Sélection des Outils pour Machines CNC : Guide Professionnel sur la Durée de Vie et la Productivité

Les Règles pour Choisir les Outils de Machines CNC

La durée de vie de l'outil est étroitement liée au volume de coupe. Lors de la formulation des paramètres de coupe, une durée de vie d'outil raisonnable doit être sélectionnée en premier, et la durée de vie d'outil raisonnable doit être déterminée selon l'objectif d'optimisation. Généralement divisée en deux types : la durée de vie d'outil de productivité la plus élevée et la durée de vie d'outil de coût le plus bas. La première est déterminée selon l'objectif du temps de main-d'œuvre unitaire le plus faible, et la seconde selon l'objectif du coût de processus le plus bas.

Les points suivants peuvent être considérés lors du choix de la durée de vie de l'outil selon la complexité de l'outil, les coûts de fabrication et d'affûtage. La durée de vie des outils complexes et de haute précision doit être plus élevée que celle des outils à un seul tranchant. Pour les outils à plaquettes indexables montés sur machine, en raison du temps de changement d'outil court, afin de donner pleinement jeu à sa performance de coupe et d'améliorer l'efficacité de production, la durée de vie de l'outil peut être choisie plus faible, généralement 15-30 min. Pour les machines-outils multi-outils, machines-outils modulaires et outils d'usinage automatisés où l'installation, le changement et le réglage d'outils sont plus complexes, la durée de vie de l'outil doit être plus élevée, et la fiabilité de l'outil doit être assurée. Lorsque la productivité d'un certain processus dans l'atelier limite l'augmentation de la productivité de tout l'atelier, la durée de vie de l'outil du processus doit être choisie plus faible. Lorsque le coût de l'usine entière par unité de temps d'un certain processus est relativement important, la durée de vie de l'outil doit également être choisie plus faible. Lors de la finition de grandes pièces, afin de s'assurer qu'au moins un passage est terminé et d'éviter de changer l'outil au milieu de la coupe, la durée de vie de l'outil doit être déterminée selon la précision de la pièce et la rugosité de surface. Par rapport aux méthodes de traitement par machine-outil ordinaire, l'usinage CNC impose des exigences plus élevées aux outils de coupe. Il nécessite non seulement une bonne qualité, une haute précision, mais aussi une stabilité dimensionnelle, une haute durabilité, et une installation et un réglage faciles. Répondre aux exigences de haute efficacité des machines-outils CNC. Les outils sélectionnés sur les machines-outils CNC adoptent souvent des matériaux d'outils adaptés à la coupe à grande vitesse (tels que l'acier rapide, le carbure à grain ultra-fin) et utilisent des plaquettes indexables.

Outils CNC pour le Tournage

Les outils de tournage CNC couramment utilisés sont généralement divisés en trois catégories : outils de tournage de forme, outils de tournage pointus, outils de tournage à arc et trois types. Les outils de tournage de forme sont aussi appelés outils de tournage prototype. La forme de contour des pièces traitées est complètement déterminée par la forme et la taille de la lame de l'outil de tournage. Dans le traitement de tournage CNC, les outils de tournage de forme courants incluent les outils de tournage à arc de petit rayon, outils de tournage non rectangulaires et outils à fileter. Dans l'usinage CNC, l'outil de tournage de forme doit être utilisé le moins possible ou pas du tout. L'outil de tournage pointu est un outil de tournage caractérisé par un bord de coupe droit. La pointe de ce type d'outil de tournage est composée de bords de coupe principaux et secondaires linéaires, tels que outils de tournage intérieur et extérieur à 90°, outils de tournage de face gauche et droite, outils de tournage de rainurage (coupe), et divers outils de tournage de trous intérieurs et extérieurs avec de petites pointes. La méthode de sélection des paramètres géométriques de l'outil de tournage pointu (principalement l'angle géométrique) est fondamentalement la même que celle du tournage ordinaire, mais les caractéristiques de l'usinage CNC (telles que la trajectoire d'usinage, l'interférence d'usinage, etc.) doivent être pleinement considérées, et la résistance de la pointe de l'outil elle-même doit être considérée.

