Nous avons un client allemand spécialisé dans les moules d'injection automobile. Dans son atelier, il dispose d'un centre d'usinage dédié au perçage des trous de plaques d'éjection. La plaque d'éjection a une épaisseur de 65 mm et ils doivent percer plus de 80 trous de 8,1 mm de diamètre.
La tâche semble simple, mais des problèmes n'ont cessé de survenir.
Initialement, ils utilisaient une certaine marque de forets, assez chers, mais les forets se brisaient après seulement une trentaine de trous. Lorsqu'un foret se brisait à l'intérieur, ils devaient utiliser l'électroérosion pour l'enlever, perdant une demi-journée par trou. Ils sont ensuite passés à une autre marque, qui avait une durée de vie plus longue mais une mauvaise évacuation des copeaux—en perçant à 40 mm de profondeur, les copeaux obstruaient les goujures, le couple augmentait brusquement, et crac, le foret se brisait à nouveau.
Ils sont venus nous voir et nous ont demandé si nous pouvions fabriquer un foret spécifiquement pour les plaques d'éjection.
Nous avons examiné leurs conditions de travail : le matériau était du SKD61, dureté HRC42, trous débouchants, refroidissement latéral, vitesse de broche 4500 tr/min, avance 0,08 mm/tour. Quel était le problème ? La conception des goujures du foret standard était trop conservatrice, avec un espace insuffisant pour les copeaux, rendant impossible l'évacuation des copeaux à plus grande profondeur.
Nous avons personnalisé un foret 8,1×61 mm pour eux. La longueur de goujure de 61 mm pouvait percer la plaque de 65 mm en une seule passe, éliminant le besoin de perçage par à-coups. La goujure a été approfondie et élargie, et l'angle d'hélice a été légèrement augmenté pour permettre aux copeaux de s'écouler facilement. L'épaisseur de l'âme était également progressive—plus épaisse près de la pointe pour la résistance, plus mince près de la queue pour créer de l'espace pour les copeaux.
Plus important encore, l'angle de pointe a été réglé à 140°. Pourquoi pas 118° ? Parce que le SKD61 est dur, et une pointe à 118° est trop pointue—l'arête de coupe s'ébrècherait rapidement. Une pointe à 140° est plus émoussée, avec une arête de coupe plus résistante capable de supporter les chocs, et les copeaux sont plus courts et moins susceptibles de s'emmêler.
Ils ont testé le premier lot de 20 forets et ont percé plus de 4 000 trous sans une seule rupture. Ils nous ont appelés pour dire : "Vos forets entrent en douceur, ressortent proprement, et nous apportent la tranquillité d'esprit."
L'industrie de la fabrication de moules peut paraître grossière en surface, mais elle est incroyablement précise.
Un seul moule peut comporter de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de trous. Si un trou de colonne de guidage est décalé, les demi-moules ne se ferment pas correctement ; si un trou de tige d'éjection est bloqué, le produit ne s'éjecte pas ; si un canal de refroidissement est mal aligné, la température du moule ne peut pas être contrôlée. Tout problème avec un trou signifie reprise et perte financière.
Notre usine produit des forets monoblocs en carbure depuis plus d'une décennie, avec des clients dans le monde entier, dont une grande proportion sont des fabricants de moules. Au fil des ans, la plus profonde réalisation que nous avons eue est celle-ci : il n'y a pas de solution universelle dans un atelier de moulage, seulement des problèmes spécifiques et les bons forets pour les résoudre.
Aujourd'hui, sans accumuler le jargon, nous allons discuter de la façon dont les forets monoblocs en carbure sont réellement utilisés dans la fabrication de moules, sur la base des produits que nous avons réellement fabriqués.
Dans les premières années, les usines de moules utilisaient principalement des forets en acier rapide (HSS). À l'époque, la dureté de l'acier à moules n'était pas très élevée—le H13 et le P20 étaient courants, et les forets HSS, après affûtage, pouvaient les traiter.
Maintenant, c'est différent. Les exigences de durée de vie des moules sont de plus en plus élevées, et la dureté de l'acier a généralement augmenté pour atteindre HRC40 et plus, certains aciers pré-trempés atteignant HRC50. Les forets HSS s'usent rapidement et ont une faible efficacité lors de l'usinage de tels matériaux, nécessitant souvent un réaffûtage après seulement quelques trous, échouant complètement à suivre le rythme de la production automatisée.
Les forets monoblocs en carbure ont été développés précisément pour ce défi.
