Utilisation des outils diamant Matériaux non ferreux et secteurs industriels concernés

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2 Sommaire Introduction Utilisation des outils diamant Matériaux non ferreux et secteurs industriels concernés Outils PCD et CVD Différences entre PCD et CVD Fabrication des outils PCD et CVD Acuité des arêtes de coupe mesures et comparaison Exemples Exemples d outils Précision dimensionnelle et qualité d états de surface Outils de forme et fabrication sur mesure - profils DXF Exemples d utilisation: conditions de coupe et durées de vie d outils

3 Introduction l utilisation des outils «diamants» Matériaux non ferreux Diamant Polycristallin PCD / CVD -D Diamant Monocristallin (ND / MDC) Durée de vie Productivité Bonne finition Super finition: (état de surface de qualité optique ou poli-miroir)

4 Introduction Les matériaux non ferreux Platine Préparation sertissage, mitraillage, tournage intérieur Or Argent

5 Introduction Les matériaux non ferreux Alliages de cuivre pour la haute horlogerie Laiton Cuivre-Bérillium

6 Introduction Les matériaux non ferreux Aluminiums Alliages légers - secteurs automobile et aéronautique Fibre de carbone

7 Introduction Les matériaux non ferreux Les polymères chargés en fibres de carbone pour les implants médicaux PEEK chargé en fibres de carbone

8 Les électrodes en graphite pour la production d outillage de forme

9 Usinage de céramique et carbures de tungstène pré-frittés

10 Les outils PCD et CVD - Principe de fabrication

11 Les diamants polycristallins Le PCD (acronyme Poly-Crystalline Diamond). La poudre de diamant est frittée sous haute pression et haute température sur un substrat en carbure de tungstène (métal dur). Les grains de diamant s agglomèrent ensemble grâce à un liant à base de cobalt. Le PCD est constitué de 85 à 95% de diamant CVD-D (Chemical Vapour Deposition), (D pour Diamant en couche épaisse). Différences principales par rapport au PCD: 1 le diamant n est pas déposé sur un substrat. Les grains de diamant monocristallins sont déposés un à un, à partir de la phase gazeuse et croissent ensemble. 2 - Il n existe pas de liant cobalt. Les grains ne peuvent donc être séparés et forme une couche compact de diamant à presque 100%. 0.50mm de PCD 0.50mm de CVD Carbure de tungstène (Métal dur)

12 Usinage des matériaux ultra-durs 3 différents procédés Usinage par abrasion ou meulage Electro-érosion à fil EDM Par laser

13 Meulage Développement du diamant polycristallin dans les processus d'usinage de très haute productivité. Il n est pas possible de créer un brise-copeaux sur la face de coupe.

14 Electro-érosion à fil- EDM Excellent principe pour produire des outils de formes complexes avec des successions de rayons, angles... Il n est pas possible de créer un brise-copeaux sur la face de coupe.

15 Processus laser Arête de coupe extrêmement tranchante et effilée. L arrondi d arête est en général inférieur à 1 micron avec un maximum de 2 microns. De tout petits rayons de forme internes peuvent usinés, rayon minimal 0.02mm. Exemples de brise-copeaux Des brise-copeaux de formes variées peuvent être produits sur la face de coupe des outils. Les arêtes de coupe et les brise-copeaux durant la même opération de serrage.

16 Comparaison meulage-edm-laser Meulage EDM Laser Affûtage Moyen Mauvais Sans problème Géométrie Très limité libre Très libre (R mini 0.02) Profil Limité par les meules Limité par le diamètre du fil Rayon mini 0.02 Brise-copeaux Impossible Impossible Beaucoup de possibilités CVD Long et difficile Impossible Sans problème

17 Arêtes de coupe - comparaison Fraises Ø6mm PCD et CVD :

18 Arête de coupe CVD - Meulage DIXI CVD Ø 6 Rayon d atête de coupe µm

19 Arête de coupe PCD- Meulage DIXI PCD Ø 6 Rayon d atête de coupe µm

20 Arête de coupe PCD - EDM DIXI PCD Ø 6 Rayon d arête de coupe µm

21 Arête de coupe CVD - Laser DIXI CVD Ø 6 Rayon d arête de coupe µm

22 Arête de coupe PCD - Laser DIXI PCD Ø 6 Rayon d arête de coupe µm

23 Rayons d arêtes de coupe - mesures Laser Meulage EDM Microns Arêtes de coupe

24 Exemples d outils

25 Exemples d outils

26 Exemples d outils

27 Exemples d outils Fraise de forme PCD Z=1 Ø2.1 x 1 x Ø4 x 32 SP Fraise en bout Z=1 DIXI PCD Ø 5 x 6,5 x Ø6 x 50 Fraise à graver PCD DIXI 70180

