Stratégies d'outil de fraisage à grande vitesse

Il y a autant d'opinions sur le fraisage à grande vitesse avec de petits outils de fraisage et leur utilisation appropriée dans l'industrie manufacturière qu'il y a d'écrous et de boulons. L'avantage du fraisage à grande vitesse est qu'il permet de réduire les charges de coupe et les taux de copeaux, ce qui produit de meilleurs états de surface. Dans notre monde d'usinage à grande vitesse, à tolérance élevée et à production élevée, de nombreux points doivent être combinés pour créer une pièce parfaite. Chez DATRON, nous promouvons une stratégie de configuration appropriée de la machine DATRON, de maintien du matériau et d'outils de coupe avec une vitesse et des avances optimisées pour définir cette stratégie.

5 éléments indispensables pour réussir dans le fraisage à grande vitesse :

1. Broche haute vitesse/fréquence sans vibrations
2. Axes X, Y et Z rigides et sans vibration
3. Rigidité, support total, maintien du travail sans vibration.
4. Outillage sans vibrations
5. Programme optimisé utilisant des avances et des vitesses appropriées

Cette discussion concernera le quatrième élément, l'outillage.

Votre atelier a donc investi dans une fraiseuse à grande vitesse et on vous a présenté un programme à exécuter. Il peut s'agir d'une seule pièce d'essai, ou de plusieurs, ou d'une production de centaines. Il ne fait aucun doute que la fraiseuse fonctionnera, ce processus a été confirmé avant son achat. Ainsi, le maintien du travail et l'outillage feront ou détruiront le succès de cette pièce.

Pour la discussion, nous supposerons que les quatre autres points ci-dessus ont été respectés (broche vitesse/fréquence sans vibrations, axes X, Y et Z sans vibrations, maintien de la pièce rigide à support complet sans vibrations, programme optimisé). Parlons donc des stratégies d'outil de fraisage à grande vitesse. .

Composition des outils de fraisage à grande vitesse

Acier rapide ou carbure ? Nous pouvons tous convenir que les vibrations tuent, et plus encore dans le fraisage à grande vitesse. Le fonctionnement à des vitesses et des avances plus élevées pour respecter les périmètres de production, de coût et pour obtenir la meilleure finition dicte l'outillage le plus rigide et sans vibration. Il existe un potentiel de flexion avec des outils en acier rapide et des vibrations à des vitesses élevées. Ainsi, le besoin d'outils rigides penche vers le carbure… un outillage en carbure à micro-grains solide de haute qualité.

Conception d'outils de fraisage à grande vitesse

La conception géométrique des outils en carbure à grande vitesse, et plus particulièrement des outils DATRON, permet la coupe la plus efficace et la plus nette du matériau à une vitesse et à des vitesses d'avance élevées. Cela permettrait des passes d'ébauche lourdes créant un copeau de forme complète sans tuilage mettant toute l'énergie de coupe de la broche dans l'enlèvement de matière.

Tenue d'outils de fraisage à grande vitesse

Vient ensuite la bonne tenue de l'outil. Les vibrations dans l'outillage sont généralement le résultat d'outils non conçus pour le fraisage à grande vitesse, d'outils mal équilibrés ou d'outils mal serrés. Avec les broches à queue directe ou les porte-outils équilibrés pour les broches HSK, une coupe sans vibration peut être obtenue. Le chargement correct de l'outil (outils à tige directe avec bague d'arrêt en laiton ou porte-outils HSK) nécessite un espace de 20 % ou 4-6 mm entre le haut ou le fondu de la flûte et la bague d'arrêt ou le porte-outil HSK. Cela permet aux copeaux de s'éloigner librement de l'outil lors du fraisage. Cependant, il ne doit y avoir qu'environ 80 % de l'arbre remplissant la pince à serrage direct ou le porte-outil HSK. Le haut de l'outil ne doit pas entrer en contact avec le haut de la pince ou du porte-outil HSK. Cela pourrait endommager votre broche.

Avances et vitesses pour les outils de fraisage à grande vitesse (plus élimination des copeaux)

Maintenant, vient la partie amusante. Quelle est la meilleure vitesse et vitesse d'avance ? Et pour quel type d'enlèvement de copeaux devriez-vous avoir pour votre programme ?

En règle générale, la stratégie de broyage avec des broyeurs à grande vitesse ne suivra pas le même chemin qu'une fraiseuse conventionnelle de base (non à grande vitesse). La possibilité d'utiliser des outils plus petits plus rapidement, plus proprement et à des vitesses d'avance élevées, permet plusieurs passes avec un temps de cycle plus court que les pratiques d'usinage standard. La haute finition élimine le besoin de processus supplémentaires de deuxième et troisième étapes normalement nécessaires dans le fraisage de machines de base.