Le carbure est dur, résistant à l'usure et possède une excellente dureté à chaud—il maintient sa dureté même à des températures de coupe de 700 à 800 °C. Cela signifie des vitesses de coupe plus élevées, plus de trous percés et des changements d'outil moins fréquents. Pour un atelier de moulage, cela se traduit directement par une productivité accrue.
Mais les forets que nous fabriquons pour nos clients ne sont jamais de simples produits standard expédiés. Derrière chaque commande se trouve une communication technique visant à résoudre un problème spécifique.
Nous avons une série de forets, tous dotés de goujures hélicoïdales, de doubles listels, d'un angle de pointe à 140° et d'un revêtement TiAlN. Cette fonctionne exceptionnellement bien dans l'usinage de moules pour une raison simple—l'acier à moules est dur, donc le foret doit être dur aussi.
Beaucoup de gens négligent le paramètre de l'angle de pointe, pensant que c'est juste l'angle à la pointe, et que quelques degrés n'ont pas d'importance. En réalité, quelques degrés font une énorme différence dans le comportement d'un foret.
L'angle de pointe à 118° est le type standard à usage général. Il coupe les matériaux souples légèrement et efficacement, mais lorsqu'il rencontre des matériaux durs, il souffre—l'arête de coupe est trop tranchante et sujette à l'écaillage. L'angle de pointe à 140° est significativement plus émoussé que le 118°, avec une arête de coupe plus épaisse et plus résistante. Lors du perçage de matériaux durs comme l'acier à moules, la résistance à la coupe est élevée ; si l'arête de coupe est trop mince, elle s'écaillera rapidement. L'angle de pointe à 140° peut supporter cette force, gardant l'arête stable.
Un autre avantage est le contrôle des copeaux. Percer des matériaux souples avec une pointe à 118° produit des copeaux longs et enroulés qui s'emmêlent facilement autour du foret. La pointe à 140° produit des copeaux relativement plus épais et plus courts, plus faciles à casser et à évacuer. Dans l'usinage de trous profonds, une évacuation fluide des copeaux est primordiale—si les copeaux obstruent les goujures, le foret ne peut pas tourner, ce qui entraîne soit une rupture, soit des rayures sur les parois du trou.
Les forets que nous fabriquons pour les clients ont des diamètres allant de 8,1 mm à 17,1 mm et des longueurs de goujure de 47 mm à 93 mm, tous avec un angle de pointe unifié de 140°, précisément parce que cet angle couvre la majorité des aciers à moules. Qu'il s'agisse d'acier pré-trempé HRC40 ou d'acier trempé HRC50, il peut les traiter.
Parlons maintenant des doubles listels. Les forets standards n'ont que deux listels, tandis que les forets à doubles listels ont quatre méplats de support répartis sur la circonférence. Cette conception est particulièrement utile dans l'usinage de moules.
Lors du perçage de trous profonds, le foret élancé a tendance à vaciller en tournant. Le vacillement élargit le trou et dégrade sa circularité ; dans les cas graves, il peut créer une forme évasée. Les doubles listels agissent comme l'ajout de quatre points de support au foret, le rendant beaucoup plus stable pendant la rotation, réduisant le faux-rond et assurant la rectitude et la circularité du trou.
L'avantage des doubles listels est particulièrement évident lors du perçage de trous de référence comme les trous de colonnes de guidage. Les trous de colonnes de guidage exigent une bonne cylindricité et un état de surface élevé ; sinon, l'ajustement de la colonne de guidage sera mauvais—soit trop lâche provoquant du jeu, soit trop serré provoquant un grippage. Les trous percés avec des forets à doubles listels ont leurs parois lissées à plusieurs reprises par les quatre listels, ce qui donne un état de surface significativement meilleur qu'avec les forets standards.
Nous avons fabriqué une fois un lot de forets de 17,1 mm pour un fabricant de plaques de moule, spécifiquement pour percer des trous de colonnes de guidage. Ils utilisaient auparavant une certaine marque de forets, et la perpendicularité dépassait constamment la tolérance de 0,02 mm. Après être passés à nos forets à doubles listels, la perpendicularité a été contrôlée à moins de 0,01 mm. Le directeur de l'usine a simplement dit : "Nous nous en tiendrons à ceux-ci à partir de maintenant."
Le rôle de la goujure hélicoïdale est de transporter les copeaux hors du fond du trou. Dans l'usinage de moules, il existe de nombreux trous profonds et borgnes, et si les copeaux ne peuvent pas s'échapper, cela peut causer de sérieux problèmes.
