Guide d'usinage à grande vitesse et pourquoi vous en avez besoin pour la production de prototypes

L'usinage à grande vitesse fait référence à des vitesses d'avance et à une vitesse de broche élevées pour enlever la matière sans compromettre la qualité et la précision des pièces. Le principal avantage de HSM est un temps de cycle rapide et une meilleure durée de vie de l'outil.

Les principales fonctionnalités de HSM sont les suivantes :

Taux d'enlèvement de métal élevé (MRR) et temps d'usinage réduit

• Haute productivité et faible coût
•  Excellente précision dimensionnelle et exactitude
• La possibilité de créer des pièces complexes en 3D avec une grande précision
• Élimination des étapes inutiles telles que le polissage et l'assemblage
  

Qu'est-ce que l'usinage à grande vitesse ?

L'usinage à grande vitesse est un processus dans lequel nous pouvons atteindre des taux d'enlèvement de copeaux (MRR) élevés, des coupes légères et rapides avec des vitesses d'avance et une vitesse de broche élevées.

C'est une combinaison de mouvements rapides et d'applications bien planifiées pour obtenir des pièces précises et les meilleurs résultats.

Certains facteurs principaux que vous devez prendre en compte pour l'usinage à grande vitesse et les services CNC sont :

• Sélection et équilibrage des outils
• Amincissement des copeaux
• Configuration requise
• Rigidité de la pièce et de l'outil
• Stratégie des matériaux et de l'usinage
• Programmation FAO
• Sélection du couteau

Techniques utilisées pour l'usinage à grande vitesse

L'usinage à grande vitesse est un processus compliqué pour la fabrication de pièces, et vous devez savoir comment effectuer HSM. Si une personne inexpérimentée effectue le processus avec le bon outillage, cela échouera.

HSM est un mélange de techniques utilisées pour diverses applications. Ces collections de techniques sont conviviales et très utiles pour opérer n'importe quelle opération.

Certaines des meilleures techniques d'usinage à grande vitesse sont :

1 :Ébauche en plongée

Il s'agit d'un type de chemin d'outil CAM et de programmes manuels. Vous pouvez dire que c'est une arme secrète pour sauver votre bacon. Les deux propriétés principales de l'ébauche en plongée sont :

1. Vous pouvez obtenir une coupe plus rigide en changeant les forces du plan XY aux forces axiales Z vers le haut et vers le bas.
2. Vous pouvez enlever plus de matière grâce à ses forets torsadés qu'avec la fraise en bout.

L'ébauche ou le fraisage en plongée est préférable pour les poches profondes lorsque les poches latérales provoquent une plus grande déviation de l'outil. Le fraisage en plongée vous permet d'effectuer de l'ébauche sur d'anciennes machines en atelier. Certains inconvénients de l'ébauche en plongée sont :

• Coupe centrale et foret torsadé conventionnel
• Ebauche en plongée 2D vs 3D
• Bords festonnés

2 : Usinage/fraisage trochoïdal

Cette méthode de fraisage CNC peut s'appliquer au fraisage de poches profondes, de cavités confinées et de rainures. L'usinage trochoïdal est une excellente solution pour le rainurage de matériaux exotiques et durs comme le titane et l'inconel.

Les gros avantages de l'usinage trochoïdal sont :

• Réduction du temps de cycle
• Capable d'effectuer des outils à plusieurs cannelures
• Peut supprimer plus de matière
• Améliorer la durée de vie de l'outil
• Effet d'amincissement des copeaux
• Réduire le nombre de passes axiales
• Capacités haut débit
• Maintenir des taux d'alimentation continus

3 : Étapes latérales

Ce sont les connexions qui peuvent être efficaces pour la transition entre les trajectoires d'outils adjacentes lors de vitesses d'avance élevées. Il a tendance à produire un mouvement de saut brusque à la fin de la passe. Les mouvements ronds simples peuvent être plus nets à une avance élevée. Au cours de la dernière décennie, l'usinage de surface à lignes de balayage parallèles a été utilisé pour la finition de modèles multi-surfaces.

