Qu'est-ce que l'usinage en biseau ? Avantages, types et applications

Usinage de chanfreins Il s'agit d'un procédé d'usinage avancé des produits, notamment dans la préparation des angles des pièces mécaniques. Ce procédé facilite également l'assemblage et améliore en même temps les performances. Dans cet article, nous allons explorer le processus de chanfreinage, en répondant à la question : Qu'est-ce qu'un biseau? Nous examinerons également les différentes coupes en biseau existantes et comment elles peuvent être utilisées efficacement.  

Qu'est-ce qu'un biseau (un biseau) ?

Coupe en biseau

Commençons par la question principale : qu'est-ce que le biseautage ? En d'autres termes, le biseautage est un processus de fabrication par lequel le bord d'une pièce est formé selon un angle ou un profil requis. Ce bord préparé, appelé biseau, est destiné à s'adapter précisément à un autre composant et constitue donc une caractéristique importante de la conception pour l'analyse de la fabrication. 

Avantages des biseaux dans la conception mécanique

Angles de biseautage

Maintenant que nous avons une idée claire de ce qu'est le chanfreinage, nous sommes en mesure d'examiner les avantages qu'il présente en matière de conception mécanique. L'usinage en biseau est une caractéristique fondamentale de l'ingénierie, et voici quelques avantages clés : 

Assemblage simplifié 

Dans les assemblages complexes, il est essentiel que les pièces s'emboîtent parfaitement, et le chanfreinage permet d'y parvenir. Les machinistes réalisent généralement des assemblages complexes en plaçant un chanfrein sur les surfaces d'assemblage des pièces pour faciliter le processus d'assemblage. Si le chanfrein approprié n'est pas utilisé, ces assemblages ne peuvent pas être assemblés facilement, voire dans certains cas, pas du tout.  

Qualité de soudage améliorée 

La préparation des bords est un processus essentiel du soudage et le chanfreinage est l'une des étapes les plus essentielles. La géométrie appropriée des chanfreins permet une pénétration plus profonde de la soudure à travers l'épaisseur de la plaque et donne au soudeur suffisamment d'espace pour ajouter du matériau de remplissage. De plus, un bon chanfrein facilite le transfert efficace de la chaleur et la dissipation de la chaleur, améliorant ainsi la résistance et l'uniformité de la soudure. 

Sécurité accrue 

L'avantage du biseautage est la sécurité qu'il offre à tout projet. Les bords des produits peuvent être tranchants, ce qui est dangereux et peut entraîner des blessures. Lors de la conception de tels produits, des bords biseautés peuvent être utilisés pour se débarrasser de ces coins tranchants qui sont dangereux à manipuler et à utiliser. Cette fonction de sécurité est généralement mise en œuvre dans des produits tels que des boîtiers métalliques et des jantes automobiles. 

Répartition améliorée du stress 

Les contraintes étant généralement concentrées sur les bords tranchants, ceux-ci sont généralement sujets à l'usure, aux fissures et à l'écaillage. Les angles vifs sont préjudiciables car ils présentent de petites zones à travers lesquelles les contraintes peuvent être réparties, même avec une faible force. Le chanfreinage résout ce problème en développant une géométrie qui répartit uniformément les contraintes de sorte qu'il y ait peu ou pas de risque de défaillance. 

L'attrait esthétique  

Outre les avantages fonctionnels de l'usinage en biseau, le biseautage peut également apporter une valeur esthétique à un produit. Par exemple, un panneau de voiture aux bords arrondis est beaucoup plus esthétique que celui aux bords coupés. De même, les bords arrondis du smartphone sont non seulement plus sûrs et plus confortables dans la main, mais ils sont également plus esthétiques. 