La conception de la goujure hélicoïdale est cruciale. Si l'angle d'hélice est trop grand, l'évacuation des copeaux est rapide, mais le corps du foret devient moins rigide et peut vibrer. En revanche, si l'angle d'hélice est trop petit, la rigidité augmente, mais l'évacuation des copeaux devient plus lente et des obstructions peuvent se produire. Lors de l'usinage de matériaux durs comme l'acier à moules, il est généralement préférable d'utiliser un angle d'hélice modérément grand pour assurer une évacuation fluide des copeaux sans sacrifier la rigidité.
Un autre facteur important est le volume de la goujure. Pour un foret de même diamètre, une goujure plus profonde offre un plus grand espace pour les copeaux, facilitant leur évacuation, mais cela entraîne une âme de foret plus mince et une rigidité réduite. À l'inverse, une goujure moins profonde donne une âme plus épaisse, améliorant la rigidité mais offrant moins d'espace pour l'évacuation des copeaux, ce qui peut entraîner des obstructions. Cet équilibre est crucial et nécessite de l'expérience. Pour les matériaux durs et les petits copeaux, moins d'espace pour les copeaux est acceptable. Mais pour les matériaux plus tendres et les copeaux plus longs, un espace plus grand est essentiel.
Nous avons fabriqué un lot de forets de 8,1 mm pour une usine de moules au Guangdong, spécifiquement pour percer des trous de plaques d'éjection. La plaque d'éjection avait une épaisseur de 65 mm et nécessitait plus de 80 trous de 8,1 mm de diamètre, le matériau étant du SKD61 avec une dureté de HRC42. Les forets d'origine utilisés par l'usine s'obstruaient de copeaux lors du perçage au-delà de 40 mm et se brisaient après quelques tentatives. Nous avons personnalisé la goujure en l'approfondissant et en l'élargissant, et en augmentant légèrement l'angle d'hélice pour permettre aux copeaux de s'évacuer plus facilement. Le client a testé le premier lot de 20 forets, perçant plus de 4 000 trous sans une seule rupture.
Le carbure lui-même est assez dur, mais lorsqu'il est utilisé directement pour percer des aciers à moules, il peine encore face aux températures de coupe élevées. Les aciers à moules contiennent des éléments d'alliage comme le chrome, le molybdène et le vanadium, qui agissent comme du papier de verre sur le foret pendant la coupe, et associés à des températures élevées, le foret s'use rapidement.
Le but du revêtement TiAlN est d'appliquer une couche protectrice à la surface du foret. Lorsque la température augmente, cette couche forme une couche d'oxyde d'aluminium. L'oxyde d'aluminium a une faible conductivité thermique, agissant comme un bouclier thermique pour le foret, empêchant la chaleur de pénétrer et permettant à la chaleur d'être évacuée par les copeaux. La base du foret reste à une température relativement basse, préservant sa dureté et prolongeant sa durée de vie.
Les forets revêtus peuvent atteindre des vitesses de coupe supérieures de plus de 30 % à celles des forets non revêtus. Pour les forets plus grands, comme ceux de 17,1 mm, une vitesse linéaire de 80 à 100 mètres par minute est tout à fait réalisable, et l'amélioration de l'efficacité est significative. De plus, le revêtement assure une lubrification, rendant l'évacuation des copeaux plus fluide et empêchant les copeaux de coller.
Nous avons un client allemand spécialisé dans les moules de haute dureté, avec des matériaux traités thermiquement à HRC52. Ils ont essayé plusieurs fournisseurs de forets, mais la durée de vie n'était que d'environ 20 trous par foret. Après avoir appliqué le revêtement TiAlN et ajusté l'angle de pointe à 145°, la durée de vie est passée à 80 trous. Le client commande désormais 100 forets par mois.
Certains clients nous ont demandé pourquoi certains de nos forets n'ont pas des dimensions entières, comme 17,1 mm, 14,6 mm et 8,1 mm.
La réponse se trouve dans les plans de moule.
De nombreux trous dans les conceptions de moules sont nominalement de 17 mm, mais les tolérances d'ajustement réelles nécessitent un certain jeu. Si le foret fait exactement 17 mm, le trou alésé pourrait finir à 17,02 mm, ce qui entraîne un ajustement lâche. Si le foret est fabriqué à 17,1 mm, le trou alésé se situera entre 17,02 et 17,03 mm, offrant un ajustement parfait.
Bien que la différence de 0,1 mm semble faible, dans l'ajustement des moules, même un écart minime peut faire une grande différence.
La même logique s'applique à la dimension de 8,1 mm. De nombreuses tiges d'éjection ont un diamètre standard de 8 mm, mais un petit jeu est nécessaire entre la tige d'éjection et la plaque pour permettre un mouvement fluide. 8,1 mm est la taille idéale pour ce jeu.
