Comprendre les avantages des découpeuses de segments de cercle

Les fraises hémisphériques n'ont pas encore suivi le chemin des dinosaures, mais une chose est sûre :l'astéroïde vient de frapper et un tsunami en forme de tonneau est en route. Préparez-vous à rencontrer des coupeurs de segments de cercle.

Lors du fraisage d'une surface de moule 3D avec une fraise en bout à bout hémisphérique, les machinistes et les programmeurs CNC sont conscients que plus l'outil est grand, plus la quantité de pas est grande, meilleure est la finition de surface et plus le temps de cycle est court. Par exemple, un outil de 0,125 pouce de diamètre utiliserait un pas de 0,022 pouce pour obtenir une hauteur de feston de 0,001 pouce. En comparaison, une fraise en bout à bout hémisphérique de 0,50 pouce prendrait en charge un pas de 0,045 pouce, soit plus du double de son homologue plus petit.

Imaginez maintenant serrer un outil avec un rayon de 1 pied dans cette cavité de moule. Si cet exploit surnaturel était possible, la quantité de dépassement pourrait être augmentée à 0,31 pouce, soit une multiplication par sept du débit.

Il s'avère que ce scénario d'usinage improbable est tout à fait réalisable. Les fraises à segments circulaires, également connues sous le nom de broyeurs à barillets, deviennent rapidement un outil incontournable pour les opérations de surfaçage complexes utilisées dans la fabrication de moules, les travaux d'implants orthopédiques et l'usinage d'aubes de turbines à gaz et d'autres surfaces de forme libre dans les industries aérospatiale et énergétique. .

Comme leur nom l'indique, les fraises à segments de cercle ne contiennent qu'un petit segment du rayon que l'on trouve sur une fraise boule de même taille.

C'est le segment d'arc gigantesque qui donne aux découpeuses de segments de cercle la possibilité d'augmenter considérablement les quantités de dépassement et de le faire sans sacrifier la qualité des pièces. Comme l'attestent les tests internes et les réussites des clients des fournisseurs d'outils de segment de cercle, certains utilisateurs ont vu leurs temps de cycle passer de quelques heures à quelques minutes et la durée de vie de l'outil augmenter après avoir mis en œuvre une stratégie de coupe en tonneau.

EMUGE Corp. est peut-être le plus responsable de la popularité croissante de l'outil de segment de cercle, ayant travaillé en étroite collaboration avec le fournisseur de FAO Open Mind et le créateur de logiciels CNC Mastercam pour développer les parcours d'outils spéciaux nécessaires à l'usinage des segments de cercle.

Types de découpeurs de segments de cercle

Quatre formes de fraises à segments de cercle sont disponibles :baril, ovale, lentille et conique. Chacun nécessite une machine-outil CNC à 5 axes et des méthodes de programmation spéciales. Voici un bref aperçu :

Style de canon : La forme de baril de whisky ou de fût de bière était l'une des conceptions originales du coupe-segment circulaire. Son utilisation est limitée à l'usinage de légères contre-dépouilles sur les murs verticaux, similaire au fonctionnement d'un coupe-sucette (bien que beaucoup plus rapide).

Forme ovale : Vu de côté, le cutter de forme ovale ressemble à une balle, avec un petit nez sphérique se transformant en un rayon plus large sur les côtés. Cela lui donne une forme compacte qui lui permet de s'intégrer dans des espaces restreints, ce qui en fait une bonne option pour la finition de murs coniques et de sols adjacents sur une variété de formes de pièces.

Style d'objectif : L'outil en forme de lentille ressemble beaucoup à une fraise à bout carré typique, mais avec une courbe douce couvrant son extrémité commerciale. Il est bien adapté aux opérations de semi-finition et de finition sur des surfaces courbes relativement peu profondes telles que les cavités de moules d'injection plastique.

Forme conique : Comme leur nom l'indique, les emporte-pièces coniques contiennent une longue section effilée comme celle que l'on trouve à l'extrémité d'un crayon aiguisé, coiffée d'une petite extrémité arrondie. Cependant, ce cône est en fait un très grand segment d'arc, ce qui fait de cette fraise à segment de cercle la plus agressive en termes de quantités de dépassement. Pour savoir si une machine-outil est capable de découper des segments de cercle, il est fortement conseillé aux utilisateurs potentiels de demander l'aide d'experts.

Ce que disent les experts

« Notre centre d'assistance technique au Royaume-Uni a été le fer de lance de nos efforts dans ce domaine et possède une vaste expérience dans les applications aérospatiales et médicales, bien que la fabrication de moules soit certainement un candidat ici également », déclare Jacob Rak, ingénieur d'applications chez KYOCERA SGS Precision Tools. Inc. « D'après ce que nous voyons actuellement sur ce marché, la forme conique est la plus populaire. C'est pourquoi nous avons lancé nos fraises cylindriques de la série MultiCarb pour les aciers et les alliages à haute température et la série S-Carb APF-B pour les matériaux non ferreux, qui sont toutes deux de forme conique et ont permis des réductions de temps de cycle de 90 % ou plus par rapport aux billes. -fraises de nez.”

Pour soutenir ces efforts, KYOCERA SGS a récemment commandé un centre d'usinage DMG Mori à 5 axes pour compléter les autres équipements CNC de son Tech Center à Munroe Falls, Ohio, qui sera utilisé pour des tests supplémentaires et le support des applications client. "Je pense qu'il y aura toujours une utilisation pour les fraises sphériques, mais en même temps", déclare Rak, "ces outils à segments circulaires ouvrent vraiment de nombreuses nouvelles opportunités."

Dan Doiron est tout à fait d'accord. Chef de produit pour le fraisage chez EMUGE à West Boylston, Massachusetts, il est toujours à la recherche de clients prêts à s'engager dans des outils à segments circulaires. "Il y a de fortes chances que la plupart des pièces avec de grandes surfaces balayées comme vous le voyez sur les moules de pneus ou les aubes de turbine soient candidates", dit-il. « Le plus grand obstacle, cependant, est d'amener les ateliers à expérimenter une technologie d'outil de coupe relativement nouvelle. Certes, cela prend du temps pour les tests et la programmation, mais ceux qui l'ont fait n'en reviennent pas."

Evan Duncanson, spécialiste des applications de fraisage chez EMUGE, prévient que toutes les machines-outils ne sont pas adaptées aux fraises à segments circulaires. "Selon les mélanges de surface et les tolérances, les machines plus anciennes ou de qualité inférieure peuvent hésiter à contourner les virages serrés et autres, et finir par laisser des marques témoins", dit-il. "Mais les avantages de la découpe de segments de cercle sont tout simplement trop importants pour être ignorés."

Utilisez-vous des outils de segment de cercle dans votre établissement ou prévoyez-vous de le faire ? Faites-le nous savoir dans les commentaires ci-dessous.