Types de biseaux 

Les coupes en biseau sont de différents types et peuvent être réalisées dans différentes tailles en fonction des besoins du projet. Examinons quelques-uns des types les plus courants :  

Biseau en V (biseau simple) 

Biseautage en V

Biseaux lisses Les biseaux en V sont du type le plus simple et sont appelés biseaux en V. Il s'agit d'un plan incliné qui présente un angle et une largeur uniformes. Le biseau en V est utilisé en ingénierie, en particulier en soudage, pour offrir la bonne profondeur de pénétration du soudeur. De plus, il est également utilisé pour des raisons de sécurité et d'esthétique. 

Biseau en J 

Le chanfrein en J doit son nom à sa forme, qui est celle de la lettre « J ». Ce chanfrein a une forme composite avec des facettes droites et courbes, ce qui le rend adapté à une utilisation dans diverses situations exigeantes. Le chanfrein en J est pratique pour le soudage bout à bout, et il se compose d'une partie droite qui sert de plan de référence et d'une partie ronde qui peut être insérée dans la zone de soudure. 

Biseau composé 

Un biseau composé est un biseau dans lequel, sur un même bord, se trouvent deux ou plusieurs biseaux, chacun avec un angle et une épaisseur différents. En raison de cette géométrie complexe, il s'agit de l'un des types de biseaux les plus polyvalents utilisés dans les industries de la charpenterie et de la menuiserie, du travail des métaux et de la tuyauterie. Les biseaux composés ne sont pas utilisés dans le soudage de base, mais peuvent être utilisés lorsque le bord nécessite une résistance de soudure différente dans différentes zones. 

Biseau du bord du couteau 

Biseau du tranchant du couteau

Le biseau en forme de couteau est destiné à produire un tranchant fin et tranchant. Il est particulièrement adapté aux produits tels que les couteaux, les instruments chirurgicaux, les ciseaux et autres produits qui nécessitent une coupe fine. Ce type de biseau est important dans les applications où un tranchant tranchant est nécessaire pour obtenir les meilleures performances. 

Biseau arrondi 

Le biseau arrondi est un bord arrondi qui est le plus souvent utilisé dans les applications de sécurité telles que les panneaux automobiles et les cadres métalliques. De plus, le bord arrondi contribue à minimiser la concentration des contraintes, réduisant ainsi les risques d'écaillage et d'autres dommages connexes.  

Comparaison des biseaux, des congés et des chanfreins : principales différences

Certains des traitements de bord disponibles sur le marché sont les biseaux, les filets et les chanfreins qui sont utilisés sur différents projets. Bien qu'ils soient quelque peu similaires, chacun a son objectif qui le distingue de l'autre avec certaines caractéristiques. Il sera utile de considérer en quoi ils sont uniques. 

Qu'est-ce qu'un biseau ?

Le biseau désigne un angle ou une pente qui est obtenu en coupant ou en façonnant le coin selon l'angle spécifié. En général, le biseau divise l'angle des faces qui se rencontrent et il peut le diviser en deux, mais cela peut être différent. Il s'agit notamment de l'utilisation de biseaux comme congés, pour briser les angles vifs, faciliter l'assemblage, permettre une meilleure pénétration et un meilleur accès à la soudure ainsi que pour améliorer l'apparence d'une pièce.

Comprendre les filets

Filet

Le congé est défini comme la jonction arrondie ou lisse de deux surfaces qui peuvent être de nature convexe ou concave. Cette courbe est souvent de rayon constant, assurant ainsi la continuité entre les deux surfaces adjacentes. Les congés sont utilisés dans une conception pour minimiser les concentrations de contraintes, ajouter de la résistance et améliorer l'esthétique d'un produit. L'élimination des angles vifs est effectuée par des congés, ce qui réduit la fragilité externe et les contraintes sont réparties plus uniformément dans les angles internes. Les congés sont utilisés dans toutes sortes de produits tels que les joints soudés, les pièces usinées, les moulures, les bords de meubles, etc.  

Qu'est-ce qu'un chanfrein ? 

