Facteurs clés pour un fraisage réussi de l'acier trempé

Dans le passé, lors du fraisage d'ébauche d'acier trempé, seules une vitesse de coupe et une avance très faibles, ainsi qu'une grande profondeur de coupe et une distance de marche de l'outil pouvaient être utilisées. Cette méthode de traitement est lente et prend du temps, et il est possible de former des marques d'outil à gradins profonds sur la pièce. Par conséquent, il est nécessaire d'effectuer plusieurs fraisages de semi-finition et de finition ultérieurs. Une autre alternative consiste à effectuer un fraisage grossier sur des pièces à faible dureté, puis à effectuer un traitement thermique sur celles-ci, puis à resserrer les pièces durcies sur la fraiseuse pour terminer le fraisage semi-fin et le fraisage fin par serrage multiple. Une autre méthode est l'usinage par décharge électrique (EDM) pour l'acier trempé, mais ce processus est également très long et coûteux.

Aujourd'hui, la technologie de fraisage dur à grande vitesse avec une faible profondeur de coupe et une grande avance remplace de plus en plus ces processus traditionnels chronophages et laborieux. L'atelier d'usinage peut d'abord percer des trous et des conduites d'eau sur l'ébauche de matrice, puis effectuer un traitement thermique, puis adopter la stratégie de fraisage à grande vitesse pour effectuer le fraisage grossier et le fraisage fin grâce à un serrage unique. Le fraisage dur a un taux d'enlèvement de métal élevé. Étant donné que la pièce à usiner de forme presque nette peut être obtenue après le fraisage grossier, la charge de travail du fraisage semi-fin et du fraisage fin peut être considérablement réduite. La finition de surface usinée du fraisage dur peut atteindre 10-12rms. Ce processus peut améliorer considérablement l'efficacité de la production et réduire le coût du serrage multiple et du traitement répété des pièces.

Cependant, afin d'appliquer avec succès la technologie de fraisage dur à grande vitesse, il est nécessaire de bien comprendre et de prendre pleinement en compte les facteurs clés affectant le processus.

Dureté et usinabilité des matériaux de la pièce

La plage de dureté mesurée pour un acier trempé typique est généralement hrc48-65. Cependant, lorsque l'on considère l'usinabilité de l'usinage réel, la dureté Rockwell ne représente pas tout. Par exemple, la dureté de l'acier de matrice D2 est d'environ hrc60-62, mais sa teneur élevée en chrome (11%-13%) augmente la ténacité du matériau, de sorte que son usinabilité est plus proche du matériau de la pièce avec une dureté de hrc62-65. Pour les aciers de matrice D2 et les aciers alliés multi-composants similaires, les paramètres de coupe fournis par le fournisseur d'outils et généralement applicables aux matériaux de dureté plus élevée doivent être utilisés.

Maintenir une charge de puce constante

En fraisage (en particulier dans le fraisage à grande vitesse de l'acier trempé), la clé pour prolonger la durée de vie de l'outil et améliorer la qualité de la pièce est de maintenir la cohérence de la charge de copeaux supportée par l'arête de coupe de la fraise. Charge de copeaux =vitesse d'avance ÷ vitesse de broche × nombre de lames. Si la charge de copeaux change trop ou de manière inappropriée (trop grande ou trop petite), la fraise sera usée, cassée ou endommagée trop rapidement.

Il est particulièrement difficile de maintenir une charge de copeaux constante lors du fraisage du profil tridimensionnel courant dans la production de moules. Les méthodes de programmation conventionnelles adoptent généralement une vitesse de coupe linéaire élevée et une grande trajectoire d'outil d'avance, mais lors du fraisage de profils complexes, la charge supportée par l'outil change constamment et la machine-outil peut ne pas être en mesure de maintenir la charge de copeaux requise. Par exemple, lorsque la fraise atteint l'angle de 90 °, son angle de coupe sera doublé et la force de coupe augmentera également. Si l'avance n'est pas réduite, la fraise sera rapidement usée ou endommagée. Afin de fraiser le profil de matrice changeant, le technicien d'usinage peut réduire manuellement la vitesse d'alimentation via le contrôleur de surcharge d'alimentation, ou le programme d'usinage de came et le système de contrôle de la machine-outil peuvent réduire conjointement la vitesse d'alimentation à un niveau raisonnable.

En chargeant le programme d'usinage de came et l'outil sur la machine-outil et en réglant la hauteur de la fraise dans la direction z à environ 25,4 mm au-dessus de la pièce, le technicien d'usinage peut déterminer si la vitesse d'avance spécifiée peut être atteinte. Le taux d'alimentation réel peut être connu grâce à un essai. Les principes de base de la physique empêchent de maintenir à tout moment la vitesse d'avance et la charge de copeaux requises. Une règle empirique utile est que si le temps de maintien de la vitesse d'avance programmée est inférieur à 80 % du temps de traitement total, la vitesse de la broche doit être réduite en conséquence pour s'assurer que la charge de copeaux est cohérente.

Réduire le faux-rond de l'outil

En fraisage, un autre facteur important mais souvent négligé est le faux-rond de l'outil. D'une manière générale, si le faux-rond est supérieur à 0,01 mm (1/7 du diamètre d'un cheveu humain), la durée de vie de l'outil peut être réduite de moitié. Il est très important de réduire autant que possible le faux-rond de l'outil lors de l'utilisation de fraises avec de très petites spécifications. Pour certaines fraises de petit diamètre, un faux-rond de 0,01 mm doublera la charge de copeaux agissant sur une seule dent, ce qui entraînera une usure accélérée du tranchant de la fraise. Bien que certains ateliers de traitement utilisent des machines-outils coûteuses et des outils de haute qualité, ils utilisent des mandrins d'outils à faible coût avec une faible précision, ce qui est une raison importante de nombreux problèmes de traitement. Les mandrins d'outils de haute précision (y compris les mandrins à montage à chaud, les mandrins hydrauliques, etc.) peuvent essentiellement éliminer l'impact négatif du faux-rond de l'outil.

