Comment optimiser la productivité de la machine :amincissement des copeaux

De la prolongation de la durée de vie de l'outil à l'adoption d'outils et de techniques brevetés de taux d'enlèvement de copeaux, l'amincissement des copeaux est essentiel pour maximiser la productivité des machines dans le travail des métaux aujourd'hui.

Depuis que les machinistes se tiennent devant les fraiseuses manuelles, ils savent que plus la largeur de coupe diminue, plus les forces de coupe diminuent. La broche devient plus silencieuse; la poignée plus facile à tourner. Prenez une coupe trop légère sans augmenter simultanément la vitesse d'avance, cependant, et la durée de vie de l'outil en souffre lorsque la fraise en bout se frotte sur elle-même et devient terne comme un vieux couteau à beurre. Apprenez à utiliser l'amincissement des copeaux à votre avantage avec les technologies d'aujourd'hui. Qu'il s'agisse d'amincissement radial ou axial des copeaux ou de parcours trochoïdaux, la preuve en est dans l'outil et la technique.

Avances pour l'amincissement radial des copeaux et le surfaçage :faites le calcul

L'amincissement radial des copeaux, qui se produit lorsque l'engagement de la fraise radiale tombe en dessous de 50 % du diamètre de la fraise, est tout aussi pertinent sur les centres d'usinage CNC que sur les fraises à genouillères manuelles. Par exemple, une fraise en bout à 4 dents de 1/2 pouce alimentant à 0,01 pouce par dent (IPT) avec un pas de 1/4 pouce ou plus (profondeur de coupe radiale) produit une épaisseur de copeau égale à l'IPT programmé. vitesse d'avance, ou 0,010 pouce. Mais réduisez le pas à 10 % (0,050 pouce) et la valeur IPT doit être augmentée jusqu'à 0,0167 pouce pour obtenir une épaisseur de copeau comparable.

Cependant, tous les amincissements de copeaux ne sont pas radiaux. Les opérations de surfaçage sont généralement effectuées avec un angle d'attaque indexable de 45 degrés ou des fraises à bouton à plaquette ronde, qui amincissent les copeaux axialement. Ils dirigent également les forces de coupe vers le haut et dans la broche, exactement là où vous voulez qu'elles aillent. Dans les deux cas, la vitesse d'avance devra probablement être augmentée pour compenser l'effet d'amincissement des copeaux, souvent beaucoup plus élevé que prévu.

Le scénario d'amincissement des copeaux devient encore plus complexe lorsque les outils de coupe pénètrent dans les coins, contournent les îlots et plongent profondément dans les poches. Les vitesses d'avance doivent être ajustées en continu (tout comme les trajectoires d'outil elles-mêmes) pour compenser les changements d'angles d'engagement de la fraise et son impact sur l'épaisseur des copeaux. Heureusement, la plupart des systèmes FAO actuels sont tout à fait capables d'effectuer ces calculs, et nombre d'entre eux tirent parti de l'effet d'amincissement des copeaux pour augmenter considérablement les taux d'enlèvement de métal.

Gagner en dynamique avec les trajectoires d'outils trochoïdales

En prenant des coupes radiales plus légères à des vitesses d'avance plus élevées et un engagement axial plus long (enfouissant souvent la fraise en bout sur toute sa longueur), les forces de coupe sont réduites et la durée de vie de l'outil améliorée. Ces parcours d'outils "trochoïdaux" présentent des opportunités substantielles pour la communauté de l'usinage. L'époque des sauts simples de style piste de course et des coupes incrémentielles sur l'axe Z est abandonnée au profit du "mouvement dynamique", du "fraisage volumétrique", du "nettoyage adaptatif" et de stratégies d'ébauche brevetées similaires, les taux d'enlèvement de métal les plus prometteurs 1-1/ 2 à 2 fois plus que les méthodes traditionnelles.

Si votre boutique n'a pas étudié ce nouveau paradigme de programmation, il est grand temps de le faire. Mais même pour ceux qui utilisent déjà de tels parcours d'outils, un certain nombre de stratégies d'usinage supplémentaires doivent être mises en œuvre si l'on veut atteindre une productivité maximale.

Employer des fraises en bout plus récentes

Les fraises en bout d'hier pourraient ne pas convenir aux parcours d'outil d'aujourd'hui. Des vitesses d'avance et des vitesses de broche plus élevées sont plus susceptibles de provoquer un broutage, une condition qui est souvent exacerbée sur les machines-outils à guidage linéaire plus légères, plus rapides et courantes dans les ateliers de nos jours. Une grande variété de fraises en bout hautes performances sont disponibles, dont beaucoup sont équipées d'un cisaillement élevé, d'un pas variable et parfois de géométries d'hélice variables qui arrêtent le broutage avant qu'il ne puisse commencer. Certains ont 5, 6 et même 7 goujures, ce qui les rend particulièrement bien adaptés aux coupes légères et aux vitesses d'avance élevées.