28 Exemples d outils Fraise à T- PCD Z=4 Ø15 x 2.05 x 8 x Ø10 x 51 - SP Fraise PCD Z=2 coupe au centre Ø 3.5 x 4 x 8 xø 6 x 42 SP Fraise de forme PCD Z=1 coupe au centre Ø 1.5 x 2 x Ø3 x 7 x Ø6 x 32 SP Fraise de forme PCD Z=1 coupe au centre Ø 1.5 x 2 x Ø3 x 7 x Ø6 x 32 SP

29 Précision dimensionnelle et qualité d états de surface

30 Fraise torique PCD Ø2mm Rayon 0.17mm 30 points de mesures R0.17 ±3µ

31 Fraise torique PCD Ø8mm Rayons 0.5 R0.5

32 Qualité de la première et seconde dépouille Etat de surface première dépouille Ra 0.12 micron

33 Fraise hémisphérique CVD Ø12mm Précision du rayon de mm

34 Outils de forme et fabrication sur mesure - profils DXF

35 Formes usinées selon profil DXF Plaquette ébauche avant usinage laser Profil de l outil selon DXF Dépouille prévue sur le profil

36 Les outils de forme

37 Grande variété de brise-copeaux

38 Exemples d utilisation: conditions de coupe et durées de vie d outils

39 Matière précieuse - Platine Exemple de fraises à graver DIXI PCD Diamètre en bout de 0.05mm Dans le Platine, la durée de vie est 10 fois supérieure aux outils carbure revêtus. De plus, les bavures sont minimales. Conditions de coupe: Rotation Avance de plongée Avance (Platine) :30000tr/min :20mm/min :20-40mm/min

40 Matière précieuse - Platine Exemple de fraisage Contournage finition: Matière : Outil : Vc : n : fz Vf: Durée de vie ae 0.04mm x ap 0.80mm Platine DIXI Ø m/min tour/min mm/dent 350 mm/min 2 heures Platine Résultats : Le PCD permet d augmenter la vitesse de coupe et la durée de vie de l outil. La durée de vie d outil est augmentée de plus de 8 fois par rapport à un outil en carbure revêtu.

41 Implant médical PEEK CFRP exemple de fraisage Balayage : Matière : Outil : Vc : n : Fz : Vf : Durée de vie : Lubrifiant : Largeur 0.20 mm x ap 0.20 mm Peek CFRP renforcé de 30% de fibres de carbone DIXI Ø2 Z=1 90 m/min tour/min. 0.05mm/dent mm/min 4 heures Air Résultats : La fraise DIXI Ø2 PCD permet de multiplier par 5 la durée de vie d une fraise hémisphérique revêtue diamant. Peek polymer (30% de fibres de carbone)

42 DIXI Platine Exemple de fraisage rainurage : Matière : Outil : Vc : n : Fz : Vf : Durée de vie : ae 6mm x ap 1mm Platine DIXI Ø6 180 m/min tour/min mm/dent mm/min 1 heure Résultats : - Le PCD permet d augmenter la vitesse de coupe et la durée de vie de l outil. - la durée de vie d outil est augmentée de plus de 8 fois par rapport à un outil en carbure revêtu similaire.

43 DIXI PEEK CFRP exemple de fraisage Contournage : Matière : Outil : Largeur 0.7 mm x ap 16 mm Peek CFRP renforcé de 30% de fibres de carbone DIXI Ø10 SP (longueur de coupe 18mm) Vc : n : Fz : Vf : Durée de vie : Lubrifiant : 500 m/min tour/min mm/dent mm/min 5 heures Air Peek polymer (30% de fibres de carbone) Résultats : La fraise DIXI Ø10 PCD permet de multiplier par 5 la durée de vie d une fraise hélicoïdale revêtue diamant.

44 Merci pour votre attention!