Quelle est la cause de l'échec des contrôles de qualité de vos trous percés à la CNC ?

Vous terminez une grande production, mais l'inspecteur de la qualité rejette le lot. Les trous sont ovales, rugueux ou légèrement mal placés. Vous perdez un temps précieux et de l'argent à essayer de deviner la cause première.

Les causes courantes des trous ratés comprennent, sans s'y limiter, la marche initiale du foret, le faux-rond de la broche (conduisant à l'ovalisation), les bavures de sortie excessives et les marques de broutage internes. Vous pouvez résoudre ces problèmes en stabilisant le contact initial, en réduisant le faux-rond à moins de 0,02 mm et en optimisant les avances et les vitesses en fonction du matériau.

Certains opérateurs accusent souvent le code G ou le contrôleur de la machine, mais le cycle de forage - qu'il soit G81 ou G73 - ne fait que suivre le chemin qui lui est donné. Les vrais problèmes sont presque toujours d'ordre mécanique ou liés à la configuration. Laissez-moi vous expliquer les raisons physiques pour lesquelles vos opérations de perçage échouent et comment je les résous pour que chaque pièce passe l'inspection.

Pourquoi la marche de l'exercice se produit-elle au début du cycle ?

Vous regardez la perceuse s'approcher de la pièce. Elle touche la surface et glisse latéralement avant de mordre dans le métal. Votre trou est maintenant décentré et la pièce est abîmée.

La déviation du foret se produit lorsque la pointe de l'outil glisse sur la surface de la pièce à cause d'un trou pilote manquant, de défauts géométriques dans la pointe du foret ou d'un mauvais serrage. L'utilisation d'un foret ponctuel ou d'un foret au carbure à pointe fendue de haute qualité permet à l'outil de se centrer immédiatement, évitant ainsi la déviation initiale.

Le décalage du foret au début d'un cycle est rarement une erreur de programme. Il s'agit d'un problème de stabilité. Lorsqu'un foret standard, en particulier un foret dont l'angle de pointe est de 118°, touche une surface lisse ou dure, il a du mal à trouver sa place. L'arête du ciseau - la pointe du foret - ne coupe pas, elle extrude. Si vous n'utilisez pas de perceuse à colonne ou de foret ponctuel¹ pour créer un guide, les forces de rotation poussent le foret latéralement sur le matériau. Ce "dérapage" se poursuit jusqu'à ce que la foreuse s'enfonce, ce qui donne un trou très décalé par rapport aux coordonnées programmées.

Ce problème s'aggrave si votre outil présente des défauts géométriques. Si les deux principales arêtes de coupe ne sont pas exactement égales en longueur ou en hauteur, les forces de coupe sont déséquilibrées. Le foret se repousse effectivement du côté le plus fort.
Pour remédier à ce problème, je recommande toujours l'utilisation d'un "exercice d'essai²Si vous n'êtes pas sûr de vous, vous pouvez utiliser une perceuse " à faible vitesse d'avance ". Toutefois, la meilleure solution est mécanique : utilisez un foret ponctuel pour créer un trou central précis. Si vous ne pouvez pas effectuer de perçage ponctuel, utilisez un foret en carbure monobloc à haute rigidité avec une géométrie à pointe fendue, qui s'auto-centre. Vérifiez également le serrage de la pièce. Si la pièce vibre ou se déplace, même légèrement, au moment du contact, le foret se déplacera.

Cause première	Mécanisme	Solution pratique
Pilote disparu	La pointe du foret glisse sur une surface lisse	Toujours utiliser d'abord un foret à centrer/à pointer
Géométrie de l'outil	Les bords irréguliers créent une force latérale	Contrôler la symétrie du perçage ; utiliser le point de partage
Machine/Setup	La vibration permet le mouvement	Assurer le serrage ; vérifier la rigidité de la broche
Matériau	Les points durs dévient la pointe	Réduire l'avance à l'entrée ; utiliser des outils en carbure plus rigides

Comment le faux-rond de la broche affecte-t-il la rondeur et la taille des trous ?

