Maîtriser le fraisage trochoïdal : guide complet

Ce qui suit n'est que l'un des nombreux articles de blog pertinents sur le fraisage à haute efficacité. Pour une compréhension complète de cette méthode d'usinage populaire, consultez les articles supplémentaires sur le HEM ci-dessous !

Introduction au fraisage à haute efficacité | Usinage à grande vitesse vs HEM | Comment lutter contre l'amincissement des copeaux | Plongée dans la profondeur de coupe | Comment éviter 4 types majeurs d'usure d'outil

---

Qu'est-ce que le fraisage trochoïdal ?

Le fraisage trochoïdal est une méthode d'usinage utilisée pour créer une rainure plus large que le diamètre de coupe de l'outil. Cela est accompli en utilisant une série de coupes circulaires connues sous le nom de trajectoire d'outil trochoïdale. Une forme de fraisage à haute efficacité (HEM), le fraisage trochoïdal exploite des vitesses élevées tout en maintenant une faible profondeur de coupe radiale (RDOC) et une profondeur de coupe axiale (ADOC) élevée.

Le fraisage trochoïdal repose largement sur la théorie entourant l'amincissement des copeaux en usinage. La pensée conventionnelle suggère que les outils de coupe ont une charge de copeau optimale qui détermine la largeur et la taille idéales des copeaux produits. Le concept de lutte contre l'amincissement des copeaux implique l'usinage avec une charge de copeau plus grande qu'« optimale » afin de maintenir une épaisseur maximale de copeau constante.

En contraste avec une trajectoire d'outil radiale complètement linéaire en usinage conventionnel, le fraisage trochoïdal tire parti d'une trajectoire d'outil en spirale avec une faible RDOC pour réduire la charge et l'usure sur l'outil (Figure 1).

Avantages du fraisage trochoïdal

• Forces de coupe diminuées
• Chaleur réduite
• Précision d'usinage accrue
• Durée de vie d'outil améliorée
• Temps de cycle plus rapides
• Un outil pour plusieurs tailles de rainures

Le fraisage trochoïdal peut être très avantageux dans certaines applications. L'engagement radial réduit du tranchant diminue la quantité de chaleur produite dans la coupe tout en diminuant les forces de coupe et la charge sur la broche. Les forces radiales réduites permettent une plus grande précision pendant la production et rendent possible l'usinage de caractéristiques plus fines et plus précises sur une pièce.

De plus, la faible profondeur de coupe radiale permet une profondeur de coupe axiale plus élevée, ce qui signifie que toute la longueur du tranchant peut être utilisée. Cela garantit que la chaleur et les forces de coupe sont réparties sur le tranchant de l'outil, plutôt que concentrées sur une seule section. La chaleur et l'usure réduites, combinées à leur répartition uniforme sur le tranchant, entraînent une durée de vie d'outil significativement améliorée par rapport aux méthodes de rainurage conventionnelles.

Compte tenu des forces destructrices réduites, les vitesses de l'outil de coupe peuvent être augmentées. Puisque toute la longueur de coupe est utilisée, le fraisage trochoïdal peut éliminer le besoin de multiples profondeurs de coupe axiales. Des paramètres de fonctionnement augmentés et un nombre réduit de passes réduisent considérablement le temps de cycle.

Puisque le fraisage trochoïdal utilise un outil pour usiner une rainure plus large que son diamètre de coupe, le même outil peut être utilisé pour créer des rainures de tailles variables, plutôt qu'une seule. Cela peut libérer de l'espace dans votre magasin d'outils et faire gagner du temps sur les changements d'outils, selon les exigences de la pièce (Figure 2).

Bien que le rainurage soit une opération d'ébauche, la faible profondeur de coupe radiale et les forces de coupe diminuées du fraisage trochoïdal se traduisent souvent par une finition améliorée par rapport à une trajectoire d'outil de rainurage conventionnelle. Cependant, une passe de finition le long des parois de la pièce pourrait être nécessaire pour éliminer les crêtes laissées par le mouvement en spirale de l'outil de coupe.