Fraisage de chanfrein

Un chanfrein est un type de bord arrondi ou de face qui est principalement formé par la coupe d'un angle sur un bord ou un coin, dans ce cas, l'angle est généralement de quarante-cinq degrés. Cette coupe droite est utilisée lorsqu'il est nécessaire d'éliminer les bords tranchants, de faciliter l'assemblage, de créer une apparence esthétique ou enfin, de protéger les coins facilement endommagés ou exposés. Les chanfreins se trouvent sur les bords des meubles, les pièces usinées, les architectures et même les têtes de boulons. Si vous souhaitez plus d'informations sur le traitement des bords, lisez notre article sur congé et chanfrein.  

Différences techniques entre le chanfrein et le biseau dans l'usinage CNC

Le tableau suivant compare et contraste le chanfreinage et le biseautage en termes de caractéristiques de bord, d'angle, de finition de surface, de processus d'usinage, de coût et de temps, de finition après usinage et de contrainte. 

Tableau : Coupes en biseau et en chanfrein.

Outils et équipements de chanfreinage

Le processus d'usinage en biseau est similaire à certains égards à d'autres processus d'usinage, mais il nécessite l'utilisation d'outils et d'équipements différents.  

Outils de biseautage manuels 

C'est généralement le cas dans de nombreux ateliers où les machinistes utilisent des outils manuels tels que des limes et une meuleuse portative pour produire des biseaux. Ces outils nécessitent plus de compétences et d'expérience pour créer des biseaux, en particulier pour les projets de petite et moyenne taille. Cependant, les outils manuels sont généralement limités aux modèles de biseautage de base, contrairement aux modèles complexes réalisables avec des outils automatisés. Il est difficile d'obtenir des profils de biseautage fins et, par conséquent, ces outils ne sont pas très utiles pour les travaux plus importants et plus complexes. 

Outils électriques pour le chanfreinage 

Il existe des outils électriques plus avancés, tels que les meuleuses d'angle et les défonceuses, qui sont encore plus efficaces que les méthodes manuelles. Ces outils sont assez précis, rapides et polyvalents lorsqu'il s'agit de chanfreiner divers matériaux. En effet, les outils électriques sont efficaces et peuvent être utilisés de diverses manières, ce qui en fait un élément courant dans les ateliers d'usinage. 

Dans le cas d'outils électriques, il est beaucoup plus facile d'obtenir une cohérence dans une variété de géométries de biseau qui sont presque impossibles à obtenir manuellement. 

Découpe au chalumeau pour chanfreinage 

La découpe au chalumeau est une technique courante pour le chanfreinage, en particulier lorsqu'il s'agit de tuyaux ou de matériaux plus fins. Ce procédé consiste à utiliser un chalumeau pour faire fondre le matériau à un point où il devient facile de le couper et de le retirer de la pièce principale tout en laissant un bord biseauté. 

L'oxycoupage est une bonne méthode pour les applications données, mais elle présente également certains inconvénients. Par exemple, elle n'est pas très efficace sur les sections épaisses et, le plus souvent, des opérations de finition supplémentaires sont nécessaires pour éliminer les éclaboussures et l'excès de métal solidifié.

Machines CNC pour le chanfreinage 

Si l’exigence de précision et de complexité est élevée, alors CNC usinage peut être un procédé optimal, utilisé pour le chanfreinage. Ces machines sont très précises et sont capables de couper des angles de chanfrein même très compliqués grâce au fonctionnement multi-axes. 

Les machines CNC peuvent créer de petits biseaux avec le moins de post-traitement nécessaire. Les bords sont affinés et il n'y a pas de netteté des bords et des coins et les zones affectées par la chaleur sont également minimisées. (Pour en savoir plus, consultez notre blog : CNC tolérance d'usinage.

Machines à chanfreiner spécialisées 

Dans les entreprises dont les ateliers effectuent principalement des opérations de chanfreinage, l'achat de machines à chanfreiner est toujours une bonne décision. Ces machines sont principalement utilisées pour le chanfreinage et sont capables de travailler avec de nombreuses géométries différentes telles que des plaques, des tuyaux et des cornières.  

