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Vilebrequins : trous inclinés, le cauchemar des usineurs

06.12.2018
SANDVIK TOOLING FRANCE - Vilebrequins : trous inclinés, le cauchemar des usineurs

En développant un foret spécifique, Sandvik Coromant facilite la production de ces perçages délicats, qui peuvent générer des ruptures d’outils.


Les vilebrequins sont principalement fabriqués en fonte (ISO K) ou en acier (ISO P), à partir d’ébauches forgées ou coulées, ou de billettes. Les nuances de fonte utilisées sont des nuances au graphite nodulaire comme GGG60, GGG70 et GGG80, tandis que les ébauches en acier forgé sont généralement faites dans les nuances 42CrMo4 (240-285 Hb) et C38 (900-1 400 N/mm2).
En général, il y a quatre trous de lubrification inclinés dans chaque vilebrequin.

Ils servent à la lubrification des tourillons. Ces trous ont une inclinaison de 27° à 29° et font 5 à 8 mm de diamètre (en fonction de la taille du vilebrequin), pour une profondeur d’environ 90 mm. Et relient deux tourillons adjacents, en passant à travers les flasques. Le plus souvent, ils croisent un trou perpendiculaire.

En raison de la profondeur de forage, qui peut atteindre 25 fois le diamètre, les trous de lubrification inclinés sont normalement usinés sur les lignes de production des vilebrequins à l’aide de machines de forage spéciales. Une opération très délicate, en raison de l’inclinaison des trous, de leur profondeur (évacuation des copeaux) et des interruptions de coupe, lorsqu’il existe des trous sécants.

Au-delà de la durée de vie des forets, ce sont des difficultés liées à l’utilisation préférentielle de la microlubrification (MQL) dans le secteur automobile, au lieu de l’arrosage à travers la broche avec une émulsion conventionnelle, qu’ils viennent s’ajouter.


Nouvelle géométrie


Il existe une demande claire en forets, offrant des vitesses de pénétration élevées, ainsi qu’une grande répétabilité et une bonne sécurité de process.

C’est pour répondre à ce besoin que Sandvik Coromant a développé le foret CoroDrill 865, qui est conçu spécifiquement pour le forage de trous de lubrification inclinés.
Doté d’une nouvelle géométrie, son profil de goujure spécial améliore la formation des copeaux et la résistance. La qualité de l’état de surface des goujures vient faciliter l’évacuation des copeaux, tout en réduisant les forces de poussée.

Quant à la préparation des arêtes, elle garantit la régularité du forage et la géométrie des trous. Par ailleurs, la résistance de la géométrie et la pointe optimisée autorisent des avances plus grandes. Le carburier de Sandviken (Suède) propose des versions CoroDrill 865 optimisées pour les matières ISO K et ISO P.


Durée de vie d’outil prolongée


Une étude de cas récemment effectuée pour un client a mis en lumière des gains potentiels importants pour le forage de trous de lubrification inclinés dans un vilebrequin en GGG80.

Avec une vitesse de coupe de 50 m/mn, une avance de 0,28 mm/tr et un arrosage MQL à une pression de 17 à 19 bars, avec un débit de 19 ml/h, la durée de vie de l’outil a été prolongée de 140% et la productivité a été augmentée de 108%. Sachant que le foret peut être réaffûté, en retrouvant des performances comparables à celles d’un outil neuf, assure la compagnie suédoise.


Outre l’innovation dans l’outillage, la stratégie d’usinage contribue énormément à la réussite du forage des trous de lubrification inclinés. En l’occurrence, il est essentiel de toujours usiner un avant-trou avec le foret pilote spécifique, associé à CoroDrill 865, afin d’avoir une action de coupe précise et fiable, avec un bon positionnement du trou.

Le foret pilote a une tolérance de fabrication P7 et un angle de pointe de 150°, alors que le CoroDrill 865 a une tolérance de fabrication M7 et un angle de pointe de 135°.
Après avoir usiné l’avant-trou et engagé le foret de Sandvik Coromant dans celui-ci, il est possible d’appliquer la pleine vitesse et la pleine avance. À l’approche d’un trou sécant ou de la sortie d’un trou sur une surface inclinée, à 1 mm, il est nécessaire de réduire l’avance à 0,1 de l’avance normale.

L’opération de forage s’effectuant de manière continue sans cycles de débourrage. Lorsque les angles du foret sont sortis de la surface inclinée, le retrait peut intervenir à 500 tr/mn et 600 mm/mn.


Débit du lubrifiant


Les conditions de coupe recommandées pour un trou de 5 mm de diamètre dans les matières ISO K sont une vitesse de 50 m/mn et une avance de 0,28 mm/tr.

Pour les matières ISO P, en fonction de l’application, les avances devront atteindre 0,20 mm/tr à 0,28 mm/tr, pour une vitesse de 80 m/mn.
Pour des performances optimales, il est essentiel que la pression et le débit du lubrifiant soient bien maîtrisés.

CoroDrill 865 est compatible avec la microlubrification en standard, mais le choix du système d’arrosage MQL doit être fait avec soin.
Globalement, lorsque sa mise en œuvre est correcte, CoroDrill 865 permet aux lignes de production de vilebrequins de fonctionner à pleine capacité, en produisant des trous de lubrification inclinés précis, d’une profondeur pouvant atteindre 25 fois le diamètre.

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