Une solution appropriée à une vitesse d'alimentation modérée consiste à utiliser une simple trajectoire d'outil en boucle comme virages serrés alternatifs entre les passes de numérisation.

Machines utilisées pour l'usinage à grande vitesse

Il est essentiel d'examiner une machine, un graphique de couple/un outil électrique avant de commencer une opération HSM. La machine doit être capable de répondre à toutes les exigences. Une machine à grande vitesse convient au 300-M peut ne pas convenir à un autre matériau tel que le titane. Par conséquent, une stratégie appropriée pour le fonctionnement du HSM doit s'appliquer pour obtenir des pièces précises et de haute qualité.

De nombreuses machines sont capables d'usinage à grande vitesse. Il peut s'agir d'une fraiseuse 5 axes ou d'une fraiseuse 3 axes. Certaines machines pouvant être utilisées pour l'usinage à grande vitesse sont les suivantes :

1 :Moulin Mikron-S-400-U

Mikron Mill-S-400-U est spécifiquement conçu pour l'usinage à grande vitesse et permet d'obtenir des finitions de surface de qualité et une haute précision des pièces. La caractéristique unique d'un système intelligent de gestion de la température maintient la précision de la machine pendant le temps de fonctionnement et les vitesses de fraisage élevées.

Les centres de fraisage d'usinage à grande vitesse Mikron sont 10 fois plus rapides que les autres machines conventionnelles. La construction compacte peut vous offrir une accessibilité extraordinaire à toutes les zones de la machine pour la maintenance.

Les composants de puissance du HSM et le bâti de la machine se refroidissent de manière optimale, améliorant la stabilité thermique dans l'environnement de production.

2 : Matsuura LX-160

C'est une machine linéaire de haute qualité avec un temps de cycle court. La rigidité optimisée du LX-160 assure un haut niveau de précision et une plate-forme d'usinage stable. Le LX-160 réduit le temps de cycle et tous les axes du Matsuura LX-160 sont entraînés par un moteur. Grâce à ce facteur, vous pouvez obtenir une accélération rapide et une vitesse élevée.

Les fonctionnalités rares et le système de protection intelligent rendent le LX-160 convivial et mettent en œuvre au mieux les opérations et techniques d'alimentation HSM.

Outils pour l'usinage à grande vitesse

HSM nécessite des outils d'usinage avancés. Il existe différents types d'outils d'usinage à grande vitesse pour réaliser différentes applications. Les exigences pour chaque industrie sont différentes, comme dans l'industrie automobile; outils d'usinage horizontaux utilisés pour la production de gros lots.

D'un autre côté, dans les industries des moules/moules, la finition de surface, la précision et la précision des pièces sont d'une grande importance, et cela nécessite un ensemble différent d'outils à grande vitesse.

Le choix de l'outil dépend de beaucoup de choses. Cela dépend de

• Caractéristiques de la partie HSM
• Haute vitesse et haute précision
• Taille et taux d'alimentation rapides
• Matériel et coût

Ces facteurs déterminent le meilleur outil pour l'usinage à grande vitesse de l'aluminium. La chose la plus importante est la stabilité et des outils bien équilibrés. Sinon, cela peut créer des vibrations et réduire la durée de vie de l'outil.

La sélection d'outils HSM commence et se termine par une pièce. L'équilibre de l'outil est très important et affecte indirectement la durée de vie de l'outil et la broche. Certaines étapes pour l'équilibrage de l'outil sont

• Propreté de la balance et de l'outil de coupe
• Placement de l'outil de coupe dans la broche
• Mesures et zéro déséquilibre dans la machine

Il est nécessaire de choisir le bon outil avec une tolérance et une vitesse serrées. Le succès du fonctionnement du HSM repose sur de nombreux facteurs tels que :

• Programmes machine
• Utilisation des outils et stratégies
• Outils et stratégie appropriée

Les outils HSM doivent être conçus pour une vitesse élevée, et certaines règles empiriques pour une vitesse élevée peuvent s'appliquer. Un petit pourcentage d'engagement du diamètre de l'outil s'avérerait efficace pour les effets d'amincissement des copeaux. Il permet également des taux de vitesse accrus.