Le second est l'outil de tournage à arc. L'outil de tournage à arc est un outil de tournage caractérisé par un bord de coupe en forme d'arc avec une petite rotondité ou une erreur de profil linéaire. Chaque point du bord d'arc de l'outil de tournage est la pointe de l'outil de tournage à arc. En conséquence, le point de position de l'outil n'est pas sur l'arc, mais sur le centre de l'arc. L'outil de tournage à arc peut être utilisé pour tourner les surfaces intérieures et extérieures, et est particulièrement adapté pour tourner diverses surfaces de forme lisse (concave). Lors de la sélection du rayon d'arc de l'outil de tournage, il doit être considéré que le rayon d'arc du bord de coupe de l'outil de tournage à deux points doit être inférieur ou égal au rayon de courbure minimum sur le contour concave de la pièce, afin d'éviter le traitement à sec. Le rayon ne doit pas être trop petit, sinon non seulement il sera difficile à fabriquer, mais l'outil de tournage pourrait être endommagé en raison de la faible résistance de la pointe ou de la mauvaise capacité de dissipation de chaleur du corps de l'outil.

Outils CNC pour le Fraisage

Dans l'usinage CNC, les fraises à bout plat sont couramment utilisées pour le fraisage des contours intérieurs et extérieurs des pièces planes et le fraisage de plan. Les données empiriques des paramètres pertinents de l'outil sont les suivantes : Premièrement, le rayon de la fraise RD doit être inférieur au rayon de courbure minimum Rmin de la surface de contour intérieur de la pièce, généralement RD = (0,8-0,9) Rmin. Le second est la hauteur de traitement de la pièce H < (1/4-1/6) RD pour assurer que le couteau a une rigidité suffisante. Troisièmement, lors du fraisage du fond de la rainure intérieure avec une fraise à bout plat, comme les deux passes du fond de la rainure doivent se chevaucher, et le rayon du bord de fond de l'outil est Re = Rr, c'est-à-dire que le diamètre est d = 2Re = 2(Rr). Prenez le rayon de l'outil comme Re = 0,95 (Rr). Pour le traitement de certains profils tridimensionnels et contours avec angles de biseau variables, les fraises sphériques, fraises annulaires, fraises à tambour, fraises coniques et fraises à disque sont couramment utilisées.

La plupart des machines-outils CNC utilisent des outils sérialisés et standardisés. Pour les porte-outils et têtes d'outils tels que les outils de tournage extérieur à plaquettes indexables montés sur machine et les outils de tournage de face, il existe des normes nationales et des modèles sérialisés. Pour les centres d'usinage et les machines-outils à changement d'outil automatique, les porte-outils ont été sérialisés et standardisés. Par exemple, le code standard du système d'outils coniques est TSG-JT, et le code standard du système d'outils droits est DSG-JZ. De plus, pour l'outil sélectionné, avant utilisation, la taille de l'outil doit être strictement mesurée pour obtenir des données précises, et l'opérateur saisit ces données dans le système de données, et complète le processus de traitement par appel de programme, traitant ainsi des pièces qualifiées.

Le Point de l'Outil

De quelle position l'outil commence-t-il à se déplacer vers la position spécifiée ? Donc, au début de l'exécution du programme, la position où l'outil commence à se déplacer dans le système de coordonnées de la pièce doit être déterminée. Cette position est le point de départ de l'outil par rapport à la pièce lors de l'exécution du programme. Donc, on l'appelle le point de départ du programme ou point de départ. Ce point de départ est généralement déterminé par la mise au point de l'outil, donc ce point est aussi appelé point de mise au point. Lors de la compilation du programme, choisissez correctement la position du point de mise au point. Le principe de réglage du point de mise au point est de faciliter le traitement numérique et de simplifier la programmation. Il est facile à aligner et à vérifier pendant le traitement ; l'erreur de traitement causée est faible. Le point de mise au point peut être réglé sur la pièce usinée, sur le dispositif de fixation ou sur la machine-outil. Afin d'améliorer la précision d'usinage de la pièce, le point de mise au point doit être réglé autant que possible sur la base de conception ou la base de processus de la pièce. Dans l'opération réelle de la machine-outil, le point de position de l'outil peut être placé sur le point de mise au point par l'opération de mise au point manuelle, c'est-à-dire la coïncidence du « point de position de l'outil » et du « point de mise au point ». Le « point de position de l'outil » fait référence au point de référence de positionnement de l'outil. Le point de position de l'outil de tournage est la pointe de l'outil ou le centre de l'arc de la pointe de l'outil. La fraise à bout plat est l'intersection de l'axe de l'outil et du fond de l'outil ; la fraise à bout sphérique est le centre de la sphère, et la perceuse est la pointe. L'opération de mise au point manuelle a une faible précision et une faible efficacité. Certaines usines utilisent des miroirs de mise au point optiques, des instruments de mise au point, des dispositifs de mise au point automatique, etc. pour réduire le temps de mise au point et améliorer la précision de mise au point. Lorsque l'outil doit être changé pendant le traitement, le point de changement d'outil doit être spécifié. Le « point de changement d'outil » fait référence à la position du porte-outil lorsqu'il tourne pour changer l'outil. Le point de changement d'outil doit être situé à l'extérieur de la pièce ou du dispositif de fixation, et la pièce et les autres pièces ne doivent pas être touchées pendant le changement d'outil.