Ces machines spécialisées peuvent utiliser des fraises personnalisées, ce qui permet de créer des biseaux spéciaux qui ne sont pas réalisables avec l'équipement habituel. Elles sont dotées de la précision des machines CNC, mais de la flexibilité requise dans diverses opérations de biseautage.  

Techniques d'estimation des bords biseautés 

Les bords biseautés doivent être mesurés, en particulier lorsque l'on travaille avec des géométries telles que des angles ou des pentes. Vous trouverez ci-dessous certaines des approches normalement utilisées pour déterminer les biseaux : 

Utilisation d'une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) 

Une MMT est un outil élaboré utilisé dans le but spécifique de déterminer la position d'un élément dans l'espace. Lorsque vous placez la pièce sur la MMT, vous pouvez y placer plusieurs points et déterminer les différents angles et la taille de la pièce. Cette méthode est particulièrement utile lorsque la précision est nécessaire car, avec cette méthode, on peut facilement déterminer le degré d'un biseau. 

Utilisation d'un rapporteur d'angle 

Un rapporteur d'angle est donc un type d'outil qui sert à mesurer des angles sur des surfaces biseautées qui sont dans la plupart des cas inclinées. Lors de son utilisation, on place le rapporteur sur le biseau de l'angle et on lit l'angle sur la partie graduée. Cet outil est principalement utilisé dans les ateliers et également sur les chantiers de construction où il est nécessaire de prendre des mesures rapides et précises d'un angle. 

Utilisation d'une jauge d'angle numérique 

Un indicateur d'angle numérique peut être défini comme un outil de mesure électrique qui peut afficher directement le degré du plan d'inclinaison d'une certaine face. Il est très facile à utiliser comme le montre l'affichage numérique qui fournit des résultats corrects et rapides. Cet outil est très pratique lorsque l'on ne peut pas voir ou accéder aux angles mesurés pour une raison quelconque. 

Application d'une règle triangulaire 

L'autre méthode consiste à utiliser la règle triangulaire. Lorsque la règle est placée sur le bord biseauté, on peut décider du degré d'horizontalité ou de verticalité du biseau. Cette méthode est très rudimentaire et convient mieux aux biseaux simples, bien qu'elle puisse être utile dans les situations où un meilleur équipement n'est pas disponible.  

Calculer avec des fonctions trigonométriques 

Si vous êtes à l'aise avec les mathématiques, vous pouvez mesurer les dimensions du biseau et déterminer l'angle à l'aide de valeurs trigonométriques. Vous pouvez ainsi utiliser des formules pour déterminer l'angle exact en fonction de la hauteur et de la longueur du biseau. Cette méthode est particulièrement utile lorsqu'il existe des angles dits personnalisés ou non standard lorsque d'autres outils ne suffisent pas. Un télémètre laser peut également être utilisé pour trouver la hauteur et la longueur d'un biseau. Il est donc possible de déterminer l'angle de la surface inclinée une fois ces mesures obtenues. Cette méthode est particulièrement utile pour une application sur de grandes surfaces ou sur des zones qui peuvent être difficiles à couvrir avec d'autres outils.

Avis des experts sur la façon d'obtenir les meilleurs biseaux 

Cela semble être un processus facile à réaliser, mais il y a certains facteurs à prendre en compte pour obtenir les meilleurs résultats lors du biseautage. Voici quelques conseils à suivre pour obtenir un biseautage précis et efficace : 

Maintenir une géométrie uniforme 

Pour obtenir un biseau uniforme, plusieurs facteurs doivent être réglés, tels que l'angle du biseau et la forme de la surface du biseau. Lors de la fabrication d'un biseau, la face doit être parallèle à l'angle qui a été défini. La répétabilité est importante pour garantir que le biseau fait ce qu'il est censé faire, en particulier dans les environnements à faible tolérance. 

Évitez de préchauffer le matériau 

Bien qu'il soit beaucoup plus simple de pénétrer dans une pièce après préchauffage, il n'est pas conseillé de le faire lors du chanfreinage. Les chanfreins sont normalement fabriqués pour être soudés lorsqu'il est nécessaire d'avoir une continuité du matériau tout au long de la soudure. Certains des effets du préchauffage comprennent : Le préchauffage modifie la nature de la soudure et la qualité du joint en raison des changements dans les propriétés du matériau à souder. 

