Usinage de grandes pièces :comprendre les problèmes et les solutions

Au début de la révolution numérique, les gens pensaient que les ordinateurs et les robots chasseraient les humains du lieu de travail, faisant leur travail plus rapidement et à moindre coût. Au lieu de cela, nous en sommes venus à découvrir que la créativité et l'ingéniosité humaines sont des éléments essentiels et irremplaçables pour la résolution de problèmes. Alors que les ordinateurs peuvent effectuer rapidement et efficacement des tâches basées sur des règles, des travailleurs humains expérimentés et ingénieux sont toujours nécessaires pour sortir des sentiers battus.

L'usinage de grandes pièces en est un excellent exemple. Une machine CNC peut réaliser de petites pièces simples avec un minimum de supervision, mais elle a besoin de l'aide de machinistes expérimentés pour gérer des opérations plus difficiles. Lorsque la pièce est trop grande pour l'enceinte ou nécessite des supports supplémentaires pour éviter toute déformation, un atelier d'usinage créatif peut souvent trouver des alternatives pour terminer le travail de manière inattendue.

Cet article présente quelques défis courants liés à l'usinage de grandes pièces et certaines solutions potentielles utilisées par les ateliers d'usinage ingénieux.

4 problèmes courants lors de l'usinage de grandes pièces

#1 - Zone de travail pas assez grande

L'amplitude de mouvement de l'équipement ne peut pas atteindre tout ce qui doit être usiné. Soit la pièce est trop grande, soit les capacités de la machine sont trop petites.

Solution :

• Travailler par segments . Usinez tout dans une zone, puis repositionnez la pièce afin qu'une nouvelle zone soit accessible. Des gabarits et des supports personnalisés peuvent même être utilisés pour faciliter le glissement ou la rotation de la pièce et la rendre plus précise.
• Utiliser des machines différentes . Les ateliers d'usinage disposent d'une large gamme d'équipements pour effectuer des opérations spécialisées. Dans certains cas, il suffit d'effectuer le travail à l'aide de machines différentes avec des capacités différentes.

#2 - Trop gros pour l'enceinte

La pièce est trop haute, trop longue, trop large ou trop volumineuse. Peut-être qu'il n'y a pas assez d'espace sous la tête d'outillage, ou que la pièce est trop longue pour tenir dans les barricades de la machine. Peut-être que la pièce lourde dépasse la capacité de poids de l'équipement.

Solution :

• Décomposer . Bien que cela ne soit pas possible dans tous les cas, certaines parties peuvent être décomposées en plus petits morceaux. Les opérations peuvent même être effectuées simultanément sur différentes machines pour accélérer les temps de traitement. Il est préférable de régler ce problème pendant la phase de conception de la pièce.
• Modifier les machines . La tête d'outillage peut-elle être remplacée par une plus courte pour fournir plus de dégagement ? Les barrières peuvent-elles être supprimées pour permettre aux pièces de dépasser les limites normales ? Cette approche peut étendre les capacités de l'équipement, mais une planification supplémentaire est nécessaire pour éviter d'endommager l'équipement et les pièces. Envisagez d'utiliser des outils de CAO pour identifier les problèmes à l'avance. Des précautions supplémentaires peuvent également être nécessaires pour assurer la sécurité des travailleurs.
• Introduire des supports externes . Si la pièce est déséquilibrée, cela peut entraîner des problèmes de tolérance. Si la pièce dépasse la capacité de poids de l'équipement, elle peut également endommager l'équipement ou présenter un danger pour la sécurité. Des supports supplémentaires peuvent soulager la machinerie et stabiliser la pièce.

#3 - Ne respecte pas les tolérances de conception

Après usinage, la pièce ne répondait pas aux exigences de qualité pour un usinage de précision. Peut-être que la pièce n'a pas été correctement repositionnée par les ouvriers entre les opérations, ou que les pièces usinées séparément ne s'alignent pas. Peut-être que la grande pièce encombrante était difficile à fixer et déplacée pendant les opérations d'usinage.

Solution :

• Allez-y doucement . Passez plus de temps à planifier pour éviter les erreurs et revérifiez pour vous assurer que la pièce est correctement positionnée et sécurisée. Bien que cela augmente les temps de traitement, un machiniste expérimenté sait que le coût de la main-d'œuvre et des matériaux à retravailler ne vaut pas le potentiel pour quelques minutes économisées.
• Utilisez des passes semi-finies . L'usinage de grandes pièces demande beaucoup de soin et de patience. En particulier lorsque les tolérances sont serrées, effectuer une passe supplémentaire entre les passes d'ébauche et de finition peut aider à garantir la précision et l'exactitude.

#4 - Distorsion des fonctionnalités

Lorsqu'elles sont exposées à une chaleur extrême et à des forces dynamiques, les pièces peuvent se déformer et se déformer. La forte contrainte thermique due à l'usinage de grandes pièces peut entraîner une dilatation inégale du métal. S'il est usiné à la conception pendant qu'il est expansé, il est susceptible d'être en dehors des tolérances une fois refroidi. De plus, pour un tour CNC, une pièce longue et déséquilibrée peut introduire une oscillation en se déformant hors de sa position, ce qui entraîne un profil déformé et une qualité de finition de surface inférieure.

Solution :

• Plan d'expansion . Mettez en place des supports supplémentaires sous les segments vulnérables et assurez-vous que la pièce est équilibrée pour garantir la précision.
• Gérer l'apport de chaleur . Les machinistes expérimentés savent que la dilatation thermique est un défi encore plus grand sur les grandes pièces. L'usinage de grandes pièces peut nécessiter que vous n'enleviez pas autant de matière à chaque passe pour réduire l'apport de chaleur. Assurez-vous également que le bon liquide de refroidissement est utilisé et qu'il s'écoule bien sur la zone de coupe.

Relever le défi de l'usinage de grandes pièces

L'usinage de grandes pièces est sans aucun doute un défi. Les impacts des erreurs et des inexactitudes sont amplifiés, ce qui les rend beaucoup plus coûteux à corriger qu'ils ne le seraient pour des pièces plus petites. Et au moins pour le moment, les ordinateurs et les robots ne peuvent pas à eux seuls faire face aux défis nuancés des pièces surdimensionnées.

L'usinage de grandes pièces nécessite de la patience et une planification minutieuse qui ne valent peut-être pas le risque pour certains ateliers d'usinage. Mais cela représente également une opportunité pour les ateliers d'usinage de premier plan de mettre en valeur leur expertise et leur ingéniosité.

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