Vous mesurez le diamètre du trou à l'aide d'une jauge à épingles. Il s'adapte dans un sens mais pas dans l'autre car le trou a la forme d'un œuf ou d'un triangle.

Le faux-rond de la broche fait que le foret tourne en orbite au lieu de tourner droit, ce qui crée des trous surdimensionnés, lobés ou elliptiques. Un faux-rond supérieur à 0,02 mm oblige le centre de coupe à s'écarter du centre théorique, ce qui entraîne une mauvaise précision dimensionnelle et une usure irrégulière de l'outil.

Le faux-rond de la broche est le principal ennemi de la rondeur des trous. Dans un monde idéal, votre perceuse tourne parfaitement sur son axe. En réalité, des roulements usés ou des mandrins desserrés provoquent faux-rond radial³. Dans ce cas, le foret ne se contente pas de tourner, il est en orbite. Il agit plus comme une barre d'alésage que comme une perceuse, en coupant un trou qui est effectivement plus grand que le diamètre de la perceuse.
Ce processus détruit la rondeur. Comme l'outil oscille, la trajectoire de coupe s'écarte d'un cercle parfait. On obtient alors des trous elliptiques, polygonaux ou "lobés" (souvent triangulaires).

L'impact s'étend à tolérances⁴. Vous pouvez constater que le diamètre du trou change à différentes profondeurs ou qu'il n'est pas uniforme d'une pièce à l'autre. Si votre faux-rond radial dépasse 0,02 mm, il est presque impossible de maintenir des tolérances serrées.
Le faux-rond endommage également vos outils. Il oblige un côté du foret à travailler davantage, ce qui entraîne une usure inégale des bords. Cela crée des vibrations qui dégradent encore plus la finition de la surface. Je vérifie toujours le faux-rond à l'aide d'un comparateur. S'il est élevé, il faut passer à des mandrins hydrauliques ou à frettage de haute précision pour stabiliser l'outil.

Enjeu	Cause	Conséquence
Trous surdimensionnés	Outil "en orbite" en raison du faux-rond	Diamètre de coupe réel > Diamètre du foret
Mauvaise rondeur	Déplacement radial périodique	Trous elliptiques ou lobés (triangulaires)
Usure irrégulière	Une lèvre coupe plus de matière	Réduction de la durée de vie des outils et augmentation des vibrations

Pourquoi les formations de bavures sont-elles excessives sur les trous de sortie ?

Le trou semble parfait sur la surface supérieure. Mais lorsque vous retournez la pièce, vous constatez qu'un capuchon métallique dentelé ou une "couronne" pend sur la partie inférieure, ce qui nécessite un ébavurage manuel.

Les bavures de sortie excessives sont dues au fait que le foret pousse le matériau vers l'extérieur au lieu de le couper lorsqu'il se fraye un chemin. Ce phénomène est dû à des outils émoussés, à des vitesses d'avance agressives à la sortie ou à un manque de support. Des outils affûtés et des avances réduites à la sortie empêchent cette déformation plastique.

Les bavures de sortie sont presque toujours plus graves que les bavures d'entrée. Cela est dû à la mécanique de la percée. Lorsque le foret atteint le fond de la pièce, le matériau restant devient très fin. Il perd sa résistance structurelle. Si vos paramètres de coupe sont trop agressifs, le foret cesse de "cisailler" le métal et commence à l'"extruder" ou à le pousser. Le matériau se déchire et se déforme plastiquement, créant une grande bavure ou un "chapeau" qui s'accroche à la sortie.