Profitez de l'évacuation des copeaux

Les opinions varient à ce sujet, mais rares sont ceux qui prétendent que la majeure partie de la chaleur générée lors d'opérations de fraisage efficaces part avec le copeau. Pour cette raison, certains suggèrent qu'un jet d'air pour évacuer le copeau de la zone de travail et éviter la recoupe est tout ce qui est nécessaire lors de l'usinage de nombreux aciers et superalliages. D'autres ne jurent que par les systèmes de refroidissement à haute pression, capables d'envoyer un liquide de coupe propre et filtré à travers l'outil à 1000 psi ou plus. L'approche que vous adoptez dépend du matériau, de l'outil de coupe et du revêtement de l'outil, mais les deux méritent d'être pris en considération (tout comme la lubrification par quantité minimale, ou MQL, une alternative de plus en plus populaire au fluide de coupe traditionnel).

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Utiliser du carbure plus dur

Les méthodes conventionnelles de "monopolisation" nécessitent un carbure résistant, capable de résister aux forces de coupe importantes et aux vibrations qui accompagnent l'enfouissement d'un outil. Mais des profondeurs de coupe radiales légères et des vitesses d'avance élevées signifient qu'une nuance de carbure plus dure peut être utilisée, promettant dans la plupart des cas une durée de vie plus longue de l'outil. Et comme de plus grandes quantités de chaleur sont générées lors du fraisage à grande avance (HFM), un revêtement d'outil multiphase TiAlN ou comparable doit être utilisé pour fournir un pouvoir lubrifiant, améliorer les caractéristiques d'usure et prolonger davantage la longévité et la prévisibilité de l'outil.

Trouver des porte-outils formidables

Déchirer un morceau d'acier inoxydable ou de titane à plusieurs centaines de centimètres par minute est une belle chose, mais seulement s'il n'y a aucune chance que le couteau se détache, envoyant des éclats d'un bout à l'autre du magasin. Les stratégies HFM telles que celles-ci nécessitent des porte-outils hydrauliques ou frettés de haute qualité, dont certains ont des rainures ou des méplats spéciaux pour empêcher l'arrachement. Et si vous allez faire tourner l'outil à plus de 8 000 tr/min (ce que vous ferez presque certainement), vous voudrez également l'équilibrer. Le faux-rond et les vibrations tuent la productivité.

Prenez une prise ferme

Pendant que vous y êtes, comment vous accrochez-vous au rôle? Il est vrai que les forces de coupe sont généralement plus faibles avec HFM par rapport à l'ancienne approche de déchirure et de reniflement, mais cela ne signifie pas que l'étau de machiniste battu que vous utilisez depuis la première présidence de Bush Sr. est le premier choix pour le maintien du travail. . Il existe aujourd'hui sur le marché une variété de solutions de serrage de haute précision, puissantes et, dans de nombreux cas, hydrauliques ou pneumatiques. Pendant que vous y êtes, découvrez certaines des options de changement rapide, car une fois que vous aurez adopté une stratégie de fraisage HFM, vous serez sûr de configurer des travaux plus fréquemment.

Bien sûr, le HFM ne se limite pas à l'amincissement des copeaux et aux parcours d'outils trochoïdaux. Les outils de coupe doivent entrer et sortir de la coupe avec des mouvements d'arc graduels. Les coins internes peuvent devoir être « cueillis » pour éviter un engagement excessif de la fraise, ce qui pourrait casser l'outil. Évitez les virages serrés et les angles à 90 degrés en utilisant des trajectoires d'outil arrondies.

Créer un processus prévisible et reproductible pour le retrait d'outil

Par-dessus tout, efforcez-vous d'avoir des processus prévisibles. Tous les outils de coupe finiront par échouer, mais savoir quand et comment l'usure se produit, puis remplacer les outils avant une défaillance catastrophique est une évidence, même si cela signifie retirer un outil avant l'heure. Documentez votre configuration et conservez un journal continu des changements d'avance ou de vitesse, quels outils ont été changés et pourquoi, et toutes les observations d'usinage qui semblaient pertinentes à l'époque. Cela évitera les surprises et vous permettra de maximiser l'enlèvement de métal.

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