L'outil de coupe, connu sous le nom de broche, contient une série de dents qui augmentent la hauteur le long de sa longueur, coupant progressivement plus profondément chaque passage. L'écrasement peut être effectué en poussant ou en tirant la broche à travers ou au-dessus de la pièce, et le choix entre l'ouverture de poussée et l'ouverture de traction a un impact significatif sur la vitesse, le coût et la qualité de la pièce finie.

Qu'est-ce que le braconnage de push ?

L'ouverture de la broche est une méthode où l'on insère la broche manuellement ou par une presse dans la pièce, puis on la force à la traverser en appliquant une force de compression axiale. La broche est poussée d'une extrémité, et l'action de coupe se produit lorsque l'outil passe à travers la pièce. Ce processus est généralement effectué à l'aide d'une presse hydraulique ou mécanique, bien que certaines configurations utilisent une machine d'ouverture de poussée verticale avec un bélier qui pousse la broche vers le bas. La broche doit être supportée tout au long de la course pour éviter le flambement, car l'outil subit une contrainte de compression importante.

Le brochage à la main est principalement utilisé pour créer des éléments internes tels que des glissières, des éclisses, des trous carrés, des trous hexagonaux et d'autres profils non ronds. Il est particulièrement efficace pour l'usinage des pièces relativement courtes et rigides, car la pièce doit pouvoir résister aux forces axiales en cause. Les pièces communes produites par le brochage à la main comprennent des douilles, des engrenages, des poulies et des moyeux d'accouplement.

Équipement pour le brochage de push

L'équipement le plus courant pour l'ouverture de la broche est une presse hydraulique verticale avec un bélier qui pousse la broche à travers la pièce. La pièce est montée sur un montage sous le bélier, et la broche est guidée par un douille ou un trou pilote pour assurer l'alignement. La longueur de course et la capacité de force du bélier doivent correspondre à la longueur de la broche et le matériau en cours de coupe.

Les broches sont plus courtes et plus robustes que les broches à traction car elles doivent résister aux charges compressives sans flexion. Elles sont souvent fabriquées en acier à grande vitesse (HSS) ou en carbure pour une durée de vie plus longue. La conception de la broche comprend une section pilote, des dents rugueuses, des dents de finition et une tige.

Matériaux appropriés pour le brochage

Le brochage à la pression fonctionne bien sur les matériaux ductile tels que l'acier à faible teneur en carbone, l'acier inoxydable, l'aluminium, le laiton et le bronze. Les matériaux plus résistants comme l'acier à outils ou les alliages traités à la chaleur peuvent être broyés à la pression, mais nécessitent des vitesses plus lentes, des équipements plus robustes et une lubrification soignée.

Avantages du brochage

  • Haute vitesse: La broche traverse la pièce en une seule course, faisant de l'ouverture de poussée l'une des méthodes les plus rapides pour produire des profils internes, en particulier dans la production en grand volume.
  • Coût de l'équipement inférieur:[ Les presses hydrauliques sont relativement peu coûteuses par rapport aux machines spécialisées nécessaires pour le brochage.
  • Simplicité:[ La configuration est simple; l'opérateur place la pièce, la presse pousse la broche à travers, et la partie est enlevée.
  • Bonne finition de surface :[ L'action progressive de coupe laisse une surface lisse, éliminant souvent le besoin de finitions secondaires.
  • Pour les pièces qui peuvent être produites en un seul passage, les temps de cycle sont très courts, améliorant le débit.

Limites du braquage

  • Résistance de longueur de la pièce:[ La pièce doit être suffisamment longue pour permettre à la broche de passer complètement, mais pas si longtemps que les boucles de la broche. Généralement, la broche de poussée est limitée à des pièces dont le rapport longueur-diamètre est inférieur à environ 8:1.
  • Fonction sur pièce:[ La force de compression peut provoquer l'effondrement ou la déformation de pièces à parois minces. La fixation doit être robuste pour empêcher le mouvement.
  • Support de poche: La broche doit être guidée avec précision; le désalignement peut entraîner une rupture d'outil ou de mauvaises tolérances.
  • Limité à des formes plus simples:[ Bien que le brochage poussé puisse produire différents profils, les formes extrêmement complexes nécessitent souvent le brochage par traction en raison des contraintes de longueur de l'outil.

Qu'est-ce que le braconnage de Pull ?

