Transition vers les petites pièces dans la coupe de métal CNC

Comment un machiniste a commencé grand et est devenu micro

Quand j'ai commencé comme machiniste il y a 25 ans, c'était un monde très différent de ce que nous voyons dans les services de découpe de métaux CNC aujourd'hui, où les pièces (et les outils) deviennent de plus en plus petites et les exigences, de plus en plus exigeantes. Même il y a 10 ans, si quelqu'un m'avait demandé si je ferais du micro-usinage, j'aurais répondu « Absolument pas ! C'est TROP petit, trop pointilleux, trop de maux de tête. Mais ensuite, je suis venu travailler chez Metal Cutting Corporation, et ma vie - et ma vision des services d'usinage de précision - a considérablement changé.

Me voici, ayant le temps de ma vie et aimant les défis qui accompagnent le micro-usinage dans une entreprise de découpe de métal CNC de premier plan. Alors, qu'est-ce qui était si différent lorsque je suis passé de l'usinage de pièces de 6 pi (182,88 cm) de long à un travail dans un atelier qui fabrique régulièrement des pièces de 6 mm (0,236 pouce) ou même plus courtes ?

Tolérances plus strictes et ébavurage plus difficile

Chez Metal Cutting, 99 % des pièces que nous fabriquons sont si petites que nous devons les inspecter au microscope ou à la loupe pour nous assurer que certaines caractéristiques respectent la tolérance demandée par le client, sont belles et sans bavures. En règle générale, les tolérances sont beaucoup plus strictes lors de la fabrication de petites pièces et l'ébavurage est plus difficile en raison de la difficulté d'accéder aux très petites caractéristiques des pièces. Comment ébavurer une pièce d'un diamètre presque aussi petit qu'un cheveu humain ?

Dans ce micro-monde, l'obtention de tolérances serrées et l'ébavurage peuvent sembler être les plus grands défis lors de la transition de la découpe de grandes pièces à la découpe de très petites pièces. Cependant, ici, dans l'atelier de découpe de métaux, j'ai vite compris que nous avions nos propres "secrets" qui nous permettent de respecter des tolérances très strictes et de rendre l'ébavurage plus facile que je n'aurais pu l'imaginer, venant d'un monde de grandes pièces.

De plus, j'ai constaté de visu que lors de la découpe de métal CNC de petites pièces par rapport à de grandes, il existe des différences fondamentales dans les matériaux utilisés ; un choix vertigineux d'outils pour accomplir des tâches très précises; des différences considérables dans les vitesses et les avances utilisées lors de la production de très petites pièces ; et même des différences dans la façon dont le liquide de refroidissement est appliqué.

Plus de matériaux difficiles

Lorsque j'ai commencé à faire de l'usinage il y a 25 ans, je travaillais généralement avec des matériaux de base tels que l'acier inoxydable 303 et 304, le laiton et l'aluminium. Au fil du temps, les ateliers de découpe de métaux CNC ont développé des spécialités et des marchés de niche, ce qui m'a permis de découvrir des matériaux supplémentaires et de travailler avec des métaux plus "exotiques".

De plus, le processus de découpe des métaux CNC utilise souvent des matériaux très différents pour le micro-usinage. Par exemple, alors que le nickel-titane peut être utilisé pour fabriquer une petite pièce telle qu'une pince médicale, ce matériau n'est pas fabriqué dans des tailles plus grandes pour fabriquer une grande pièce telle qu'une broche de machine. Ainsi, lorsque je suis arrivé à Metal Cutting en 2009, j'ai dû découvrir une toute nouvelle sélection de métaux, y compris des superalliages et d'autres matériaux extrêmement difficiles à usiner. Lorsque j'ai commencé à travailler avec du tungstène et du molybdène, je pensais que je ne serais jamais capable de les usiner à ma satisfaction.

Heureusement, Internet était - et est toujours aujourd'hui - une ressource utile qui m'a guidé dans l'exploration de nouveaux matériaux et de différentes façons de faire les choses dans le monde du micro-usinage. Par exemple, le site de Practical Machinist propose une sélection complète de forums et de fils de discussion où vous pouvez comparer vos notes avec d'autres machinistes expérimentés et apprendre d'eux. Une autre bonne source est les forums CNCzone.com, à partir d'un site pour les professionnels ainsi que les amateurs. Le système de tableau d'affichage pour les magazines Home Shop Machinist et Atelier du machiniste est une ressource de bricolage intelligente pour des projets simples ; nous l'utilisons même pour compléter la formation de nos apprentis d'atelier.

Sélection d'outils éblouissants dans la découpe de métaux CNC

Au fur et à mesure que j'en apprenais davantage sur les matériaux plus exigeants utilisés dans les services de découpe de métaux CNC pour de très petites pièces, j'en suis venu à apprécier également la sélection d'outils qui peuvent travailler avec ces matériaux et obtenir les résultats souhaités sans se casser. De même, lorsque je suis arrivé à la coupe des métaux et que j'ai commencé à usiner des pièces d'un diamètre aussi petit qu'un cheveu humain, j'étais en admiration devant les outils capables d'un travail aussi précis, ainsi que les ingénieurs qui les ont conçus. On pourrait penser que quelque chose d'aussi petit se casse aux vitesses et aux avances auxquelles nous devons fonctionner pour gérer la charge de copeaux résultant de la production de milliers de petites pièces.

