Conseils pour travailler l'aluminium sur votre table de toupie CNC

L'aluminium est utilisé dans le monde entier pour toute une série d'applications, de la construction navale aux ustensiles de cuisine, en raison de sa combinaison unique de propriétés telles que la légèreté, la solidité, la résistance à la corrosion et la facilité (relative) de fabrication. 

C'est de cette partie "(relative)" dont nous parlons aujourd'hui. 

Les fraises en aluminium sont conçues pour les machines à commande numérique

Tous les métaux ont un "sweet spot" plus petit que le bois, c'est-à-dire la gamme d'avances et de vitesses dans laquelle vous êtes capable d'obtenir la charge de copeaux nécessaire. L'aluminium est encore plus délicat que l'acier, par exemple. Il faudrait être une machine humaine pour maintenir la vitesse d'avance précise nécessaire pour éviter le frottement, la surchauffe, la soudure par copeaux et, oui, la casse de l'outil. 

Ne le faites pas. 

Qu'est-ce que l'aluminium ?

L'aluminium est un métal relativement mou par rapport à de nombreux autres métaux courants tels que l'acier, l'acier inoxydable et le titane.

Il présente un niveau de dureté modéré, ce qui le rend adapté à diverses applications où la résistance et la durabilité sont requises, mais où une dureté extrême n'est pas nécessaire.

L'aluminium peut être facilement usiné, coupé et formé à l'aide d'outils et de techniques appropriés. Mais....

L'aluminium est collant

L'aluminium peut "coller" aux mèches des toupies CNC pendant l'usinage en raison d'un phénomène connu sous le nom de soudage des copeaux ou d'arête rapportée (BUE). Ce phénomène se produit principalement lors de l'usinage de l'aluminium et de certains autres métaux et résulte de la combinaison de la chaleur, de la pression et de la friction impliquées dans le processus d'usinage. Voici comment cela se produit :

• Production de chaleur : Lorsqu'une fraise CNC découpe de l'aluminium, elle génère de la chaleur en raison de la rotation à grande vitesse et de la friction entre l'outil et la pièce à usiner. Cette chaleur peut amener l'aluminium à se ramollir et à devenir quelque peu ductile.
• Pression et contact: La mèche de la défonceuse CNC exerce une pression sur l'aluminium lorsqu'elle coupe le matériau. Cette pression peut entraîner la déformation de l'aluminium ramolli et le faire adhérer à l'arête de coupe de l'outil.
• Transfert de matériau : Lorsque l'aluminium se ramollit et adhère au tranchant de l'outil, de petits morceaux d'aluminium peuvent se souder ou se coller à la surface de la mèche de la défonceuse.
• Formation de copeaux : Idéalement, lors de l'usinage, les copeaux devraient être proprement retirés de la pièce. Toutefois, en cas de soudage des copeaux, ceux-ci peuvent ne pas se détacher proprement et rester attachés à l'outil, ce qui entraîne de mauvais états de surface, une usure accrue de l'outil et une diminution de l'efficacité de l'usinage.

Pour éviter que l'aluminium ne colle aux fraises CNC et ne soit soudé par des copeaux, les machinistes ont souvent recours à diverses techniques et stratégies, notamment le choix des fraises appropriées, le réglage de la vitesse de coupe et de l'avance, et l'évacuation correcte des copeaux.

L'inspection et le nettoyage réguliers des mèches de toupie afin d'éliminer toute accumulation d'arêtes ou de résidus de matériaux peuvent contribuer à préserver leur efficacité de coupe.

10 conseils pour travailler avec l'aluminium

1. Choisissez la bonne fraise : Utilisez des fraises spécialement conçues pour la découpe de l'aluminium. Ces fraises ont une géométrie qui permet une évacuation efficace des copeaux et réduit le risque d'adhérence du matériau à la fraise.
   Une fraise avec plus de cannelures a moins d'espace pour l'évacuation des copeaux, choisissez donc une fraise à 1 ou 2 cannelures. Une mèche à coupe ascendante en spirale offre une bonne finition de surface et une gestion efficace des copeaux.
   
   De plus, les mèches de toupie Amana pour la coupe de l'aluminium ont un revêtement ZrN (nitrure de zirconium) sur une base de carbure sub-micrograin de la plus haute qualité, ont un système spécial de traitement des arêtes et présentent une arête de coupe très bien polie avec une "finition miroir" unique, ce qui permet des coupes nettes, moins de risques de ressoudage des copeaux, une finition de surface supérieure et une durée de vie plus longue de l'outil. Le processus d'affûtage et de finition des goujures en "O" augmente les vitesses d'avance, ce qui permet de réaliser plus de pieds linéaires en moins de temps.
   
