Fraisage CNC de précision des surfaces courbes : guide expert

Le fraisage d'une surface courbe relève du fraisage de profil/contour CNC. Il implique l'usinage de profils de forme irrégulière ou de courbes continues avec divers degrés (inclinées, concaves, ou convexes). C'est un processus crucial pour obtenir la plupart des pièces sur mesure de forme unique, ce qui requiert des fournisseurs de services d'usinage CNC d'avoir une connaissance avancée des principes et programmes fondamentaux d'usinage.

Fondamentaux du fraisage de profil CNC

1. Processus de fraisage de profil CNC

Avant d'arriver à la pièce finale usinée, elle sera d'abord subdivisée en différentes catégories : ébauche/demi-ébauche, semi-finition, finition, et super-finition. Plus le composant est grand, plus il y aura de types d'opérations impliqués. Il est important de sous-catégoriser les opérations dans l'usinage d'une pièce pour pouvoir maximiser le plein potentiel de l'outillage et paramètres que vous utiliserez.

Ébauche - Cette opération est toujours le premier stade et commence généralement par couper le bloc de matière brute pour façonner la pièce approximativement près de la forme ou profil désiré, en laissant assez de matière pour les opérations suivantes.

Semi-finition - Ce processus implique l'usinage de la pièce selon les exigences dimensionnelles ou l'enlèvement du stock restant sur la pièce. Les pièces semi-finies peuvent aussi être soumises à un traitement supplémentaire pour atteindre une exigence spécifique de finition de surface.

Finition - Ce processus vient après l'opération de semi-finition. La finition est faite pour améliorer la finition de surface en enlevant les bavures évidentes et autres défauts. Dans cette opération, il est essentiel d'utiliser des outils haute performance car cela affectera significativement l'apparence finale de la pièce.

Super-finition - L'opération va plus loin jusqu'à la super-finition si les pièces nécessitent une finition miroir ou un profil ultra-lisse. Pour cela, des techniques d'usinage haute vitesse et des outils de haute précision sont utilisés.

2. Connaître les outils utilisés en fraisage CNC de surface courbe

Pour obtenir des surfaces courbes lisses sur une pièce en fabrication, différentes variations de fraises à bout hémisphérique sont utilisées. Celles-ci incluent des inserts arrondis, fraises à bout hémisphérique à plaquettes indexables, et fraises à bout hémisphérique en carbure massif. Les outillages à profil arrondi sont préférés pour les applications de contour car ils ne laissent pas de traces évidentes du parcours d'outil.

Fraises à plaquettes indexables avec inserts arrondis - Ces outils viennent souvent en grands diamètres. Les fraises à inserts arrondis sont bien adaptées aux opérations d'ébauche grâce à leur haute stabilité et productivité impressionnante.

Fraises à bout hémisphérique massif - Ces fraises peuvent laisser une très belle finition de surface. Elles peuvent avoir une faible stabilité due à leur structure. C'est pourquoi elles sont plus couramment utilisées pour la finition que pour l'ébauche.

Fraises à bout hémisphérique à tête indexable - Les fraises à tête indexable sont similaires aux fraises en carbure massif mais ont des têtes interchangeables. Ces outillages spéciaux ont une extrémité détachable qui peut être remplacée quand nécessaire.

Conseils généraux pour le fraisage CNC de surfaces courbes

1. Préparations nécessaires

Avant de décider de fabriquer vos pièces sur mesure par fraisage de profil, il est aussi essentiel de prendre conscience des divers facteurs qui peuvent affecter tout le processus de fraisage CNC. En plus, il y a des choses spécifiques à identifier pour choisir la technique d'usinage adaptée. Voici ce dont vous devez vous préparer :

• Soyez attentif aux profondeurs de cavité de vos conceptions de pièces - Cela joue un rôle significatif pour choisir les bons outils de coupe et la longueur de porte-à-faux nécessaire.
• Sachez combien de matière sera enlevée du bloc brut - Cela aidera à planifier les opérations requises pour fabriquer votre pièce, si vous aurez besoin de procédures supplémentaires après semi-finition et semi-ébauche.
• Considérez comment vous allez serrer la pièce en place - Cela aidera à préparer les fixations nécessaires.

2. L'ancien et le classique : Bien régler vos avances et vitesses

Les avances et vitesses déterminent le taux d'enlèvement de matière sur les pièces, c'est pourquoi elles ont un impact significatif pour atteindre une excellente finition de surface. Pour cela, des calculs doivent être suivis. Les avances à utiliser peuvent aussi dépendre de la profondeur de coupe, l'outillage utilisé, le matériau à couper, le profil de la pièce usinée, et la précision requise.

Avertissement : Nous ne mentionnerons pas de valeurs réelles pour les vitesses et avances car ces valeurs peuvent varier selon de multiples facteurs. Il est recommandé de se référer à des références de confiance pour les valeurs réelles. Néanmoins, voici les règles de base :

La profondeur de coupe et l'avance varient selon la dureté des matériaux usinés. Notez que pour les matériaux plus durs, les avances et profondeurs de coupe sont bien plus basses que pour les matériaux tendres comme l'aluminium. De plus, plus le matériau à couper est dur, plus la vitesse de coupe devrait être rapide.

Les avances et profondeurs de coupe pour les opérations d'ébauche sont bien plus agressives que pour la finition. C'est la combinaison de techniques haute vitesse et des bons outils qui fait une excellente finition.

3. Utilisation de l'outillage

Il y a beaucoup de variations d'outils disponibles sur le marché. Pour les opérations d'ébauche, la rigidité de l'outillage doit être priorisée pour résister aux exigences agressives de profondeur de coupe et d'avance. D'autre part, pour les opérations de finition, les fraises doivent être très affûtées pour ne laisser aucune trace évidente du parcours d'outil. Une autre différence est le diamètre d'outil utilisé. Typiquement, les outils d'ébauche ont des diamètres plus grands que ceux de finition.

4. Minimiser les vibrations dans vos processus de fraisage CNC

La vibration est l'une des causes majeures de finition de surface indésirable, chatter, et dommage d'outil de coupe. Pendant une opération de fraisage, les vibrations peuvent venir de sources multiples, incluant la stabilité du serrage, la rigidité de l'outil, la dureté du matériau, et les inexactitudes de la broche. Voici nos conseils pour minimiser cet obstacle :

• Utilisez des outils avec une bonne précision de concentricité
• Évitez d'avoir un porte-à-faux trop long sur vos fraises pendant l'ébauche. Utilisez plutôt des barres de rallonge ou porte-outils rallongés
• Sécurisez vos dispositifs de fixation en assurant une prise et un équilibre corrects pendant les opérations de coupe.
• Évitez les coupes agressives avec les métaux durs.

Conclusion

Le fraisage CNC de surfaces courbes est généralement subdivisé en différentes opérations (ébauche, semi-finition, finition, super-finition) pour que le profil désiré soit atteint graduellement. Les outillages utilisés pour ce type de fraisage ont typiquement des profils arrondis ou ce qu'on appelle communément fraises à bout hémisphérique. En résumé, fraiser une surface courbe CNC implique les préparations nécessaires, bien régler avances et vitesses, être attentif aux outils utilisés, et minimiser les vibrations.