Attaquer l'aluminium :un guide d'usinage

L'aluminium est l'un des matériaux les plus couramment usinés, car la plupart des formes du matériau présentent une excellente usinabilité, et est donc un matériau couramment utilisé dans la fabrication. Pour cette raison, la concurrence pour l'usinage de l'aluminium peut être intense. Comprendre les principes de base de la sélection des outils, des paramètres de fonctionnement et des techniques de fraisage avancées pour l'aluminium peut aider les machinistes à obtenir un avantage concurrentiel.

Propriétés des matériaux

L'aluminium est un matériau hautement formable, maniable et léger. Les pièces fabriquées à partir de ce matériau peuvent être trouvées dans presque toutes les industries. De plus, l'aluminium est devenu un choix populaire pour les prototypes en raison de son faible coût et de sa flexibilité.

L'aluminium est disponible sous deux formes de base :coulé et forgé. L'aluminium forgé est généralement plus résistant, plus cher et contient un pourcentage inférieur d'éléments extérieurs dans ses alliages. L'aluminium forgé est également plus résistant à la chaleur que la fonte et a un niveau d'usinabilité plus élevé.

L'aluminium coulé a moins de résistance à la traction mais avec une plus grande flexibilité. Il coûte moins cher et contient des pourcentages plus élevés d'éléments extérieurs (silicium, magnésium, etc.) dans ses alliages, ce qui le rend plus abrasif que le forgé.

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Géométrie de l'outil

Il existe quelques options de revêtement disponibles pour l'outillage en aluminium, y compris le populaire ZrN (nitrure de zirconium) de couleur or et le TiB moins connu mais très efficace₂ (diborure de titane). L'outillage non revêtu peut également fournir des performances d'usinage solides. Cependant, la véritable clé de l'usinage haute performance dans l'aluminium est de connaître le nombre de goujures et l'angle d'hélice appropriés requis pour votre opération.

Compte de flûte

Les fraises en bout pour l'aluminium sont souvent disponibles dans les styles à 2 ou 3 dents. Avec un nombre de cannelures plus élevé, il deviendrait difficile d'évacuer efficacement les copeaux aux vitesses élevées auxquelles vous pouvez faire fonctionner l'aluminium. En effet, les alliages d'aluminium laissent un gros copeau et les vallées de copeaux deviennent plus petites avec chaque goujure supplémentaire sur une fraise en bout.

Traditionnellement, les fraises en bout à 2 dents ont été le choix préféré pour l'aluminium. Cependant, les fraises en bout à 3 dents se sont avérées plus efficaces dans de nombreuses opérations de finition et, avec les bons paramètres, elles peuvent également fonctionner avec succès comme dégrossisseurs. Alors qu'une grande partie du débat entre les fraises en bout à 2 et 3 dents pour l'aluminium se résume à des préférences personnelles, le fonctionnement, la rigidité et les taux d'enlèvement de matière souhaités peuvent également avoir un effet sur la sélection de l'outil.

Angles d'hélice

L'angle d'hélice d'un outil est mesuré par l'angle formé entre l'axe de l'outil et une droite tangente le long de l'arête de coupe. Les outils de coupe pour l'aluminium présentent généralement des angles d'hélice plus élevés que les fraises en bout standard. Les angles d'hélice spécialisés pour l'aluminium sont généralement de 35°, 40° ou 45°. Des outils à hélice variable sont également disponibles et constituent un excellent choix pour réduire les vibrations et les harmoniques tout en augmentant les taux d'enlèvement de matière.

Un angle d'hélice de 35° ou 40° est un bon choix pour les applications traditionnelles d'ébauche et de rainurage. Un angle d'hélice de 45° est le choix préféré pour la finition, mais aussi pour les parcours d'outil de fraisage à haute efficacité, car l'angle d'hélice élevé s'enroule plus rapidement autour de l'outil et permet une coupe plus agressive.

Options d'outillage

Lors de l'usinage de l'aluminium, les outils standard à 2 ou 3 cannelures feront souvent le travail. Cependant, pour certaines applications et configurations de machines, il existe d'autres options d'outillage à prendre en compte pour des performances encore meilleures.

