Fraisage à grand avancement vs fraisage traditionnel pour têtes de moteur en fonte

Fonte reste le matériau dominant pour les culasses des moteurs diesel en raison de sa stabilité thermique, mais usinage les coûts représentent 18 à 25 % des dépenses totales de production. Bien que le fraisage traditionnel offre une précision éprouvée, les nouvelles stratégies à forte avance promettent une élimination plus rapide du matériau. Cette étude vérifie si les outils HFM modernes peuvent répondre aux normes automobiles de Classe II (ISO 12164-2) tout en améliorant la productivité.

Méthodologie

1. Configuration expérimentale

Nous avons usiné des échantillons en fonte grise (qualité G3000) dans trois conditions :

• Traditionnel : fraise de 4", 0,012"/dent, 500 SFM

• HFM : outil de 1,5", 0,039"/dent, 985 SFM

• Hybride : ébauche en HFM + finition traditionnelle

Tous les tests utilisés :

• Liquide de refroidissement : émulsion synthétique à 8 % (Blaser Swisslube)

• Mesure : MMT Mitutoyo (répétabilité 0,0002 po)

• Surveillance de l'usure des outils : Zoller Genius 3

2. Recueil des données

Paramètres relevés tous les 15 cycles :

• Rugosité de surface (Mitutoyo SJ-410)

• Usure du flanc de l'outil (norme ISO 3685)

• Temps de cycle réels par rapport aux temps programmés

PRINCIPAUX RÉSULTATS

• Le HFM a montré une vitesse d'enlèvement de métal 28 % supérieure, mais nécessitait des changements d'outil plus fréquents

• L'usinage traditionnel a produit une planéité plus précise (0,003" contre 0,005")

• Une approche hybride équilibre vitesse et précision

Discussion

1. Implications pratiques

Pour les usines d'assemblage d'engins à haut volume :

• L'usinage à grande vitesse (HFM) est pertinent pour l'usinage préalable lorsque des tolérances de ±0,02" suffisent

• Les méthodes traditionnelles restent préférables pour les surfaces finales d'étanchéité

L'analyse des coûts d'outillage révèle :

• Le HFM économise 3,20 $ par pièce en main-d'œuvre

• Ajoute 1,75 $ par pièce en coûts d'insertion

2. Limitations

Les résultats s'appliquent spécifiquement à :

• Fonte G3000

• Plage de dureté de 35 à 45 HRC

• Centres d'usinage verticaux

Conclusion

L'utilisation stratégique de l'usinage à grande vitesse (HFM) permet un gain de temps évident lors de l'usinage des culasses en fonte. Les fabricants devraient :

• Utiliser l'usinage à grande vitesse (HFM) pour les surfaces non critiques

• Réserver l'usinage traditionnel pour les passes finales

• Envisager des approches hybrides pour les géométries complexes

Des recherches supplémentaires devraient analyser la pertinence de l'usinage à grande vitesse (HFM) avec la fonte à graphite compacté (CGI).