Le liquide de coupe est également communément appelé « liquide de refroidissement ». Dans le processus de traitement des métaux, en plus des fonctions de lubrification, de refroidissement, d'élimination des copeaux et de prévention de la rouille, il possède également des fonctions anti-mousse, respectueuses de l'environnement et antibactériennes. Le choix du fluide de coupe est lié à la qualité de surface et à la précision du traitement de la pièce, et est également étroitement lié au matériau traité, au processus de traitement et au matériau de l'outil.
1. Matériaux typiques des outils CNC
(1) Acier rapide-
L'acier rapide-est un acier à outils fortement-allié avec une grande quantité d'éléments d'alliage tels que le tungstène (W), le molybdène (Mo), le chrome (Cr) et le vanadium (V). L'acier rapide-a une dureté élevée (62HRC ~ 67HRC) et une résistance à la chaleur, et peut toujours couper à des températures de coupe aussi élevées que 500 degrés ~ 650 degrés ; l'acier rapide -a une résistance élevée (la résistance à la flexion est 2 à 3 fois celle du carbure cémenté général et 5 à 6 fois celle de la céramique) et une bonne ténacité, et peut être utilisé dans des situations d'impact et de vibration ; il peut être utilisé pour traiter une large gamme de matériaux tels que les métaux non-ferreux, l'acier de construction, la fonte et les alliages-à haute température. L'acier rapide-a une bonne aptitude au traitement et est facile à affûter. Il convient à la fabrication de divers types d'outils, notamment à la fabrication d'outils aux formes complexes tels que des forets, des broches, des outils de formage, des outils à engrenages, etc.
Selon les performances de coupe, l'acier rapide-peut être divisé en acier rapide-ordinaire et en acier rapide-haute performance- ; selon le processus de fabrication, il peut être divisé en fonte d'acier rapide-et en acier rapide de métallurgie des poudres-.
(2) Carbure cémenté
Le carbure cémenté est un produit de métallurgie des poudres fritté dans des conditions de température élevée à l'aide de carbures métalliques réfractaires de haute -dureté (WC, TiC, etc.) et de liants métalliques (Cr, Ni, etc.). La dureté à température ambiante du carbure cémenté atteint 89HRA~93HRA et sa dureté est de 77HRA~85HRA à 760 degrés. Le carbure cémenté peut également être utilisé pour couper à 800 degrés ~ 1 000 degrés. La durée de vie de l'outil est plusieurs à des dizaines de fois supérieure à celle des outils en acier rapide-. Il peut traiter une variété de matériaux, notamment l’acier trempé. Cependant, la résistance et la ténacité du carbure cémenté sont inférieures à celles de l'acier rapide-. Sa résistance aux chocs à température ambiante n'est que de 18 à 130 de celle de l'acier rapide-. Par conséquent, le carbure cémenté a une faible capacité à résister aux vibrations et aux impacts de coupe. Le tableau 1 présente plusieurs types de carbure cémenté.
(3) Outils en céramique
Les outils en céramique ont une dureté élevée, une résistance à l'usure et de bonnes propriétés mécaniques-à haute température. Ils ont une faible affinité avec les métaux, ne se lient pas facilement aux métaux et ont une bonne stabilité chimique. Les outils en céramique sont principalement utilisés dans la coupe de l'acier, de la fonte et de ses alliages ainsi que des matériaux difficiles-à couper-. Ils peuvent être utilisés pour la coupe à ultra-haute vitesse-, la coupe à grande vitesse-et la coupe de matériaux durs.
(4) Outils super durs
Les matériaux extra-durs font référence au diamant artificiel et au nitrure de bore cubique (CBN), ainsi qu'au diamant polycristallin (PCD) et au nitrure de bore cubique polycristallin (PCBN) frittés avec ces poudres et liants.
Les matériaux ultra-durs ont une excellente résistance à l'usure et sont principalement utilisés dans la coupe à grande vitesse-et le traitement de matériaux difficiles-à-couper.
Types courants de liquides de coupe
Pour répondre aux différentes exigences de traitement, il existe de nombreux types de fluides de coupe. Selon leur composition chimique et leur état, ils peuvent être divisés en deux catégories : les fluides de coupe à base d'eau-et les fluides de coupe à base d'huile-. Les fluides de coupe qui sont généralement dilués avec de l'eau sont appelés fluides de coupe à base d'eau-, et les fluides de coupe qui n'ont pas besoin d'être dilués avec de l'eau sont appelés fluides de coupe à base d'huile-. Les fluides de coupe à base d'eau-sont principalement utilisés pour le refroidissement et ont de mauvaises performances de lubrification. Les fluides de coupe à base d'eau-couramment utilisés comprennent : les émulsions antirouille-antirouille, les émulsions lubrifiantes antirouille-, les émulsions extrême pression, les microémulsions, etc. ; Les fluides de coupe à base d'huile-sont principalement utilisés pour la lubrification et ont de mauvais effets de refroidissement et de nettoyage. Les fluides de coupe à base d'huile couramment utilisés comprennent : l'huile minérale pure, l'huile grasse (ou additifs huileux) + l'huile minérale, l'huile de coupe extrême pression inactive, l'huile de coupe extrême pression active, etc. La composition et les caractéristiques d'application de plusieurs fluides de coupe majeurs sont présentées dans le tableau 2.