Ces dimensions non entières sont les meilleures valeurs basées sur l'expérience client à long terme. Nous ne fabriquons pas seulement des forets ; nous créons des outils qui concrétisent ces expériences.
Notre gamme de forets, avec des diamètres de 8,1 mm à 17,1 mm et des longueurs de coupe de 47 mm à 93 mm, est conçue pour répondre à des scénarios d'usinage spécifiques.
8,1×61 : Un foret long et élancé spécialement conçu pour les trous profonds dans les plaques d'éjection. Avec une épaisseur typique de 50 à 70 mm pour la plaque d'éjection, la longueur de coupe de 61 mm permet au foret de percer en une seule passe sans changement d'outil. La goujure plus profonde et plus large assure une évacuation fluide des copeaux dans les trous profonds.
8,8×47 : Cette dimension correspond au foret standard 3xD et est un choix polyvalent pour percer des trous de profondeur moyenne. La longueur de coupe de 47 mm offre une bonne rigidité et une efficacité élevée.
10,8×57 et 14,6×65 : Ces forets de taille moyenne sont utilisés pour percer des canaux de refroidissement ou des trous de positionnement d'inserts. Leurs longueurs de coupe de 57 mm et 65 mm établissent un équilibre entre rigidité et évacuation des copeaux, garantissant qu'ils peuvent percer aux profondeurs requises sans compromettre les performances.
17,1×93 et 17,1×73 : Ces forets sont idéaux pour percer des trous de colonnes de guidage. Pour les grands moules, l'épaisseur de la plaque est généralement comprise entre 80 et 100 mm, et la longueur de coupe de 93 mm est parfaite pour percer en une seule passe. Pour les plaques plus minces, la version 73 mm offre une meilleure rigidité.
Chaque dimension est conçue pour un scénario spécifique dans l'usinage de moules, et la valeur de la personnalisation réside dans l'adaptation du foret aux exigences du client, plutôt que de forcer le client à s'adapter à des produits standards.
Types de trous de moule selon leur fonction et leurs exigences techniques clés
| Type de trou | Application typique | Exigences techniques clés | Plage de diamètres courante | Plage du rapport longueur/diamètre |
|---|---|---|---|---|
| Trou de référence | Trou de colonne de guidage, trou de douille de guidage | Verticalité ≤0,01/100mm, Tolérance de positionnement ≤±0,02mm | 12-25mm | 3-8x |
| Trou fonctionnel | Trou de plaque d'éjection, trou de tige de retour | Tolérance de diamètre de trou H7-H8, Rugosité de surface Ra ≤1,6μm | 3-12mm | 5-15x |
| Trou de processus | Canaux de refroidissement, trous de tiges chauffantes | Tolérance de positionnement ≤±0,1mm, Pas de gradin dans la paroi du trou | 6-20mm | 5-20x |
La spécificité de l'usinage de moules fait que les forets standards peinent souvent à correspondre parfaitement aux conditions de travail réelles. Le cœur de la conception dimensionnelle personnalisée réside dans la traduction des exigences de processus en paramètres d'outil précis.
La conception de la longueur de coupe doit prendre en compte trois facteurs clés : la profondeur du trou, l'espace d'évacuation des copeaux et la rigidité de l'outil.
Principe de perçage en une passe : Pour le perçage de trous débouchants, la longueur de coupe doit être supérieure de 2 à 5 mm à la profondeur du trou pour éviter les problèmes causés par les changements d'outil, tels que les marques d'outil et les erreurs de positionnement secondaires. Par exemple, dans la version avec une longueur de coupe de 93 mm, l'objectif est de percer une plaque d'une épaisseur de 80 à 90 mm en une seule passe.
Principe de priorité à la rigidité : Pour le perçage de trous borgnes, la longueur de coupe ne doit pas être excessive. Une longueur de coupe trop importante augmente non seulement les coûts d'outil mais réduit également la rigidité. La version avec une longueur de coupe de 73 mm est optimisée pour des profondeurs de trou de 50 à 70 mm, équilibrant le besoin de répondre aux exigences d'usinage tout en maximisant la rigidité.
La conception du diamètre de la queue doit correspondre à la plage de serrage du porte-outil de la machine-outil tout en tenant compte de la rigidité de serrage et de l'évitement des interférences.
Conception de queue renforcée : Pour un diamètre de coupe de 17,1 mm, associé à un diamètre de queue de 18 mm, il s'agit d'une conception de queue renforcée typique. Par rapport à une queue droite de 17 mm, la queue de 18 mm offre une plus grande force de serrage et une meilleure rigidité. Par rapport à une queue standard de 20 mm, cette conception évite les tracas liés au passage à un porte-outil plus grand.
