Le raffûtage d’outils en acier rapide ou carbure monobloc est une solution économique pratiquée depuis la nuit des temps de l’usinage. Afin d’en savoir plus à propos des pratiques actuelles, la rédaction de Mach’Pro a interrogé 75 sociétés spécialisées dans ce domaine. Cet article est une synthèse des réponses reçues.

Un foret, une fraise ou un autre outil monobloc donnent leur meilleur rendement lorsqu'ils sont neufs, disposant du revêtement étudié par le fabricant et usant du meilleur compromis entre vitesse de coupe et avance choisies par l'utilisateur en fonction du couple outil-matière et des résultats escomptés. L'objectif d'un raffûtage est de se rapprocher le plus possible de ces conditions idéales d'origine. Mais de nombreux paramètres entrent en jeu et interfèrent entre eux.<

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A propos de la géométrie
Généralement, les fabricants d'outils conseillent une procédure pour l'affûtage de leurs outils, concernant notamment les angles de coupe des outils travaillant en bout. Chez Walter (Z.326), un plan d'affûtage de ses forets carbure monoblocs est d'ailleurs inséré à cet effet dans son catalogue outils. Il faut noter aussi une tendance très forte des fabricants d'outils à proposer eux-mêmes un service d'affûtage.

C'est le cas notamment pour Dixi Polytool (Z.327) Guhring (Z.328), Kennametal (Z.329), Komet (Z.330), Perfor (Z.331) ou UOP (Z.332). Disposant des machines et des données d'origine, ils paraissent les mieux armés pour effectuer cette opération. Chez le spécialiste des outils de petits diamètre en carbure monobloc grande vitesse Dixi, avant d'effectuer cette opération, un expert contrôle les pièces une par une et établit un tri de ce qui peut être retouché ou non.

Pour une efficacité maximale, il vérifie que l'outil n'est pas trop abîmé et que les arêtes et l'angle de coupe ne sont pas trop ébréchés. Il s'assure également que le carbure n'a pas subi un échauffement trop important durant l'usinage chez le client.

D'autre part, lorsque l'on visite des sociétés de service de raffûtage, la modernité de certains parcs machines 5 axes démontre qu'ils possèdent également les moyens d'assurer la qualité nécessaire à cette opération (voir encadré).

Dans tous les cas, la vérification de l'utilisation des meules, du lubrifiant et des paramètres corrects de raffûtage s'avère nécessaire, au moins lors des premiers contacts. Certains fabricants d'outils le font d'ail-leurs à la place des utilisateurs en agréant des centres d'affûtage régionaux, comme nous le signale Sandvik division Prototyp (Z.333).

Le serrage de l'outil, la vérification de son positionnement correct et l'utilisation des paramètres géométriques précis (surtout si le listel doit être retouché, pour une fraise en roulant par exemple) sont les conditions sine qua non d'un affûtage correct.

Aujourd'hui, les machines à commande numérique 5 axes disposent de ces atouts, laissant peu de marge à l'erreur humaine.

Il existe aussi des différences quant aux meules et conditions d'abrasion nécessaires à la rectification d'acier rapide ou de carbure. Le raffûtage comporte aussi des risques métallurgiques, en modifiant la structure de l'outil par brûlage avec une meule encrassée, mal diamantée ou trop peu lavée par le lubrifiant sous pression.
Si le lubrifiant est mal filtré, ce sont des tapures de rectification qui peuvent fragiliser les arêtes coupantes.

Egalement, plus les conditions d'utilisation ultérieures de l'outil sont sévères, plus la vitesse de rotation est élevée et plus le respect de la qualité géométrique doit être important. Bien qu'il existe des machines à équilibrer pour les outils travaillant en UGV, l'équilibrage intrinsèque d'un outil dédié à cette technique reste vital. Toutes ces remarques sont valables pour les outils non revêtus et revêtus, naturellement. Mais pour ces derniers, d'autres précautions sont nécessaires.<

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Quid des revêtements ?
Effectivement, les choses se compliquent dès qu'un outil est revêtu. Il est toujours possible de faire un revêtement sur un autre existant déjà, mais cela est fortement déconseillé. Au fur et à mesure de l'empilage des couches, la force de tenue va se dégrader et des écaillages peuvent se former. Il est donc préférable d'enlever le revêtement précédent et de revêtir l'outil à neuf.<

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Deux questions se posent alors dès le premier affûtage et d'autant plus lors des suivants. Tout d'abord est-on sûr que le revêtement correspond à celui d'origine ? Ensuite, les chauffes successives de l'outil ne modifient-elles pas la structure de la matière ? Il convient donc d'être très prudent, voire procédurier, dans ces cas d'espèces.
L'avantage revient ici incontestablement au service intégré que les fabricants proposent, garantissant le suivi des procédures d'origine.

Des essais menés par Sivo-UOP (Z.334) chez Métaltemple ont clairement prouvé l'incidence de la qualité du revêtement, à tel point que la société importatrice des outils UOP s'est équipé d'un four pour enlever les couches précédentes. Les grands groupes travaillant avec ce fournisseur confirment l'importance de passer par le fabricant pour retrouver les qualités d'origine.