   Il s'agit tout simplement des meilleurs forets pour la coupe de l'aluminium. 
2. Optimiser les vitesses de coupe et les avances : L'aluminium nécessite des vitesses et des avances différentes de celles des matériaux tels que le bois ou le plastique. Une vitesse trop lente risque d'abîmer l'outil, tandis qu'une vitesse trop rapide peut entraîner une chaleur excessive et l'usure de l'outil. Consultez les directives du fabricant de la mèche de la défonceuse pour connaître les vitesses et les avances recommandées.
3. Utiliser un lubrifiant/liquide de refroidissement approprié : L'application d'un liquide de refroidissement ou d'un lubrifiant peut empêcher l'aluminium de coller à la fraise et aider à dissiper la chaleur. Il existe des liquides de refroidissement spécifiques pour l'aluminium, mais des solutions simples comme la vaporisation d'eau ou l'utilisation d'un jet d'air peuvent également s'avérer efficaces.
4. Fixation sûre : Veillez à ce que l'aluminium soit bien fixé. L'aluminium est plus souple que l'acier et peut se plier ou se déformer s'il n'est pas correctement soutenu.
5. Passes peu profondes : Effectuez plusieurs passes peu profondes au lieu d'une seule coupe profonde. Cette approche est plus facile pour votre machine et votre outil, et elle permet de gérer la chaleur et l'évacuation des copeaux. 
6. Surveillez l'accumulation de copeaux : Les copeaux d'aluminium peuvent obstruer l'outil de coupe et affecter la qualité de la coupe. Éliminez régulièrement les copeaux de la zone de coupe et envisagez d'utiliser un système de dépoussiérage.
7. Utilisez une machine rigide et stable : Veillez à ce que votre routeur CNC soit robuste et stable. Toute flexion de la machine peut entraîner des imprécisions lors de l'usinage des métaux.
8. Attention à l'usure des outils : L'aluminium peut être abrasif. Vérifiez régulièrement l'usure des mèches de votre défonceuse et remplacez-les si nécessaire pour maintenir la qualité et la précision des coupes.
9. La sécurité avant tout : Portez toujours un équipement de sécurité approprié, y compris une protection oculaire et auditive. Faites attention aux bords tranchants de l'aluminium coupé, car ils peuvent facilement couper la peau.
10. Coupes d'essai : Avant de commencer votre pièce finale, faites des essais sur des chutes d'aluminium. Cela vous permet d'ajuster vos réglages et votre approche sans risquer de mettre en péril votre matériau principal.

N'oubliez pas que chaque fraiseuse CNC et chaque qualité d'aluminium peuvent se comporter différemment, de sorte qu'il est souvent nécessaire d'expérimenter et de procéder à des ajustements en fonction de votre configuration spécifique.

Les défis particuliers de l'aluminium

1. Souplesse et ductilité : L'aluminium est plus souple et plus ductile que d'autres métaux comme l'acier. Cela peut entraîner des problèmes tels que l'adhérence du matériau à l'outil de coupe ou l'encrassement de l'outil. Il faut donc sélectionner avec soin les outils de coupe et les paramètres de fonctionnement.
2. Sensibilité à la chaleur : L'aluminium conduit efficacement la chaleur, ce qui peut être une arme à double tranchant. D'une part, il aide à dissiper la chaleur des opérations de coupe, mais d'autre part, l'outil et la pièce peuvent devenir trop chauds, ce qui affecte le processus de coupe et risque d'endommager le matériau.
3. Broutement et vibrations : En raison de sa nature relativement souple, l'aluminium peut être plus enclin aux vibrations et au broutage pendant le processus de coupe. Cela peut entraîner une mauvaise finition de la surface et des imprécisions dans le produit final. Une machine CNC plus lourde et plus rigide atténuera ce phénomène, mais quelle que soit la machine que vous utilisez, prenez le temps d'ajuster vos avances et vos vitesses. 
4. Gestion des copeaux : L'aluminium a tendance à produire des copeaux longs et filandreux pendant l'usinage. Ces copeaux peuvent s'enchevêtrer dans l'outil ou obstruer la machine, ce qui affecte le processus de coupe et peut entraîner la casse de l'outil.
5. Oxydation de surface : L'aluminium peut former une fine couche d'oxyde à sa surface, qui est plus dure que le matériau sous-jacent. Cette couche peut user les outils plus rapidement et affecter la qualité de la coupe.
6. Sélection des outils : Les outils standard utilisés pour le travail du bois ou du plastique ne conviennent pas pour l'aluminium. Des outils de coupe spécialisés, conçus pour les métaux non ferreux, sont nécessaires.
7. Tendance au gauchissement: Lors de l'usinage de fines tôles d'aluminium, il existe un risque de gauchissement en raison de la rigidité relativement faible du matériau et de la chaleur générée pendant le processus d'usinage.
8. Réactivité chimique : L'aluminium peut réagir avec certains produits chimiques utilisés comme réfrigérants ou lubrifiants, ce qui peut entraîner de la corrosion ou d'autres effets indésirables.

Pour travailler efficacement l'aluminium sur une défonceuse CNC, il est important de relever ces défis en utilisant les outils, les vitesses de coupe, les vitesses d'avance, les liquides de refroidissement et les méthodes d'évacuation des copeaux appropriés. L'entretien régulier des outils, l'utilisation d'une machine CNC suffisamment rigide et l'application de stratégies de serrage et de soutien appropriées peuvent également atténuer ces difficultés.