Conception de réduction de col et d'évitement d'interférence : Pour un diamètre de coupe de 8,1 mm associé à un diamètre de queue de 10 mm, cette conception présente une structure de col réduit. La partie coupante plus fine permet un accès plus profond dans les espaces étroits, tandis que la queue plus épaisse assure un serrage stable, couramment utilisé pour l'usinage d'inserts et les opérations similaires.
Les plans de moules présentent souvent des diamètres non entiers (par exemple, 17,1 mm, 14,6 mm, 8,1 mm), ce qui ne sont pas des défauts de conception, mais plutôt le résultat de calculs précis basés sur les tolérances d'ajustement.
Par exemple, pour un trou de colonne de guidage, le diamètre nominal peut être de 17 mm, mais le produit fini nécessite généralement une dimension de 17,02 à 17,03 mm. Si un foret de 17 mm est utilisé, la surépaisseur pour l'alésage ne serait que de 0,02 à 0,03 mm, ce qui rend difficile la garantie d'un alésage de qualité. En utilisant un foret de 17,1 mm, la surépaisseur d'alésage peut être contrôlée entre 0,07 et 0,08 mm, assurant à la fois la stabilité du processus d'alésage et fournissant un espace d'ajustement pour les dimensions finales.
La même logique s'applique aux forets de diamètre 8,1 mm couramment utilisés pour les trous de plaques d'éjection. Le diamètre nominal de la tige d'éjection est de 8 mm, et un léger jeu de 0,05 à 0,1 mm est nécessaire entre la tige et la plaque pour assurer un mouvement fluide de la tige. Ainsi, 8,1 mm est le choix optimal.
Ces dimensions non entières sont les meilleures valeurs issues de années d'expérience client. Nous ne fabriquons pas seulement des forets ; nous créons des outils qui encapsulent ces connaissances accumulées.
La gestion de la durée de vie des forets en carbure doit suivre le principe de la durée de vie économique de l'outil, plutôt que la durée de vie maximale.
Effectuer des tests de coupe et enregistrer le nombre de trous percés depuis le nouvel outil jusqu'à sa défaillance.
Tracer une courbe d'usure pour identifier le point critique où la stabilité dimensionnelle de l'outil commence à décliner.
Utiliser 70 % à 80 % du nombre de trous du point critique comme seuil pour la durée de vie économique de l'outil.
Remplacement fixe : Remplacer l'outil après un nombre défini de trous, adapté à la production en série.
Remplacement surveillé : Évaluer l'état de l'outil en fonction de signaux tels que la puissance de la broche et les bruits de coupe, idéal pour les lignes de production automatisées.
L'application des forets monoblocs en carbure dans la fabrication de moules a depuis longtemps dépassé l'approche grossière du « juste faire un trou ». Des considérations mécaniques des angles de pointe aux mécanismes de guidage des structures d'arête de coupe, en passant par les principes de résistance à la chaleur des technologies de revêtement, chaque détail technique sert un objectif central : améliorer l'efficacité économique de la fabrication de moules tout en garantissant la précision d'usinage.
Les propriétés des matériaux de moules continuent de s'améliorer, de HRC40 à HRC50 et même HRC60 ; les exigences de précision augmentent constamment, de 0,02 mm à 0,01 mm, et même à une précision de l'ordre du micron. Ces tendances placent des exigences plus élevées sur la technologie des forets. Cependant, les principes techniques sous-jacents restent inchangés : faire correspondre précisément les paramètres géométriques de l'outil avec les besoins d'usinage spécifiques.
Qu'il s'agisse de contrôler la verticalité des trous de colonnes de guidage, d'évacuer les copeaux des trous profonds dans les plaques d'éjection, ou de percer des entrées inclinées pour les canaux de refroidissement, chaque défi d'usinage est résolu grâce à une compréhension approfondie des conditions de travail. C'est la base technique qui permet aux forets monoblocs en carbure de répondre continuellement aux exigences en constante évolution de la fabrication de moules.
Nous aimons concevoir selon les exigences de nos clients ou leur proposer nos nouveaux designs. Avec de solides capacités OEM/ODM, nous pouvons répondre à vos besoins en approvisionnement. | Tarauds HSSE-CPM | Taraux HSS-PM |
| Taraux HSSE-M42 | Taraux HSSE / HSS |
| Taraux à spirale | Taraux à cannelure droite |
| Taraux à pointe spirale | Taraux multifonctions |
| Forets en carbure monobloc | Forets hélicoïdaux |
| Forets centraux | Forets U à plaquettes amovibles |
| Fraises à bout plat | Fraises à rayon sphérique |