Dans cet esprit, votre stratégie comprendra une sélection d'outils qui répondront à vos pratiques de fraisage les plus courantes. Il vous permet également de "composer" l'avance et la vitesse des outils sélectionnés et de rechercher la meilleure vitesse et la meilleure avance pour chaque outil et opération de fraisage. Cela peut être fait de différentes manières :test de tapotement, test de vibration, test d'octave (hauteur harmonique) ou la méthode à l'ancienne Trail and Test. L'objectif final est de trouver les meilleures vitesses d'avance et de vitesse pour les meilleurs résultats. La majorité des opérateurs DATRON qui réussissent utiliseront la méthode d'essai et de test.

La vitesse publiée (tr/min) et l'avance (course de coupe) sont de bons points de départ, mais ne sont au mieux que des points de départ. Vous devez tenir compte de la machine, de la broche, du matériau et de l'outil ? N'oubliez pas qu'il s'agit d'un mariage de plusieurs facteurs pour maximiser votre stratégie :broche haute vitesse/fréquence, rigidité et tolérances des axes X Y et Z, maintien rigide de la pièce. Le type d'outil (conception géométrique, diamètre, cannelure, longueur et tenue d'outil) et la profondeur de passe affecteront tous l'avance et la vitesse.

Il existe également quelques anomalies dans le fraisage à grande vitesse. Dans le fraisage à grande vitesse, le broutage et les vibrations sont mortels et indiquent généralement à l'opérateur de réduire la vitesse et/ou l'avance. Cependant, dans la communauté du fraisage à grande vitesse, il arrive souvent que l'augmentation de la vitesse, l'augmentation de la vitesse permettant une meilleure vitesse d'alimentation, une meilleure charge des copeaux résolvent le problème.

Vérification de la charge de la puce

La charge de copeaux est l'épaisseur réelle des copeaux produits lors du processus d'usinage. C'est le reflet de la combinaison de la vitesse d'alimentation de la fraise (se déplaçant dans le matériau) et de la vitesse (à quelle vitesse elle tourne ; RPM). Une charge de copeaux trop élevée entraînera une finition de bord insatisfaisante et/ou un mouvement de pièce dû à une pression de coupe accrue. Cela exercera une contrainte plus élevée sur la broche et l'outil (risquant de casser) et entraînera certainement une usure plus élevée de l'outil… en fin de compte, le raccourcissement est la durée de vie utile. La nécessité d'une bonne charge de copeaux aide à réduire la principale cause de perte d'outil :la chaleur. La chaleur est créée par le frottement de l'action de coupe de l'outil, tranchant contre le matériau. L'évacuation correcte des copeaux entraîne le dégagement de chaleur généré par l'action de coupe, réduisant ainsi les dommages éventuels à l'outil.

La charge de copeaux est mesurée en millièmes de pouce (c'est-à-dire 0,010) et est influencée par la vitesse de la broche et la vitesse d'avance d'une machine CNC. Le nombre de cannelures, la longueur de cannelure, le diamètre de tige et la profondeur de coupe auront également un effet sur la charge de copeaux. Le nombre d'arêtes de coupe sur un outil détermine la répartition de la charge de copeaux. Un outil à une arête fournit toute la charge de copeaux pendant une révolution, tandis qu'un outil à double arête répartit la charge sur deux arêtes et ainsi de suite.

Formule pour déterminer la charge de puce :

charge copeaux=vitesse d'avance/(tr/min x #arêtes de coupe)

Manipulation de la charge de la puce :

Pour augmenter la charge des puces :

• Augmenter la vitesse d'alimentation
• Diminuez le régime
• Utiliser moins de cannelures

Pour diminuer la charge de puce :

• Réduire la vitesse d'alimentation
• Augmenter le RPM
• Utiliser plus de flûte

Pour votre référence, la gamme de copeaux pour les fraises en bout DATRON sera :
1 mm de diamètre =0,01 mm (0,000394)
20 mm de diamètre =0,15 mm (0,7874)

Cela dépendra grandement du diamètre de la tige et de la longueur de la flûte. Utilisez toujours la longueur de goujure la plus courte pour la profondeur de fraisage requise. Ralentir la production pour éviter le surcoût d'un outil est rarement justifié.

La capacité de chargement des copeaux est également affectée par la conception géométrique du fabricant. Par conséquent, il est toujours nécessaire de se familiariser avec les spécifications du fabricant de l'outil.

Enfin, composez la meilleure vitesse et alimentez-vous dans une application du monde réel. Regardez et écoutez. La finition du matériau et le pas que la broche fait avec l'outil pendant le fonctionnement donneront une bonne indication si vous allez dans la bonne ou la mauvaise direction. Le fait d'avoir testé les outils avant de les spécifier en production vous donnera la « pointe » pour votre application. Savoir quand la vibration de l'outil est introduite (à quelle vitesse) vous permettra d'en rapprocher le fonctionnement de l'outil sans introduire de résultats dévastateurs. Cela vous donnera la possibilité de maximiser l'utilisation de l'outil, de la machine, de la broche et du programme pour fraiser la meilleure pièce et la meilleure finition.