Préparez correctement le bord 

Il est important de comprendre que lors du biseautage, les bords doivent être nettoyés correctement avant de commencer le biseautage. Assurez-vous que la surface biseautée est exempte de rouille, de saleté ou d'autres éléments de ce type qui peuvent être une cause d'irrégularité dans le biseau ou peuvent exercer une pression trop forte sur les outils. Il est très important de meuler le bord de la lame avant de commencer le processus de biseautage pour produire un bon biseau. 

Utilisez des liquides de refroidissement si nécessaire 

Le chanfreinage dégage également de la chaleur, en particulier lors de la découpe de matériaux durs tels que l'acier ou le titane. Pour éviter des problèmes tels que la surchauffe et les frottements élevés, il faut utiliser le lubrifiant ou le liquide de refroidissement approprié. Ces substances garantissent que la pièce est à la bonne température et augmentent également la durée de vie de vos outils de coupe, ce qui permet un chanfreinage propre et efficace.

Applicabilité de l'usinage en biseau dans le contexte de l'ingénierie

Les biseaux sont utilisés dans de nombreuses applications d'ingénierie, à la fois comme élément structurel et de conception dans de nombreux domaines. Voici quelques-unes des principales utilisations des biseaux en ingénierie : 

Préparation de la soudure 

Le biseautage est largement utilisé dans la préparation des bords pour le soudage, car c'est l'une des applications les plus courantes de cette technique. En ayant un bord biseauté, la qualité de la soudure créée est grandement améliorée. Grâce au biseautage, il est plus facile pour la soudure de pénétrer et d'avoir un joint plus solide, et l'assemblage soudé est également renforcé.  

Chanfreinage de tuyaux et de tubes 

L'assemblage de tuyaux et de tubes nécessite un chanfreinage pour une bonne adhérence. Des bords bien finis facilitent l'ajustement correct des tuyaux ou des tubes, ce qui est très important pour garantir que les fuites sont bien traitées dans différents systèmes de tuyauterie. 

Outils de coupe 

Dans le domaine des outils de coupe, le biseautage a pour fonction essentielle de niveler les bords afin de répondre à certaines normes géométriques. Une telle géométrie des bords est importante pour ses performances dans la coupe de différents matériaux, notamment les métaux et les composites. 

Applications industrielles 

Les biseaux sont couramment utilisés dans les applications aéronautiques et automobiles. Par exemple, la plupart des pièces d'avion ont des bords effilés pour augmenter l'efficacité du mouvement de l'air, ce qui à son tour augmente le rendement énergétique et donc les performances. 

Architecture et décoration d'intérieur 

Une autre application importante du biseautage est observée dans les domaines de l'architecture et de l'ornementation. Les bords biseautés s'appliquent également aux meubles et aux carreaux, aux comptoirs, aux luminaires, etc., ce qui les rend plus attrayants et plus sûrs. Les bords biseautés sont plus arrondis et plus lisses par rapport aux autres types de bords, ce qui les rend plus sûrs et plus esthétiques.  

Conclusion

Usinage par balayage ou par chanfreinage ou par chanfreinage Il s'agit d'un procédé très utile et général dans le domaine de l'ingénierie, utilisé pour améliorer les performances, la sécurité et l'apparence des produits dans différentes applications. Qu'il s'agisse d'améliorer la fonctionnalité ou la beauté de l'objet, les biseaux sont une caractéristique courante dans le monde de la fabrication d'aujourd'hui. 

Prolean Tech est particulièrement habile à fournir des solutions sur mesure CNC service d'usinage, comme le chanfreinage de précision. Leur expérience dans l'amélioration de la géométrie du chanfrein et dans la fourniture de solutions d'usinage adéquates garantit la qualité pour diverses applications d'ingénierie.