Adopter un logiciel de programmation avancé

Le logiciel de programmation d'usinage est essentiel pour maintenir une charge de copeaux constante. Comparé au système de programmation de niveau inférieur, le système de came haut de gamme peut utiliser plus de points de données pour définir la trajectoire de l'outil. Ce type de programme de came peut également contrôler l'entrée et la sortie de l'outil, de sorte que la force de coupe agissant sur la lame soit maintenue à un niveau raisonnable. Bien que les logiciels de FAO haut de gamme soient généralement plus chers, leurs avantages peuvent généralement dépasser le coût d'achat initial plus élevé.

La fonction du système de contrôle de la machine-outil joue également un rôle important dans le fraisage efficace. Afin de mettre en œuvre efficacement la stratégie de fraisage à grande vitesse, la machine-outil doit disposer d'une forte puissance de calcul pour prédire à l'avance et gérer en douceur les changements rapides des paramètres d'usinage spécifiés par le programme de came. Dans le fraisage à grande vitesse, afin de suivre et d'exécuter des commandes de mouvement de machine complexes, le système de contrôle et d'asservissement de la machine-outil est nécessaire pour traiter un grand nombre de blocs de code à grande vitesse, mais l'ancien contrôleur et le serveur peuvent ne pas répondre à cela. exigence.

Gérer la durée de vie de l'outil

Pour la durée de vie de l'outil de fraisage à grande vitesse, tant que la charge de copeaux, le faux-rond de l'outil et d'autres problèmes (tels que la rigidité de la machine-outil) sont soigneusement pris en compte, des résultats inattendus peuvent être produits. Lors du fraisage d'acier trempé, l'application correcte de la fraise peut prolonger la durée de vie de l'outil. Bien sûr, la définition de la durée de vie de l'outil est également l'un des facteurs à prendre en compte. Les exigences du client concernant l'état de surface de la matrice peuvent limiter le temps de service de la fraise avant de remplacer l'outil.

Une température de coupe élevée aura un impact négatif sur la durée de vie de l'outil. Par conséquent, dans le fraisage à grande vitesse, l'utilisation d'une petite profondeur de coupe peut augmenter le temps nécessaire à la fraise pour sortir de la coupe, de sorte que l'arête de coupe peut être refroidie, prolongeant ainsi la durée de vie de l'outil. Lors du fraisage de matériaux de pièce d'une dureté supérieure à HRC 48, afin d'éviter un choc thermique sur l'outil, un refroidissement par jet d'air ou un brouillard d'huile / brouillard d'air peut généralement être utilisé pour remplacer le liquide de refroidissement. Bien que dans certains cas, le flux de liquide de refroidissement puisse laver les copeaux et éviter la coupe secondaire, le refroidissement par jet est sans aucun doute une meilleure option car il élimine la nécessité pour l'outil de résister à des changements de température rapides et sévères.

Sélectionnez les outils de coupe appropriés

Comme la tendance de développement de l'ensemble de l'industrie, les produits de moulage ont des exigences de plus en plus élevées en matière de précision dimensionnelle, et ces exigences se reflètent dans les outils de coupe utilisés pour traiter les moules et leurs pièces. Il y a quelques années, la tolérance dimensionnelle radiale typique d'une fraise hémisphérique était de 10 μm. Elle est maintenant proche de 5 μ M. Il est difficile d'obtenir une grande précision d'ajustage pour les pièces usinées par une fraise boule avec une faible précision de formage. Dans l'industrie de la fabrication de moules avec des exigences de précision strictes (par exemple, l'erreur de non-concordance du moule d'extrusion de silicone liquide est réduite à 2 μm), il est très important d'éviter les erreurs causées par les outils.

Étant donné que le fraisage de matériaux durcis produira beaucoup de chaleur de coupe, de nombreuses fraises en bout en carbure utilisées pour le fraisage dur utilisent un revêtement de barrière thermique (tel que le revêtement AlTiN). Afin d'améliorer la résistance à la chaleur et la résistance, ces fraises adoptent généralement une matrice de carbure cémenté microcristallin de haute dureté (teneur en cobalt 8%), et le tranchant adopte un angle de coupe négatif pour empêcher l'effondrement du bord. Dans le fraisage fin, des fraises en nitrure de bore cubique (CBN) peuvent être utilisées, et les fraises en bout à lame conviennent parfaitement au fraisage grossier.

La micro-fraise peut traiter des micro-fonctions qui ne peuvent être réalisées que par EDM auparavant. À l'heure actuelle, des fraises d'un diamètre aussi petit que 0,1 mm sont disponibles, et même une fraise aussi petite peut être appliquée efficacement au fraisage à grande vitesse tant qu'une longueur de rainure plus courte est adoptée.

Équilibrez complètement divers facteurs

Afin de maximiser l'efficacité de la production et la qualité d'usinage de l'acier trempé de fraisage, nous devons appliquer de manière exhaustive des outils de précision, un logiciel de FAO avancé, des machines-outils hautes performances, des pinces d'outils de haute précision et prendre d'autres mesures (telles que le remplacement du liquide de refroidissement). Les fournisseurs d'outils, de machines-outils et de matériaux de pièces sont généralement prêts à apporter leur propre expertise et leurs compétences pour aider l'atelier de transformation à atteindre un véritable équilibre de processus et à atteindre ses objectifs de productivité