UOP a d'ailleurs obtenu de nouveaux marchés grâce à ce service.

C'est d'autant plus vrai que le revêtement Dart proposé reste unique en son genre. Même si d'autres fabricants affirment que le raffûtage d'outils revêtus ne pose aucun souci majeur, par rapport à un outil non revêtu, il paraît préférable de baliser au mieux cette démarche.

Et combien ça rapporte ?
A la question du nombre de raffûtage possible, les réponses sont comprises dans une fourchette de 2 à 3, jusqu'à 2 à 5.

En réalité, ce nombre varie en fonction du type d'outil et il est directement lié à la maîtrise de l'usure sur l'outil. Un foret HSS série longue sans revêtement peut être affûté dix fois s'il est utilisé dans des conditions normales. Mais une fraise hémisphérique usinant de l'acier à 58 Hrc supportera difficilement plus de 2 à 3 affûtages. La question du nombre d'affûtage est importante, car elle influe directement sur le coût de la pièce pour les outils dédiés.

Pour les autres, en sous-traitance par exemple, c'est l'ensemble du poste outillage qui, en augmentant ou diminuant, va influer sur la compétitivité de l'entreprise.
Sur le coût du raffûtage, les réponses s'accordent pour dire qu'il ne dépasse généralement pas le tiers de la valeur de l'outil neuf. C'est ensuite que les avis divergent considérablement. La raison de cette divergence provient du mode de raffûtage.

Lorsqu'il est effectué dans des conditions moyennes, voire mauvaise, les vitesses de coupe doivent être diminuées d'environ 30% et la qualité de l'usinage peut chuter de 20% à 30% suivant le diamètre. L'affûtage a donc une grosse incidence sur la qualité de finition et la durée de vie d'outil. Normalement, l'affûtage doit permettre à l'outil d'assurer au moins 95% de la prestation qu'il effectuait étant neuf.<

br />En théorie, il devrait être possible de conserver les vitesses de coupe d'origine, surtout lorsqu'elles correspondent aux indications de base du fabricant. Ces paramètres sont effectivement donnés avec une prudence élémentaire et un outil raffûté correctement les supporte en principe très bien. Afin d'aider à comprendre les implications de l'affûtage dans les coûts de production, certains logiciels prennent bien en compte ces opérations.

Ainsi, le logiciel CCS de Prototyp permet d'intégrer les phases d'affûtage au coût outil/pièce, afin que l'acheteur dispose de tous les paramètres.

Actuellement, il semble qu'environ 40 à 50% des utilisateurs intègrent l'affûtage dans leur coût de production. Pour les autres, la gestion de ce poste reste aléatoire. Pourtant, une formule simple passe par la distance usinée : Si un outil neuf usine 100 m et coûte 100 Euros, le coût du mètre usiné est de 1 Euro.

Si l'outil est affûté 3 fois pour la somme de 100 Euros (3 fois le tiers du prix du neuf) et qu'il a pu usiner ainsi 240 m de plus (80% de 300 m). Le prix du mètre usiné descend alors à 200 ¤/340 m = 0,58 ¤. On voit ainsi qu'un affûtage peut faire chuter le prix de 42% du coût du mètre usiné, dans ce cas.

Qui affûte ?
La concentration sur un métier de base ayant externalisé massivement cette fonction, seuls quelques grands industriels ont encore un service d'affûtage intégré.

D'après les fabricants, cela représente environ 5% à 10% de l'affûtage en France. Pour le reste, une tendance forte va vers l'augmentation du service proposé par les fabricants d'outils, situé entre 10 et 20%. La complexité des géométries et des revêtements joue dans ce sens. Mais ce sont toujours les affûteurs de proximité qui représentent la part la plus importante du raffûtage, avec des estimations comprises entre 70% et 90%.<

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Le meilleur compromis consiste souvent à faire appel à un affûteur local agréé par un fabricant, disposant des machines CNC 5 axes et des moyens de contrôle adaptés, en relation directe avec un centre de revêtement de surface appliquant correctement les procédures. Il faut également tenir compte des délais nécessaires dans les différents cas. Un affûteur local est souvent plus souple et plus réactif qu'une organisation lourde au niveau national, voire européen.

Les délais peuvent ainsi varier de la semaine jusqu'au mois. L'augmentation des délais implique de disposer d'un stock supplémentaire d'outils, renchérissant ainsi les frais d'immobilisation.

Rien n'est simple
On le voit dans cet article, chaque cas est différent, mais tous nécessitent d'être rigoureux aussi bien dans la technique que dans la comptabilité.

Mais on peut conclure en disant que le raffûtage d'outils monobloc en acier rapide ou en carbure est un moyen de faire diminuer les coûts de production. Ce marché reste important, car si la consommation d'outils en acier rapide a diminué constamment depuis 10 ans, c'est au profit des outils en carbure monobloc. Dans tous les cas, il faut se rappeler que la compétition industrielle d'aujourd'hui ne souffre aucune improvisation et oblige à l'amélioration permanente des procédés.