Aujourd'hui, les entreprises de découpe de métaux CNC ont l'avantage supplémentaire d'outils qui, s'ils sont utilisés correctement, sont plus solides, plus durables et plus précis. certains ne nécessitent même pas de liquide de refroidissement et beaucoup sont disponibles avec différents revêtements. En fait, il existe maintenant des possibilités presque infinies dans la disponibilité des outils; si vous pouvez imaginer une tâche particulière, quelqu'un a probablement créé un outil qui peut le faire.

Vitesses et avances plus rapides

Il existe généralement une grande différence dans les vitesses et les avances lors de l'utilisation de la découpe de métal CNC pour produire de très petites pièces. Lorsque j'ai commencé à faire de l'usinage, la vitesse la plus élevée que j'utilisais généralement était de 2 000 tr/min; 10 000 tr/min était au-delà de mes rêves les plus fous. Quand je suis arrivé à Metal Cutting, le premier travail que j'ai fait nécessitait 15 000 tr/min pour percer un petit trou dans une pièce et, à mon grand étonnement, je l'ai parfaitement accompli. Aujourd'hui, lors de l'exécution d'une tâche telle que la découpe d'un trou de 0,013″ (0,3302 mm) de diamètre, je peux faire fonctionner régulièrement une machine à une vitesse de 24 000 tr/min.

En général, les vitesses sont basées sur l'outil utilisé et les directives du fabricant de l'outil ; plus les outils sont petits, plus les RPM sont généralement rapides. Chaque fabricant fournit une formule pour calculer la vitesse recommandée et l'état de surface par minute (SFM). Les avances varient en fonction de l'outil et du fabricant, ainsi que du matériau à couper et de tout type de revêtement présent.

Le respect des directives du fabricant concernant les vitesses et les avances minimales et maximales contribue à la fois à prolonger la durée de vie de l'outil et à vous assurer d'obtenir de bons résultats. Je suis sûr que, comme moi, 99 % des machinistes diraient qu'ils commencent lentement et ajustent au besoin pour obtenir les résultats souhaités tout en s'efforçant de rester dans les paramètres du fabricant.

Livraison de liquide de refroidissement à la pointe

À l'époque où j'ai commencé à travailler dans l'usinage, le processus de coupe des métaux CNC utilisait presque uniformément le refroidissement par inondation, où l'outil et la pièce sont inondés de liquide de refroidissement. Aujourd'hui, 99 % des ateliers utilisent un système de refroidissement par broche, qui permet au liquide de refroidissement d'être acheminé directement vers l'arête de coupe et d'évacuer les copeaux de la zone, afin d'empêcher l'outil de chauffer et d'accumuler des matériaux susceptibles d'émousser l'arête. ou même casser l'outil.

Que vous utilisiez un outil de tournage, une perceuse, une fraise en bout ou une barre d'alésage, il est primordial de s'assurer que les copeaux sont bien évacués; cela est particulièrement vrai lorsque vous fabriquez des milliers et des milliers de pièces, comme nous le faisons ici chez Metal Cutting. De plus, contrairement aux grandes pièces, il peut être plus difficile de passer derrière la coupe sur une petite pièce. Cependant, notre distribution de liquide de refroidissement à haute pression nous aide à nous assurer que nous n'avons aucun problème d'accumulation de copeaux ou de bris d'outil; de plus, cela nous aide à obtenir une belle finition de surface sur les pièces que nous produisons.

Comme pour les vitesses et les avances, il est important de suivre les recommandations du fabricant d'outils sur le type de liquide de refroidissement à utiliser dans le processus de coupe du métal CNC ; cela peut aider à éviter les bris, à optimiser la durée de vie de l'outil et à réduire les coûts. Chez Metal Cutting, nous utilisons généralement un liquide de refroidissement soluble dans l'eau ou une huile, selon les directives de l'outil ainsi que le matériau à couper et la préférence du machiniste.

L'apprentissage ne se termine jamais

Là où autrefois je faisais de la découpe de métal CNC avec des pièces ayant des tolérances allant de 0,020″ (0,508 mm) à 0,001″ (0,0254 mm), aujourd'hui, chez Metal Cutting, j'usine régulièrement des pièces avec des tolérances de 0,00020″ (0,00508 mm) ou 0,00010″ (0,00254 mm), avec 0,00050″ (0,0127 mm) TIR. Pour effectuer cette transition, il a fallu développer de nouvelles compétences et explorer différentes façons de faire les choses.

Je trouve que cela est toujours vrai aujourd'hui, alors que je continue à améliorer mes compétences et à travailler pour perfectionner davantage le processus de découpe de métal CNC à chaque projet. Même avec des travaux répétés, je trouve que je peux toujours apporter des améliorations, par exemple, accélérer l'alimentation ou la broche, utiliser un liquide de refroidissement différent ou ajuster d'autres variables pour augmenter la productivité, accélérer les délais d'exécution et améliorer la rentabilité.

Pour obtenir des conseils sur la façon de créer les meilleures spécifications pour votre petite pièce métallique de précision, téléchargez notre guide gratuit, Comment affiner votre demande de devis pour en tirer le maximum d'avantages :Foire aux questions sur l'approvisionnement en petites pièces.