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8 AERONAUTIQUE UNE EXPERTISE PIONNIERE Le titane est un matériau difficile à usiner. Du fait de sa faible conductivité thermique (huit fois moindre que celle de l’acier), la chaleur de l’usinage se concentre principalement au niveau de l’arête de coupe. L’angle de cisaillement formé à l’avant de l’arête de coupe génère des forces importantes sur l’outil. De plus, aux hautes températures, le titane a une forte tendance à former des arêtes rapportées et à provoquer des réactions chimiques avec les matières de coupe, ce qui entraîne une usure accrue et la destruction rapide de l’outil. Le titane étant plus résilient que l’acier, il provoque aussi le broutage et des problèmes de perçage et de taraudage. Les machines destinées à l’usinage du titane doivent donc posséder des caractéristiques particulières: une structure rigide et une bonne capacité d’amortissement, une broche rigide développant un couple important, un grand débit d’arrosage et un bon système d’évacuation des copeaux. MAKINO T4: maîtriser le défi du titane Makino a rapidement relevé le défi du titane en proposant une solution rentable pour son usinage. L’un des aspects de cette rentabilité est le débit d’enlèvement de copeaux, et sur ce point le dernier modèle de la famille Makino, le MAKINO T4, réalise la performance impressionnante de 500 cm 3 / min. Si ce chiffre semble modeste par rapport aux débits réalisés dans l’aluminium, il suffit de le comparer aux débits usuels dans le titane, qui tournent autour de 100 cm 3 /min. Le MAKINO T4 hausse l’usinage du titane à un niveau nettement supérieur – et ce, pour des pièces de 4 000 mm x 2 000 mm x 700 mm. La machine est dotée d’équipements de pointe comme le système de guidage par 18 lardons coniques, destiné à maintenir une grande précision, le système de guidage à compensation de la charge, dit «semi-floating», mis au point par Makino pour assurer un excellent amortissement, une broche HSK-A 125 à haute puissance, ultracompacte, délivrant un couple élevé, un chariot porte-broche très rigide et compact intégrant un axe A commandé par un double engrenage, et un système d’arrosage qui combine haute pression (jusqu’à 80 bar) et haut débit (jusqu’à 200 l/min). Cette solution d’arrosage unique résout le problème d’échauffement de l’arête de coupe et de l’outil. Les fonctionnalités uniques de Makino pour l’usinage du titane Vibrations d’usinage réduites et amorties Broche c.a. à haute rigidité Refroidissement efficace de la pointe de l’outil Arrosage à haute pression et haut débit Usinage très efficace du TI Haute précision Système de stabilisation thermique et compensation des erreurs volumétriques Contrôle de la fréquence de l’outil de coupe Outil spécial Train d’atterrissage: le MAKINO T4 est dimensionné pour des pièces en titane de 4 000 mm x 2 000 mm x 700 mm Guidage stable à grande vitesse grâce au «semi-floating slide system»
USINAGE EFFICACE: UNE ÉTUDE DE CAS Une étude de cas menée par Makino avec une pièce aéronautique de 3 200 mm x 120 mm x 100 mm, usinée sur un MAKINO T4, démontre les gains d’efficacité réalisables dans l’usinage du titane. Jusqu’à présent, pour enlever les 30 000 cm 3 de métal (80 %) nécessaires pour créer la pièce finie, l’usinage durait environ 45 heures. Il fallait 15 heures pour l’ébauche (une heure à 100 cm 3 /min et 14 heures à 20 cm 3 /min) et encore 30 heures pour la finition à un débit moyen de 3,3 cm 3 / min. Makino s’est lancé le défi de ramener la durée d’usinage totale de 45 heures à un peu plus de 10 heures. Il y est parvenu en réduisant le temps d’ébauche à environ 3 heures et la finition à un peu plus de 7 heures. Les tableaux ci-dessous récapitulent les principaux paramètres. Ebauche Matériau: Ti-6Al-4V Machine: MAKINO T4 Outil: fraise à plaquettes Ø 80 mm Dents: 5 ae (Rd): 52 mm ap (Ad): 78,4 mm Vitesse de coupe: 61,6 m/min Avance: 123 mm/min Débit d’arrosage: 200 l/min Pression d’arrosage: 70 bar Charge broche: 91 % Débit d’enlèvement de matière: 500 cm 3 /min Un débit d’enlèvement de copeaux de 500 cm3 /min est désormais réalisable dans le titane PRECISELY FÉVRIER 2009 Efficacité améliorée pour l’usinage du titane 15 h 30 h 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Durée d’usinage (h) ébauche finition Super fraise multi-coupe Matériau: Ti-6Al-4V Machine: MAKINO T4 Outil: fraise en carbure monobloc Ø 25 mm Dents: 10 ae(Rd): 0.5 mm ap(Ad): 25 mm Vitesse de coupe: 120 m/min Avance: 1 100 mm/min Pression d’arrosage: 70 bar Débit d’arrosage: 200 l/min Débit d’enlèvement de matière: 14 cm 3 /min 9
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