Sélection raisonnable des fluides de coupe
(1) Outils en acier rapide-
Ce matériau est un acier allié de haute qualité-à base de chrome, nickel, tungstène, molybdène, vanadium (certains contiennent également de l'aluminium). Leur résistance à la chaleur est nettement supérieure à celle de l'acier à outils et la température maximale autorisée peut atteindre 600 degrés. Comparé à d'autres matériaux métalliques et céramiques -résistants aux températures élevées, l'acier rapide-présente une série d'avantages, en particulier il a une ténacité plus élevée, adapté aux pièces aux formes géométriques complexes et au traitement de coupe continu, et l'acier rapide-a une bonne usinabilité et son prix est facilement acceptable.
En raison de la faible dureté rouge des outils en acier rapide-, un liquide de coupe est nécessaire pendant l'utilisation. Lors de la coupe à basse et moyenne vitesse, il est recommandé d'utiliser un liquide de coupe ou une émulsion à base d'huile. Lors de la coupe à grande vitesse, en raison de la génération de chaleur élevée, il est approprié d'utiliser un liquide de coupe à base d'eau-. Si un fluide de coupe à base d'huile-est utilisé, davantage de brouillard d'huile sera généré, polluant l'environnement, et il est facile de provoquer des brûlures de la pièce, de réduire la qualité du traitement et d'augmenter l'usure des outils. De plus, il est recommandé d'utiliser une solution aqueuse extrême pression ou une émulsion extrême pression pour un traitement grossier, ainsi qu'une émulsion extrême pression ou une huile de coupe extrême pression pour un traitement fin afin de réduire la friction, d'améliorer la qualité et la précision de la surface et de prolonger la durée de vie de l'outil.
(2) Outils en carbure cémenté
Le carbure cémenté est composé de carbure de tungstène (WC), de carbure de titane (TiC), de carbure de tantale (TaC) et de 5 à 10 % de cobalt. Sa dureté est bien supérieure à celle de l'acier rapide-. La température de fonctionnement maximale autorisée peut atteindre 1000 degrés. Il présente une excellente résistance à l'usure et peut réduire l'adhérence entre les copeaux lors du traitement des matériaux en acier.
En raison de la bonne dureté rouge des outils en carbure cémenté, lors du traitement de matériaux généraux, la coupe à sec est généralement adoptée sans ajouter de liquide de coupe. Cependant, lors de la coupe à sec, l'échauffement de la pièce est élevée, ce qui la rend sujette à la déformation thermique et affecte la précision de traitement de la pièce. De plus, lors d'une coupe sans lubrifiant, la résistance de coupe est importante, ce qui augmente la consommation électrique et accélère l'usure de l'outil. Les outils en carbure cémenté sont chers, donc d'un point de vue économique, la coupe à sec n'est pas rentable-.
Lors de la sélection du fluide de coupe, la sensibilité du carbure cémenté à la chaleur soudaine doit être prise en compte et l'outil doit être chauffé uniformément autant que possible, sinon cela provoquerait un écaillage. Généralement, les fluides de coupe à base d'huile-ont une mauvaise conductivité thermique et sont moins susceptibles de provoquer un refroidissement soudain de l'outil que les fluides de coupe à base d'eau-. Par conséquent, des fluides de coupe à base d'huile-contenant des-additifs anti-usure sont généralement utilisés. Lorsque vous utilisez des liquides de coupe pour couper, il est important de refroidir l'outil uniformément. Il est préférable de pré-refroidir l'outil avant de commencer la découpe. Pour une coupe à grande vitesse-, un grand débit de liquide de coupe doit être utilisé pour pulvériser la zone de coupe afin d'éviter un échauffement inégal de l'outil et un écaillage de la lame. Cela peut également réduire la pollution par les fumées d’huile causée par l’évaporation due à une température excessive.
(3) Outils de coupe en céramique
Ce matériau est composé d'alumine, de métal et de carbure frittés à haute température. Sa résistance à l'usure à haute température-est meilleure que celle du carbure cémenté, c'est pourquoi la coupe à sec est généralement utilisée. Afin d'assurer un refroidissement uniforme et d'éviter des températures excessives, des fluides de coupe à base d'eau-sont également souvent utilisés, mais il est préférable de les verser continuellement et complètement sans interruption.
(4) Outils de coupe diamantés
Il a une dureté extrêmement élevée et est généralement utilisé pour la coupe à sec. Pour éviter les températures excessives, comme pour les matériaux céramiques, des fluides de coupe à base d'eau-sont utilisés dans de nombreux cas.
Conclusion
Une sélection raisonnable du fluide de coupe en fonction des différents matériaux de l'outil peut non seulement améliorer la qualité de surface et la précision d'usinage de la pièce, mais également réduire la déformation thermique de la pièce et l'usure de l'outil, améliorer la durabilité de l'outil, réduire les coûts de production et améliorer l'efficacité de la production. Il convient donc d’y prêter attention lors de la production.
