, ou tenter de trancher une planche d'un pouce d'épaisseur avec le même couteau. Cette dernière opération demande bien plus d'efforts à la lame comme au bûcheron.
Lorsque l'outil de coupe doit accomplir plus de travail à chaque révolution, il perd son tranchant plus rapidement, car il travaille plus intensément qu'à un rythme d'avance lent et régulier. Une avance maîtrisée et constante reste donc la clé d'une usure minimale et d'une productivité optimale.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/remodeling-tools-equipment/1007126371.html