L'alésage CNC permet de corriger les erreurs commises lors du perçage préalable tout en répondant à des exigences strictes en matière de cotes, de géométrie et d'état de surface. Ce guide explique quand recourir à l'alésage d'ébauche, de semi-finition et de finition, quelle marge de tolérance chaque étape doit laisser, et pourquoi la force de coupe, la chaleur, la rigidité et le resserrage influent sur la précision. Il compare ensuite les outils d’alésage réglables à simple tranchant, à double tranchant équilibré et à réglage fin, en abordant notamment leur comportement vibratoire, leur capacité d’avance, leur productivité, leurs méthodes de réglage et les volumes de production adaptés. Des valeurs pratiques de tolérance, de rugosité, de profondeur de coupe, d’avance et de diamètre maximal sont fournies pour les centres d’usinage CNC et les conditions de production courantes.
L'alésage est l'une des principales opérations d'usinage réalisées sur un centre d'usinage. Il permet de contrôler avec précision les tolérances dimensionnelles et géométriques d'un système de perçages et de corriger les erreurs laissées par l'opération précédente.
La plupart des alésages cylindriques réalisés par alésage sont des alésages d'accouplement ou de support essentiels dans les composants de machines ; ils nécessitent donc une précision dimensionnelle relativement élevée. Les alésages d'accouplement généraux sont généralement contrôlés selon la norme IT7 ou IT8, les alésages de logement de broche peuvent nécessiter la norme IT6, tandis que les alésages moins exigeants sont souvent contrôlés selon la norme IT11.
Pour les alésages de haute précision dans les supports et les manchons, ainsi que pour les alésages critiques dans les boîtiers, la précision géométrique doit généralement être maîtrisée dans une plage comprise entre un tiers et la moitié de la tolérance du diamètre de l'alésage. L'erreur d'entraxe entre les alésages est généralement maintenue entre ±0,025 et 0,06 mm, tandis que l'erreur de parallélisme entre les axes de deux alésages est maîtrisée entre 0,03 et 0,10 mm. La rugosité de surface typique des alésages est comprise entre Ra 1,6 et 0,4 µm.
L'alésage d'un trou se déroule souvent en plusieurs étapes : alésage grossier, alésage de semi-finition et alésage de finition. Les étapes nécessaires dépendent de la tolérance du trou, du matériau de la pièce et de la structure du composant.
L'alésage grossier est une opération préparatoire importante pour les alésages cylindriques. Il permet d'usiner les alésages de pièces moulées ou forgées, ou encore ceux qui ont déjà été percés ou fraisés, afin de créer les conditions nécessaires à la semi-finition et à la finition. Il permet également de détecter à un stade précoce les défauts des pièces brutes, tels que les fissures, les inclusions de sable et les bulles d'air.
L'alésage de dégrossissage laisse généralement une marge de 2 à 3 mm de chaque côté pour l'alésage de semi-finition et de finition. Les composants de précision destinés aux carters peuvent également nécessiter un recuit ou un vieillissement après l'alésage de dégrossissage afin d'éliminer les contraintes internes générées lors de l'usinage, avant de procéder à l'alésage de finition.
Des paramètres de coupe élevés génèrent des forces de coupe et des températures importantes, ainsi qu'une usure importante de l'outil lors de l'alésage de dégrossissage. Un outil d'alésage de dégrossissage doit donc présenter une résistance mécanique et une résistance aux chocs suffisantes. Sa géométrie doit permettre de réduire la force de coupe et la charge exercée sur le système d'usinage, tout en assurant une dissipation efficace de la chaleur.
L'alésage de semi-finition prépare le trou pour l'alésage de finition en corrigeant les irrégularités de surépaisseur laissées après l'ébauche. Un trou de haute précision peut nécessiter deux passes de semi-finition. La première élimine les surépaisseurs les plus irrégulières, tandis que la seconde élimine la surépaisseur restante afin d'améliorer la précision dimensionnelle et géométrique et de réduire la rugosité de surface.