Outillage brise-copeaux

L'une des choses les plus importantes à considérer lors de l'usinage de l'aluminium (et de nombreux autres matériaux) est l'évacuation efficace des copeaux. Les fraises en bout standard à 2 ou 3 dents fonctionnant aux vitesses et aux avances recommandées et avec des charges de copeaux appropriées peuvent évacuer assez bien les copeaux. Cependant, l'outillage brise-copeaux à 3 dents peut fonctionner à une vitesse et à des vitesses d'alimentation accrues pour des performances encore meilleures. La géométrie unique du brise-copeaux décalé crée des copeaux plus petits pour une évacuation optimale tout en laissant une surface semi-finie.

Ces outils sont excellents pour les parcours d'outils plus avancés comme le fraisage à haute efficacité, qui est un autre outil important pour une expérience d'usinage de l'aluminium réussie.

Fraises en bout à équilibre élevé

Les fraises en bout à équilibrage élevé sont conçues pour augmenter considérablement les performances des centres d'usinage hautement équilibrés capables de vitesses de rotation et d'avance élevées. Ces outils sont équilibrés avec précision spécifiquement pour l'usinage à grande vitesse de l'aluminium (jusqu'à 33 000 tr/min).

Helical Solutions propose des outils à équilibrage élevé dans des styles standard à 2 cannelures, ainsi que des styles de refroidissement à 3 cannelures pour réduire la chaleur, améliorer l'évacuation des copeaux et augmenter les taux d'enlèvement de matière. Ces outils, comme les brise-copeaux, sont également un excellent choix pour les parcours d'outils de fraisage à haute efficacité.

Paramètres d'exécution

Définir les bons paramètres pour les applications aluminium est essentiel pour optimiser la productivité et obtenir de meilleurs résultats d'usinage. Étant donné que l'aluminium est un matériau plus facile à usiner, il est essentiel de pousser votre machine à ses limites et de tirer le meilleur parti de votre outil pour garder une longueur d'avance sur la concurrence et continuer à gagner des affaires.

Bien que de nombreux facteurs entrent dans les paramètres de chaque travail, il existe certaines directives générales à suivre lors de l'usinage de l'aluminium. Pour les alliages d'aluminium coulé (c'est-à-dire 308, 356, 380), une surface de 500 à 1 000 SFM est recommandée, les RPM variant en fonction du diamètre de la fraise. Le calcul de base pour trouver un point de départ pour les RPM serait (3,82 x SFM) / Diamètre.

Dans les alliages d'aluminium corroyés (c'est-à-dire 2024, 6061, 7075), une surface de 800-1500 SFM est recommandée, le même calcul étant utilisé pour trouver un point de départ pour les RPM.

Fraisage à haute efficacité

Le fraisage à haute efficacité, communément appelé HEM, est une stratégie qui gagne rapidement en popularité dans l'industrie manufacturière. De nombreux programmes de FAO incluent désormais des parcours d'outils HEM, et bien que pratiquement n'importe quelle machine puisse effectuer des HEM, le contrôleur CNC doit disposer d'un processeur rapide pour suivre les lignes de code supplémentaires. Vous trouverez ci-dessous un excellent exemple de parcours d'outil de fraisage à haute efficacité dans l'aluminium.

À la base, HEM est une technique d'ébauche qui utilise une faible profondeur de coupe radiale (RDOC) et une profondeur de coupe axiale élevée (ADOC) pour tirer pleinement parti de l'arête de coupe de l'outil. Pour en savoir plus sur la façon dont le fraisage à haute efficacité peut augmenter votre efficacité, prolonger la durée de vie de votre outil pour réduire les coûts et obtenir de meilleures performances pour l'aluminium (et d'autres matériaux), cliquez ici pour télécharger le guide HEM.

En résumé

L'aluminium est un matériau polyvalent avec un haut niveau d'usinabilité, mais il ne faut pas le négliger. Il est important de comprendre les meilleures façons de s'y attaquer pour obtenir les résultats souhaités. L'optimisation de votre magasin d'outils, des configurations de machines et des parcours d'outils pour l'aluminium est essentielle pour garder une longueur d'avance sur la concurrence et rendre votre atelier plus efficace.