Dans la course au fraisage du titane avec les outils ISCAR

Le titane, matière émergente dans l’industrie aéronautique notamment, offre une incomparable résistance à la corrosion et un incroyable ratio force/poids. La production de pièces de structure complexes en titane, plus résistantes et plus légères, garantit ainsi performance et fiabilité tout en réduisant de manière significative la masse des composants.

Le titane, pur ou en alliages, reste cependant une matière particulièrement difficile à usiner. En termes de propriétés métallurgiques, il existe plusieurs groupes de titane : le titane pur (non allié), α-, β-, α-β- et d’autres alliages. Son usinage est ainsi parfois comparé à celui de l’acier inoxydable austénitique, ce qui s’avère vrai pour le titane pur mais totalement faux lorsqu’on parle des alliages traités α-β- et plus particulièrement β-.

Le taux d’usinabilité dépend essentiellement du type de titane et du traitement appliqué. Pour le titane recuit TiAl6V4, il est de 35 à 40% inférieur à celui de l’acier inoxydable recuit AISI 304. Cependant, sur une base 100 pour un titane classique, le titane appelé “triple 5” (5-5-5-3), principal cassetête de nombreux ateliers de production, présente des caractéristiques d’usinabilité deux fois plus complexes.

Les fabricants de machines-outils poursuivent les développements afin d’améliorer davantage encore l’usinage du titane. Les équipements de dernière génération permettent des stratégies de production plus élaborées et plus efficaces. L’optimisation de leur potentiel est le facteur déterminant d’un process d’usinage performant, avec l’outil comme élément majeur de l’amélioration de la productivité. Compte tenu de son faible pouvoir de conductivité, le principal problème de l’usinage du titane est la production de chaleur qui se retrouve transférée sur l’arête de coupe de l’outil. A l’inverse de l’acier, le titane offre une certaine élasticité propice aux vibrations sources de problèmes au niveau de la finition et de la précision.

Pour un fraisage optimal du titane

Les fabricants d’outils coupants concentrent leurs efforts sur la conception d’outils de plus en plus performants dans le titane. L’une des exigences à prendre en compte est incontestablement le volume de matière nécessaire à l’usinage car, au final, la pièce représente jusqu’à seulement 10% de ce volume. La plupart du temps, celle-ci nécessite des opérations de fraisage pour la réalisation de cavités, de poches et de nervures. Chaque nouvel outil proposé déclenche ainsi la curiosité des acteurs techniques.

La matière de l’outil coupant est également un élément essentiel de son succès, notamment dans les matières difficiles à usiner comme le titane. ISCAR a ainsi développé l’IC840, une « nouvelle » nuance carbure, nouvelle par son substrat carbure cémenté et par son revêtement PVD dur. La nuance carbure est ainsi hautement résistante aux chocs thermiques, le revêtement couleur bronze accroît la résistance à l’oxydation et à l’écaillage, tandis que le traitement post-revêtement améliore la ténacité globale. Cette avantageuse combinaison déploie toutes ses facultés dans le fraisage du titane.

Pour un fraisage optimal, ISCAR recommande les fraises hérissons à plaquettes indexables, dédiées à l’ébauche de poches profondes, cavités et bords larges, comme l’HELITANG H490 avec plaquettes à serrage tangentiel, la MILLSHRED P290 avec plaquettes à arêtes segmentées pour limiter les vibrations ou encore l’HELITANG FIN, fraises hérissons à plaquettes tangentielles spécialement conçues pour la semi-finition.

Rigidité dynamique et résistance anti-vibration

En complément, ISCAR propose la gamme HELIQUAD, à savoir de nouvelles fraises hérissons dotées de plaquettes carrées non-réversibles, à serrage radial. Pourquoi ISCAR, toujours à la pointe de l’innovation, a-t-il équipé ses outils de simples plaquettes carrées ? La simplicité trompeuse de ces nouvelles fraises cache une conception nettement améliorée en termes de rigidité dynamique et de résistance anti-vibration. Le serrage radial des plaquettes permet la réalisation de goujures de grand volume qui assure une évacuation fluide des copeaux.

Cette nouvelle fraise hérisson HELIQUAD garantit d’excellents résultats avec un état de surface quasi identique à celui obtenu en semi-finition.

L’entreprise propose également la gamme de fraises en bout en carbure monobloc TI-TURBO dans une plage de diamètres de 6 à 20 mm, spécialement conçues pour les opérations de finition et le rainurage trochoïdal grandes vitesses. Cette technique se caractérise par de petites largeurs et de grandes profondeurs de coupe combinées à une trajectoire curviligne de l’outil qui “tranche” littéralement le métal. L’angle d’attaque est faible et produit des copeaux particulièrement fins. Ce qui entraîne une diminution significative de chaleur sur l’outil. Les fraises en bout TI-TURBO, brevetées, possèdent 7 ou 9 dents à pas variables (identiques à celles de la CHATTERFREE), résistantes aux vibrations.

La gamme d’outils polyvalents MULTI-MASTER ISCAR avec têtes de fraisage interchangeables en carbure monobloc a récemment été complétée par de nouvelles têtes grandes avances à 6 dents avec canaux d’arrosage. Le substrat micro-grains de ces têtes, protégé par un revêtement AL-TEC, leur garantit une excellente résistance à l’usure et à la ténacité, pour des opérations d’ébauche plus performantes et plus rapides.

N° 89 Mai 2017