L'ouverture de la broche est une méthode qui permet de la fixer à un mécanisme de traction, tel qu'un cylindre hydraulique, une chaîne ou un câble, qui entraîne l'outil à travers la pièce. L'ouverture est placée devant ou à travers la pièce, puis tirée sous tension, créant la coupe. Cette méthode évite la contrainte de compression sur l'outil, permettant des broches plus longues et plus fines qui peuvent produire des coups plus longs et des coupes plus profondes.

L'ouverture de la broche est largement utilisée pour l'ouverture de surface interne et externe. Elle peut produire des trous de rainure, des rafales et des passages irréguliers. De l'extérieur, elle est utilisée pour créer des dents de vitesse, des queues de colombier et d'autres surfaces profilées sur de grandes pièces ou de forme irrégulière. La capacité de tirer la broche à travers de plus longues distances le rend idéal pour les pièces de longueur substantielle ou de multiples caractéristiques le long de l'axe.

Équipement pour le brochage de poulies

Les machines à brocher sont conçues pour être utilisées dans plusieurs configurations. Les machines à brocher horizontalement sont dotées d'un lit le long duquel la pièce est serrée; la broche est tirée par un piston hydraulique situé à une extrémité. Les machines à brocher verticalement fonctionnent de la même manière mais dans une orientation verticale, ce qui est plus compact et simplifie la charge de certaines géométries.

Les machines modernes utilisent souvent des systèmes hydrauliques à servomoteurs pour maintenir une vitesse de coupe constante et minimiser les chocs. La broche est généralement reliée par un tige qui engage une tête de tire. Contrairement à l'ouverture de poussée, l'outil ne subit que des contraintes de traction, ce qui permet de faire des broches plus longues et plus fines. Les broches de tire sont souvent fabriquées en sections qui peuvent être assemblées pour obtenir la longueur requise pour la coupe.

Matériaux appropriés pour le brochage à traction

L'échafaudage à traction peut supporter la même gamme de matériaux que l'échafaudage à poussée, mais est également adapté aux matériaux plus difficiles en raison de la capacité à utiliser des vitesses plus lentes et une force plus élevée sans bourrage d'outil. Il est couramment utilisé sur les aciers alliés, la fonte, les composants métalliques en poudre et même les superalliages.

Avantages du braquage à la traction

  • Plus grande longueur de course: Puisque la broche est sous tension, elle peut être très longue, permettant des coupes sur de plus longues distances et des caractéristiques plus profondes.
  • Gent sur les parties délicates: Le mouvement de traction ne compresse pas la pièce, réduisant le risque de déformation pour les formes minces ou complexes.
  • Évacuation de la puce de meilleure qualité:[ Dans les ouvertures horizontales de traction, les puces tombent loin de la zone de coupe en raison de la gravité, améliorant la finition de la surface et la durée de vie de l'outil.
  • Capacité pour les formes complexes: Les broches de tirage peuvent être conçues avec plusieurs étapes et sections pour produire des profils complexes en un seul passage.
  • Précision plus élevée : La vitesse de traction contrôlée et la force constante donnent souvent des tolérances plus strictes et une répétabilité meilleure que le gravage poussé, surtout sur les pièces plus longues.

Limites du braquage à la traction

  • Coût de l'équipement plus élevé: Les machines à broyer les arracheurs sont plus chères que les presses hydrauliques, tant dans l'investissement initial que dans l'entretien.
  • Temps de configuration plus long: La fixation et l'alignement des broches prennent plus de temps parce que la broche doit passer par la pièce de travail et être fixée aux deux extrémités.
  • Longueur du bec:[ Les broches de traction sont souvent longues de plusieurs pieds, nécessitant plus d'espace pour le stockage et la manutention, et augmentant le coût des outils.
  • Vitesse basse pour les petites pièces:[ Pour les caractéristiques simples et courtes, le grenaillement peut être plus lent que le grenaillement poussé en raison de la nécessité de rétracter complètement et de recharger le grenaille.

Différences clés entre le braquage et le braquage

La différence fondamentale réside dans la façon dont la force est appliquée — compression par rapport à la tension — mais les implications affectent tous les aspects du processus. Le tableau suivant résume les distinctions critiques:

Factor Push Broaching Pull Broaching
Direction of force Compressive (push) Tensile (pull)
Tool stress High compressive stress, risk of buckling Tensile stress, no buckling
Broach length Short to moderate (typically under 24 inches) Long (can exceed 8 feet)
Stroke length Limited by press stroke and part length Longer, up to several feet
Common applications Keyways, small splines, square/hex holes Large splines, gear teeth, rifling, external surface contours
Typical part size Small to medium parts Medium to large parts
Equipment type Hydraulic/mechanical press Horizontal or vertical broaching machine
Production speed Very high for simple parts High, but slower for short features
Tool cost Lower (shorter, simpler geometry) Higher (longer, may be sectional)
Precision Good, but limited by tool deflection Excellent, especially for long features
Ideal for delicate parts No (compressive force can distort) Yes (pulling is gentle)

Note : Le tableau ci-dessus est un guide général. La performance réelle dépend de l'état de la machine, de la conception des outils et du matériau de la pièce.