L'alésage de semi-finition laisse généralement une marge de 0,3 à 0,4 mm de chaque côté pour l'alésage de finition. Pour un alésage dont les exigences de précision sont moindres, il est parfois possible de passer directement de l'alésage d'ébauche à l'alésage de finition.
L'alésage de finition utilise une vitesse de coupe plus élevée et une vitesse d'avance plus faible afin d'enlever la faible surépaisseur laissée par l'alésage d'ébauche ou de semi-finition et d'obtenir avec précision la surface interne spécifiée.
Après l'alésage grossier, il convient de desserrer les plaques de serrage et de resserrer la pièce à usiner afin de réduire l'influence de la déformation due au serrage sur la précision finale. La profondeur de coupe radiale typique pour l'alésage de finition est d'au moins 0,01 mm, et l'avance est d'au moins 0,05 mm/tr.
La partie coupante d'un outil d'alésage pour centre d'usinage est fondamentalement similaire à celle d'un outil de tournage extérieur. L'alésage sur un centre d'usinage s'effectue toutefois généralement à l'aide d'un outil en porte-à-faux ; la barre d'alésage doit donc offrir une rigidité et une précision suffisantes. Il existe des outils adaptés à différentes conditions de coupe, qui peuvent être classés en fonction du nombre d'arêtes de coupe : outils d'alésage à une arête ou à deux arêtes.
La plupart des outils d'alésage à simple tranchant sont dotés d'un système de réglage. Les modèles illustrés (a), (b) et (c) sont utilisés respectivement pour les trous traversants, les trous étagés et les trous borgnes. La vis 1 permet de régler le diamètre de coupe, tandis que la vis 2 bloque le réglage.
Un outil à une seule arête de coupe présente une rigidité relativement faible et peut vibrer pendant l'usinage ; c'est pourquoi on choisit un angle d'approche plus important afin de réduire la force radiale. Le diamètre d'usinage est réglé en déplaçant l'outil d'alésage, ce qui rend le réglage peu pratique et réduit l'efficacité. Cette conception est principalement utilisée pour la production à l'unité ou en petites séries. Sa construction simple et sa grande adaptabilité lui valent néanmoins une large utilisation.
Un outil d'alésage simple à double tranchant comporte deux arêtes de coupe symétriques situées aux extrémités opposées, qui coupent simultanément. L'action de coupe équilibrée annule en grande partie la force radiale exercée sur la barre d'alésage. Cela permet d'utiliser des paramètres de coupe plus élevés, réduit la rigidité requise de la barre, limite les vibrations et améliore l'efficacité de la coupe.
Les outils d'alésage à double tranchant indexables sont largement utilisés car leurs plaquettes sont faciles à remplacer, ne nécessitent aucun réaffûtage et sont faciles à régler. La coupe symétrique permet d'obtenir une grande précision d'alésage. Par rapport à un outil à simple tranchant, l'avance par tour peut être approximativement doublée, ce qui augmente la productivité.
Les alésages de grand diamètre peuvent être usinés à l'aide d'un alésoir à double tranchant réglable dont la tête offre une large plage de réglage. Le diamètre maximal d'alésage peut atteindre 1 000 mm.
Les outils d'alésage à réglage fin sont couramment utilisés pour l'alésage de finition sur les centres d'usinage. Leur cote radiale peut être réglée dans une plage définie, avec une résolution d'échelle de 0,01 mm.
Pour régler l'outil, desserrez d'abord la vis de serrage, puis tournez l'écrou de réglage gradué jusqu'à ce que la tête de coupe atteigne le diamètre souhaité, et resserrez enfin la vis. Ce type d'outil d'alésage présente une structure relativement simple et offre une grande précision, une bonne polyvalence et une grande rigidité.
Faites-nous part de votre dessin, de votre matériau, de votre objectif de tolérance ou de votre question sur l'application. Notre équipe d'ingénieurs peut vous aider à examiner l'itinéraire d'usinage et vous suggérer une prochaine étape pratique.
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