Les Données d'Usinage

Dans la programmation CNC, le programmeur doit déterminer les données d'usinage pour chaque processus et les écrire dans le programme sous forme d'instructions. Les paramètres de coupe incluent la vitesse de la broche, les données d'arrière-usinage et la vitesse d'avance. Pour différentes méthodes de traitement, différents paramètres de coupe doivent être sélectionnés. Le principe de sélection des données d'usinage est d'assurer la précision d'usinage et la rugosité de surface des pièces, de donner pleinement jeu à la performance de coupe de l'outil, d'assurer une durabilité raisonnable de l'outil, et de donner pleinement jeu à la performance de la machine-outil pour maximiser la productivité et réduire les coûts.

1. Déterminer la vitesse de la broche.

La vitesse de la broche doit être sélectionnée selon la vitesse de coupe admissible et le diamètre de la pièce (ou de l'outil). La formule de calcul est : n = 1000 v / π D où : V est la vitesse de coupe, l'unité est m/min, qui est déterminée par la durabilité de l'outil ; N est la vitesse de la broche, l'unité est tr/min, et D est le diamètre de la pièce ou le diamètre de l'outil en mm. Pour la vitesse de broche calculée N, la vitesse que la machine-outil a ou qui est proche doit être sélectionnée en dernier.

2. Déterminer la vitesse d'avance.

La vitesse d'avance est un paramètre important dans les paramètres de coupe des machines-outils CNC, qui est principalement sélectionnée selon les exigences de précision d'usinage et de rugosité de surface des pièces et les propriétés des matériaux des outils et pièces. La vitesse d'avance maximale est limitée par la rigidité de la machine-outil et la performance du système d'avance. Le principe de détermination de la vitesse d'avance : Lorsque la qualité de la pièce peut être garantie, afin d'améliorer l'efficacité de production, une vitesse d'avance plus élevée peut être sélectionnée. Généralement sélectionnée dans la plage de 100-200 mm/min ; lors de la coupe, du traitement de trous profonds ou du traitement avec des outils en acier rapide, une vitesse d'avance plus faible doit être sélectionnée, généralement dans la plage de 20-50 mm/min ; lorsque la précision de traitement, la rugosité de surface, la vitesse d'avance doit être sélectionnée plus petite, généralement dans la plage de 20-50 mm/min ; lorsque l'outil est à vide, en particulier lors du « retour à zéro » sur de longues distances, vous pouvez régler la vitesse d'avance maximale des paramètres du système CNC de la machine.

3. Déterminer la profondeur de coupe.

La profondeur de coupe est déterminée par la rigidité de la machine-outil, de la pièce et de l'outil de coupe. Lorsque la rigidité le permet, la profondeur de coupe doit être égale à la marge d'usinage de la pièce autant que possible, ce qui peut réduire le nombre de passages et améliorer l'efficacité de production. Afin d'assurer la qualité de la surface usinée, une petite marge de finition peut être laissée, généralement 0,2-0,5 mm. En bref, la valeur spécifique des données d'usinage doit être déterminée par analogie basée sur la performance de la machine, les manuels connexes et l'expérience réelle.

En même temps, la vitesse de la broche, la profondeur de coupe et la vitesse d'avance peuvent s'adapter l'une à l'autre pour former les meilleurs paramètres de coupe.

Les données d'usinage ne sont pas seulement un paramètre important qui doit être déterminé avant l'ajustement de la machine-outil, mais aussi si sa valeur est raisonnable ou non a une influence très importante sur la qualité de traitement, l'efficacité de traitement et le coût de production. Les « données d'usinage raisonnables » font référence aux données d'usinage qui font pleinement usage de la performance de coupe de l'outil et de la performance dynamique de la machine-outil (puissance, couple) pour obtenir une productivité élevée et un faible coût de traitement sous la prémisse d'assurer la qualité.