Facteurs à prendre en considération pour choisir une méthode d'ouverture

Le choix entre le grenaillement et le grenaillement nécessite l'évaluation de plusieurs facteurs interconnectés. Aucune méthode unique n'est supérieure dans tous les cas; la décision doit être fondée sur la géométrie de la pièce, le volume de production, les propriétés du matériau, les exigences de tolérance et les contraintes budgétaires.

Partie Géométrie et taille

Les pièces courtes et rigides avec des profils internes simples sont idéales pour le brochage. Inversement, les pièces longues, les composants importants ou les pièces nécessitant des caractéristiques extérieures profondes sont mieux servis par le brochage par traction. Par exemple, un douille en acier avec une petite porte-clés est le meilleur brochage par poussée, tandis qu'un arbre de transmission de camion lourd avec plusieurs longues élingues nécessite une broche de traction.

Volume de production

Pour la production en grand volume de petites pièces (en milliers par jour), le brochage à grande échelle offre les temps de cycle les plus rapides et le coût d'outillage par pièce le plus bas. La simplicité d'une presse hydraulique permet des basculements rapides entre les familles de pièces.

Matériel et dureté

Les matériaux ductile plus doux sont bien adaptés pour le brochage. Au fur et à mesure que la dureté du matériau augmente, le risque de rupture de l'outil sous compression augmente, rendant le brochage de traction plus fiable. Pour l'acier durci (au-dessus de 35 HRC), le brochage de traction avec des vitesses plus lentes et l'outillage en carbure est standard.

Exigences en matière de tolérance et de finition de surface

Les deux méthodes peuvent atteindre des tolérances de ± 0,001 pouce ou mieux, mais le brochage à traction donne généralement des résultats plus cohérents sur les pièces plus longues en raison d'un meilleur voyage guidé de l'outil. Les finitions de surface varient généralement de 32 à 63 micropouces Ra avec un liquide de refroidissement approprié et des outils tranchants; le brochage à traction peut laisser de légères marques à l'entrée ou à la sortie si le support n'est pas adéquat.

Considérations relatives aux coûts

Investissement initial : Une presse hydraulique pour le brochage est nettement moins chère qu'une machine à brochage à traction spécifique. Toutefois, pour la production continue, le coût de l'outil pour le brochage à traction est plus élevé en raison de broches plus longues et plus complexes, mais la durée de vie de l'outil peut être plus longue si elle est maintenue correctement.

Conception de l'outil de broche: Pousser contre tirer

L'outil de brochage lui-même diffère considérablement entre les deux méthodes. Les brochettes à pression ont une tige sur une extrémité pour que le bélier de presse puisse pousser contre, et les dents sont coupées le long du corps, qui doit être assez robuste pour résister au flambage. La géométrie de la dent – angle de râteau, angle de relief, largeur du sol – est conçue pour gérer la formation de puces et réduire les forces de coupe.

Les broches à tirer ont une extrémité de traction avec une fente ou un trou fileté à fixer à la tête de traction. Le corps peut être plus mince et plus long parce qu'il est sous tension. Beaucoup de broches à tirer sont fabriquées en sections, permettant le remplacement de segments usés plutôt que de déchirer l'outil entier. Cette conception modulaire réduit les coûts d'outillage à long terme.

Les deux types de puces dépendent de la charge appropriée, de la géométrie du brise-copeaux et de la livraison du liquide de refroidissement. L'évacuation efficace des puces est essentielle; en cas d'ouverture de poussoir, les puces sont poussées devant l'outil, de sorte que la pièce doit avoir des trous de dégagement ou que la broche doit avoir des goulottes de puces dimensionnées en conséquence.

Considérations relatives à la sécurité et à l'entretien

Les protocoles de sécurité doivent comprendre des dispositifs de protection entrecroisés pour empêcher l'accès pendant la course, des boutons d'arrêt d'urgence et une inspection régulière de l'état des broches. Les presses de broches doivent être soigneusement alignées pour éviter l'explosion des outils si les boucles de broches. Les opérateurs doivent être formés pour manipuler des broches lourdes, surtout des broches à longue traction, à l'aide de grues ou de palans.