Cette situation est particulièrement fréquente dans les pays suivants matériaux ductiles⁵ comme les alliages d'aluminium ou l'acier inoxydable, où le métal s'étire avant de se briser. Cela se produit également lorsque les outils sont émoussés. Un tranchant usé augmente la force axiale nécessaire pour pénétrer, ce qui agit comme un poinçon plutôt que comme une lame.
Pour y remédier, je me concentre sur la "stratégie de sortie". Tout d'abord, assurez-vous que la géométrie de votre outil correspond au matériau - les pointes standard peuvent ne pas être assez tranchantes. Deuxièmement, réduisez votre vitesse d'avance d'environ 50% juste au moment où le foret est sur le point de percer. Cela réduit la force de coupe et permet à l'arête de découper proprement la dernière couche. Pour les pièces critiques, le placement d'une plaque d'appui sacrifiée sous la pièce à usiner permet de la soutenir et d'éliminer pratiquement tous les risques d'endommagement. bavures de sortie⁶.

Facteur	Cause de Burr	Solution
Action de coupe	Poussée/extrusion contre cisaillement	Utiliser des outils tranchants à géométrie positive
Vitesse d'alimentation	Une force axiale élevée fait éclater	Réduire l'alimentation de 50% à la sortie du trou
Soutien matériel	Le matériau fin se déforme facilement	Utiliser une plaque d'appui sacrificielle
Usure des outils	Les bords ternes agissent comme un coup de poing	Inspecter et remplacer régulièrement les forets

Comment éliminer les marques de battement à l'intérieur du trou foré ?

Vous regardez à l'intérieur du trou à l'aide d'une lampe de poche et vous voyez des lignes rugueuses et spiralées ou un motif qui ressemble à un disque vinyle. La perceuse a probablement fait un bruit de marteau pendant la coupe.

Les marques de bavardage résultent de vibrations auto-excitées causées par de longs porte-à-faux de l'outil, une rigidité insuffisante ou une mauvaise évacuation des copeaux. Vous pouvez éliminer ces marques en raccourcissant le foret, en évitant les vitesses de broche résonnantes et en utilisant des cycles de perçage avec picots pour évacuer les copeaux et refroidir la zone de coupe.

Le broutage est un signe visible d'instabilité. À l'intérieur d'un trou foré, il se manifeste généralement par des vibrations ou des spirales de surface rugueuse. Le coupable le plus courant est dépassement de l'outil⁷. Plus le foret s'éloigne du support, moins il est rigide. Il se comporte comme un diapason. Lorsque les forces de coupe fluctuent, le foret vibre, s'enfonce dans la paroi du trou et crée ces vilaines marques.

Une autre cause majeure est colmatage des copeaux⁸. Si les copeaux ne peuvent pas être évacués, ils s'accumulent dans les cannelures et frottent contre la paroi du trou, ce qui crée des frottements et des vibrations.
Pour résoudre ce problème, commencez par raccourcir le dépassement du foret. Utilisez l'outil le plus court possible en fonction de la profondeur. Si vous percez profondément, utilisez des porte-outils à haute rigidité.
Examinez ensuite vos paramètres. Le broutage se produit souvent dans une "zone de résonance" spécifique. Il suffit de modifier la vitesse de rotation de la broche - à la hausse ou à la baisse - pour arrêter instantanément les vibrations. Enfin, utilisez un cycle de perçage à picots (comme le G83). Cela permet de briser les copeaux et de les extraire du trou, tout en permettant au liquide de refroidissement d'atteindre la pointe. Cette lubrification réduit les frottements et la déformation thermique, ce qui permet d'obtenir une surface de trou lisse et propre.

Stratégie	Action	Bénéfice
Augmenter la rigidité	Raccourcir le dépassement du foret	Réduit la déflexion et l'effet "diapason".
Rupture de résonance	Réglage de la vitesse de rotation de la broche	Déplacement de l'opération hors de la zone de vibration
Jetons transparents	Utiliser le forage Peck (G83)	Prévient l'encrassement et le frottement sur les murs
Améliorer le refroidissement	Liquide de refroidissement interne à haute pression	Lubrifie les frottements et rince les copeaux

Conclusion

Vous pouvez résoudre les problèmes de perçage en stabilisant le démarrage pour éviter les déplacements, en minimisant le faux-rond pour garantir la rondeur, en gérant les vitesses de sortie pour arrêter les bavures et en augmentant la rigidité pour éliminer le broutage.

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