1. Sélectionnez les paramètres géométriques de l'outil
Lors de l'usinage de l'acier inoxydable, la géométrie de la partie coupante de l'outil doit généralement être prise en compte dès le choix de l'angle de dépouille et de l'angle de dépouille. Le choix de l'angle de dépouille dépend de facteurs tels que le profil de la goujure, la présence ou l'absence de chanfrein et l'angle d'inclinaison (positif ou négatif) de la lame. Quel que soit l'outil, un angle de dépouille important est nécessaire pour l'usinage de l'acier inoxydable. Augmenter l'angle de dépouille permet de réduire la résistance rencontrée lors de la coupe et de l'évacuation des copeaux. Le choix de l'angle de dépouille est moins strict, mais il ne doit pas être trop faible. Un angle de dépouille trop faible engendre un frottement important avec la surface de la pièce, ce qui aggrave la rugosité de la surface usinée et accélère l'usure de l'outil. De plus, ce frottement important accentue le durcissement de la surface de l'acier inoxydable. À l'inverse, un angle de dépouille trop important réduit l'angle de coupe, diminue la résistance du tranchant et accélère l'usure de l'outil. En règle générale, l'angle de dépouille doit être sensiblement plus grand que lors du traitement de l'acier au carbone ordinaire.
Le choix de l'angle de dépouille : Du point de vue de la génération et de la dissipation de chaleur lors de la coupe, augmenter l'angle de dépouille permet de réduire la génération de chaleur et d'éviter une température de coupe excessive. Cependant, un angle de dépouille trop important diminue le volume de dissipation thermique de la pointe de l'outil, ce qui entraîne une élévation de la température de coupe. À l'inverse, réduire l'angle de dépouille améliore la dissipation thermique de la tête de coupe et peut abaisser la température de coupe. Toutefois, un angle de dépouille trop faible provoque d'importantes déformations et entrave la dissipation de la chaleur générée. En pratique, un angle de dépouille compris entre 15° et 20° est optimal.
Lors du choix de l'angle de dépouille pour l'ébauche, la résistance du tranchant des outils de coupe puissants devant être élevée, un angle de dépouille plus faible doit être sélectionné. En finition, l'usure de l'outil se produit principalement au niveau du tranchant et de la face de dépouille. L'acier inoxydable, matériau sujet à l'écrouissage, est particulièrement sensible au frottement sur la face de dépouille, ce qui influe fortement sur la qualité de surface et l'usure de l'outil. Un angle de dépouille approprié est le suivant : pour l'acier inoxydable austénitique (dureté inférieure à 185 HB), l'angle de dépouille peut être de 6° à 8° ; pour l'usinage de l'acier inoxydable martensitique (dureté supérieure à 250 HB), l'angle de dépouille est de 6° à 8° ; pour l'acier inoxydable martensitique (dureté inférieure à 250 HB), l'angle de dépouille est de 6° à 10°.
Le choix de l'angle d'inclinaison de la lame : La valeur et la direction de l'angle d'inclinaison de la lame déterminent le sens d'évacuation des copeaux. Un angle d'inclinaison de lame approprié se situe généralement entre -10° et 20°. Pour la microfinition du cercle extérieur, le tournage de précision des trous et le rabotage de précision, il convient d'utiliser des outils à forte inclinaison de lame : un angle de 45° à 75° est recommandé.
2. Sélection des matériaux d'outillage
Lors de l'usinage de l'acier inoxydable, le porte-outil doit présenter une résistance et une rigidité suffisantes pour supporter la force de coupe importante et éviter les vibrations et les déformations. Cela implique de choisir un porte-outil de section transversale suffisamment grande et d'utiliser des matériaux à haute résistance, tels que l'acier 45 ou 50 trempé et revenu.
Exigences relatives à la partie coupante de l'outil : Lors de l'usinage de l'acier inoxydable, le matériau de la partie coupante de l'outil doit présenter une résistance à l'usure élevée et conserver ses performances de coupe à haute température. Les matériaux couramment utilisés sont l'acier rapide et le carbure cémenté. L'acier rapide ne conservant ses performances de coupe qu'en dessous de 600 °C, il n'est pas adapté à l'usinage à grande vitesse et convient uniquement à l'usinage de l'acier inoxydable à basse vitesse. Le carbure cémenté, offrant une meilleure résistance à la chaleur et à l'usure que l'acier rapide, est plus adapté à l'usinage de l'acier inoxydable.
Le carbure cémenté se divise en deux catégories : l’alliage tungstène-cobalt (YG) et l’alliage tungstène-cobalt-titane (YT). Les alliages tungstène-cobalt présentent une bonne ténacité. Les outils ainsi fabriqués permettent un angle de coupe plus important et un tranchant plus aiguisé. Les copeaux se déforment facilement pendant la coupe, qui est rapide et nette. Ils adhèrent peu à l’outil. Dans ce cas, l’alliage tungstène-cobalt est plus approprié pour l’usinage de l’acier inoxydable. Il est particulièrement recommandé pour l’ébauche et les coupes intermittentes avec de fortes vibrations. En revanche, il est moins dur et plus cassant que l’alliage tungstène-cobalt-titane, plus difficile à affûter et sujet à l’écaillage. L'alliage tungstène-cobalt-titane possède une meilleure dureté à chaud et est plus résistant à l'usure que l'alliage tungstène-cobalt dans des conditions de haute température, mais il est plus fragile, moins résistant aux chocs et aux vibrations, et est généralement utilisé comme outil pour le tournage fin de l'acier inoxydable.
Les performances de coupe du matériau de l'outil sont liées à sa durabilité et à sa productivité. La facilité de mise en œuvre du matériau influe sur la qualité de fabrication et d'affûtage de l'outil lui-même. Il est conseillé de choisir des matériaux d'outils à haute dureté, bonne adhérence et ténacité, tels que le carbure cémenté YG. Il est préférable d'éviter le carbure cémenté YT, en particulier pour l'usinage de l'acier inoxydable austénitique 1Gr18Ni9Ti. L'alliage dur YT doit être absolument proscrit, car le titane (Ti) présent dans l'acier inoxydable et celui du carbure cémenté de type YT présentent une affinité. Les copeaux peuvent facilement emporter le titane de l'alliage, ce qui accélère l'usure de l'outil. L'expérience montre que l'utilisation des nuances YG532, YG813 et YW2 pour l'usinage de l'acier inoxydable donne de bons résultats.
3. Sélection de la quantité de coupe
Afin de supprimer la formation d'arêtes rapportées et d'épaississements et d'améliorer la qualité de surface, lors de l'usinage avec des outils en carbure cémenté, la quantité de matière est légèrement inférieure à celle du tournage de pièces en acier au carbone classiques, en particulier la vitesse de coupe ne doit pas être trop élevée ; la vitesse de coupe généralement recommandée est Vc = 60 à 80 m/min, la profondeur de coupe est ap = 4 à 7 mm et l'avance est f = 0,15 à 0,6 mm/tr.
4. Exigences relatives à la rugosité de surface de la partie coupante de l'outil
L'amélioration de l'état de surface de la partie coupante de l'outil permet de réduire la résistance à l'évacuation des copeaux et d'accroître la durabilité de l'outil. Lors de l'usinage de l'acier inoxydable, par rapport à l'acier au carbone ordinaire, la profondeur de coupe doit être réduite afin de limiter l'usure de l'outil. Parallèlement, le choix d'un fluide de refroidissement et de lubrification adapté permet de réduire la chaleur et l'effort de coupe, et ainsi de prolonger la durée de vie de l'outil.
Date de publication : 16 novembre 2021