L'entretien vise à garder l'hydraulique de la machine propre et libre de fuites, à vérifier les douilles de guidage et les plaques d'usure, et à s'assurer que le mécanisme de traction (chaîne, câble ou cylindre hydraulique) est en bon état. Les broches doivent être affûtées périodiquement; les dents ternes augmentent les forces de coupe et peuvent endommager la pièce.

Sujets avancés dans le braconnage

CNC Brèche

Les machines CNC modernes peuvent effectuer des opérations d'ouverture à l'aide de pièces d'attache spécialisées ou en utilisant la broche pour pousser ou tirer une broche, bien que les machines dédiées restent dominantes. L'ouverture CNC permet une production flexible avec des transitions rapides entre différents profils, mais les temps de cycle sont généralement plus longs que ceux d'une presse hydraulique.

Brochage de surface

Les méthodes de traction et de poussée peuvent être appliquées à l'ouverture de surface externe. Lors de l'ouverture de surface de la pousse, la pièce est poussée contre une broche fixe; lors de l'ouverture de surface de la traction, la broche est tirée sur la surface de la pièce. Ceci est courant pour produire des surfaces plates, des fentes inclinées, ou des contours inhabituels sur les blocs moteurs, les culasses et autres coulées.

Machines à écraser horizontalement vs verticalement

Les machines d'ouverture horizontale sont typiques pour l'ouverture de traction parce qu'elles permettent des coups longs et un retrait facile des puces. Les machines d'ouverture verticale sont souvent utilisées pour l'ouverture de poussée parce qu'elles peuvent supporter le chargement de la pièce depuis le haut et utiliser la gravité pour aider la chute des puces dans certains cas.

Refroidissement et lubrification

Le brochage génère une chaleur importante en raison de taux élevés d'élimination des matériaux. Les réfrigérants solubles dans l'eau avec des additifs à pression extrême sont couramment utilisés pour réduire les frottements et les copeaux de chasse. Dans le brochage à la pression, le réfrigérant est dirigé vers la zone de coupe par des trous dans la broche ou à partir de buses externes.

Exemples réels mondiaux

Exemple 1: Petite porte-clés dans un douillet en acier. Un fabricant de composants hydrauliques a besoin de 10 000 pièces par mois, chacune nécessitant une porte-clés de 0,25 pouce. À l'aide d'une presse hydraulique verticale avec une broche de poussée, le temps de cycle est d'environ 10 secondes par pièce, y compris le chargement et le déchargement.

Exemple 2: Grande élingue dans un arbre de transmission. Un fournisseur de niveau 1 automobile doit produire des élingues internes de 8 pouces de long sur des arbres en acier forgé. Le matériau est 8620 acier allié, durci à 58 HRC. La tolérance requise sur le diamètre principal est ± 0,001 pouce. Une élingue horizontale avec une élingue segmentée à bout de carbure est utilisée. La élingue est tirée à une vitesse de 10 pouces par minute, en remplissant l'élingue en moins d'une minute. L'action de traction assure que l'élingue est concentrique et l'arbre ne se déforme pas.

Exemple 3: contour extérieur complexe sur un composant en fonte. Un fabricant de gros compresseurs d'air a besoin d'une série de fentes de queue de douve inclinée sur une tête de cylindre. La pièce est lourde et de forme irrégulière. Une machine de traction verticale avec une broche de surface personnalisée est utilisée. La broche est tirée vers le haut à travers la pièce fixe, créant le profil en une seule course. La méthode permet de positionner avec précision plusieurs fentes sans repositionner la pièce.

Conclusion

La décision entre le brochage par poussée et le brochage par traction s'appuie sur les exigences spécifiques du projet. Le brochage par poussée excelle dans la vitesse et l'économie pour les pièces courtes et simples faites de matériaux ductile, surtout lorsque l'on produit des caractéristiques internes comme les glissières et les petites agrafes. Le brochage par traction offre la polyvalence, l'action plus douce et le coup plus long requis pour les pièces grandes, délicates ou complexes, réalisant souvent des tolérances plus strictes dans des caractéristiques plus longues.

Pour plus de détails sur les éléments fondamentaux d'ouverture, consultez le guide d'ouverture de la Société des ingénieurs de fabrication. Des spécifications détaillées sur la conception des outils d'ouverture peuvent être trouvées à .