Cliquez ici pour en savoir plus sur le pouvoir stimulant l'efficacité du fraisage à haute efficacité

Défis du fraisage trochoïdal

Les défis du fraisage trochoïdal se situent généralement au niveau de la machinerie et du logiciel. La bonne machine pour tirer parti du fraisage trochoïdal sera non seulement capable de vitesses et avances élevées, mais aussi capable d'un débit d'avance en constante évolution alors que l'outil se déplace le long de sa trajectoire en spirale. L'incapacité d'avoir un débit d'avance variable causera l'amincissement des copeaux, ce qui peut donner des résultats non idéaux et potentiellement causer la rupture de l'outil. Un logiciel spécial peut également être requis pour programmer les trajectoires d'outils et les débits d'avance pour ce processus. Cela est encore compliqué par des facteurs comme le rapport entre le diamètre de la fraise et la taille de la rainure, ainsi que la profondeur de coupe radiale pour ces différents rapports. La plupart des chiffres suggèrent que le diamètre de la fraise soit de 50 % à 70 % de la largeur finale de la rainure, tandis que la profondeur de coupe radiale devrait être égale à 10 % à 35 % du diamètre de la fraise (Tableau 1), mais l'option la plus sûre est toujours de consulter le fabricant d'outils.

Fraisage trochoïdal et micromachinage

Avantages pour le micromachinage

Le micromachinage peut également bénéficier du fraisage trochoïdal. L'engagement radial réduit et les forces de coupe inférieures produites pendant une trajectoire d'outil trochoïdale exercent moins de force sur les outils de coupe. Ceci est particulièrement important pour les outils de plus petit diamètre, car ils sont plus faibles et moins rigides, et les forces de coupe réduites diminuent le risque de déviation et de rupture.

Défis pour le micromachinage

Bien que le fraisage trochoïdal avec des outils miniatures soit théoriquement bénéfique, il existe des défis supplémentaires associés aux outils plus petits. Les outils de coupe miniatures sont beaucoup plus susceptibles à la rupture en raison du battement de broche et des vibrations, des incohérences de matériau, du chargement inégal, et de nombreuses autres variables qui surviennent pendant l'usinage. Selon votre application, il peut valoir la peine d'utiliser l'outil avec le plus grand diamètre pour la résistance supplémentaire. Bien qu'il y ait des avantages potentiels au niveau miniature, une attention accrue doit être portée à la configuration de la machine et au matériau pour garantir que les outils ont les meilleures chances de succès.

Tout comme le HEM, en règle générale, le fraisage trochoïdal ne devrait pas être envisagé lors de l'utilisation d'outils avec des diamètres de coupe inférieurs à 0,031". Bien que possible, le fraisage trochoïdal peut encore être prohibitivement difficile ou risqué à des diamètres inférieurs à 0,062", et votre application et machine doivent être considérées avec soin.

Conclusion

Le fraisage trochoïdal est une technique de fraisage à haute efficacité (vitesse élevée, ADOC élevée, RDOC faible) caractérisée par une trajectoire d'outil circulaire, ou trochoïdale. Ce style de fraisage est prouvé pour offrir des avantages significatifs au processus d'usinage, tels que l'augmentation de la durée de vie de l'outil, la réduction des temps d'usinage, et moins d'outils requis pour un travail. Cependant, il est crucial d'avoir une machine et un logiciel capables de vitesses et avances élevées et de débits d'avance en constante évolution pour éviter une défaillance critique de l'outil. Bien que les outils miniatures puissent encore bénéficier du fraisage trochoïdal, le risque de rupture d'outil doit être considéré avec soin, en particulier aux diamètres de coupe inférieurs à 0,062". Bien que le fraisage trochoïdal puisse augmenter votre efficacité d'usinage dans de nombreuses applications, il est toujours judicieux de consulter votre fabricant d'outils au préalable.

Un excellent exemple de fraisage trochoïdal en action peut être vu dans cette vidéo, où une fraise Helical Solutions de 1/2" avec hélice variable, pas variable a été utilisée pour usiner un bloc d'acier inoxydable 316.