Matériau pour l'usinage CNC à grande vitesse

De nombreuses industries utilisent HSM, telles que les industries aérospatiale, médicale et aéronautique. HSM dispose d'une large gamme de matériaux en fonction des exigences de son fonctionnement spécifique. Certains types de matériaux courants sont :

1 :Oxyde d'aluminium

C'est l'un des matériaux de base des outils de coupe utilisés pour l'usinage à grande vitesse de l'aluminium. Il est utilisé en raison de sa stabilité chimique à haute température et de sa dureté supérieure. Il a une faible résistance à la rupture.

2 :Outil de coupe en céramique

La céramique est très résistante à l'usure par abrasion et à la dureté à haute température. Ce sont des matériaux non métalliques disponibles en deux classes :

• Céramique à base de nitrure de silicone
• Céramique à base d'alumine

3 :Diamant

Il a une dureté élevée, une excellente stabilité chimique et une conductivité thermique. Le matériau d'outil le plus coûteux est un diamant naturel, car il a des lames tranchantes. Les diamants naturels sont principalement utilisés dans :

• Pièces micromécaniques
• Rétroréflecteur
• Puce de disque dur
• Usinage ultra-précis
• Gyroscope de navigation

Il existe quatre types de diamants que nous pouvons utiliser dans l'usinage CNC à grande vitesse et l'usinage de l'aluminium à grande vitesse.

Applications de l'usinage à grande vitesse

L'usinage à grande vitesse peut être utilisé pour la production directe de prototypes, de composants en petits lots, d'outils de coupe pour la fabrication de pièces de moteur. L'objectif principal de HSM est de réduire les coûts de production avec une productivité plus élevée.

L'autre objectif de HSM est l'augmentation de la compétitivité globale avec des délais de livraison et des délais courts.

 

1 :industrie aéronautique

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Les exigences d'une industrie aéronautique sont d'une durabilité et d'une fiabilité élevées, et de nombreuses restrictions sont impliquées dans le processus de conception, de fabrication et de conception des aéronefs. L'aviation est l'une des technologies les plus compliquées et les plus complexes, et les techniques HSM sont principalement utilisées pour l'industrie aéronautique. L'utilisation d'alliages d'aluminium à haute résistance augmente également pour la mise en œuvre des derniers procédés et techniques. La principale raison de choisir HSM pour l'aviation et la conception d'avions est :

• Profondeur des couches découpées
• Vitesse de coupe et haute efficacité d'usinage
• Avance et surface mécanique précise
• Sélection des paramètres de coupe

Ces facteurs font de HSM un meilleur choix pour l'industrie aéronautique que d'autres techniques et méthodes de fraisage.

2 :Industrie médicale

Les instruments, outils et pièces médicaux exigent plus de précision et d'exactitude, et vous pouvez atteindre ce haut niveau de précision avec l'usinage CNC à grande vitesse. Il peut être utilisé pour les implants orthopédiques, les implants articulaires, les moules ou les instruments chirurgicaux. Les exigences matérielles peuvent être différentes avec des normes de qualité élevées.

De nombreuses sociétés de services CNC desservent l'industrie médicale et ont acquis une grande profondeur et des connaissances dans l'usinage CNC à grande vitesse et les avances d'usinage à grande vitesse.

Les fabricants de pièces médicales sont de plus en plus efficaces et ils n'ont pas compromis la qualité.

3 :Usinage à grande vitesse pour l'industrie automobile

L'usinage à grande vitesse offre une large gamme de produits et d'utilisations pour diverses applications. Ces dernières années, l'usinage à grande vitesse de l'aluminium a été augmenté pour réduire le poids et les coûts dans l'industrie automobile.

Il est principalement utilisé pour la production de petits lots, les pièces complexes et la fabrication de moules. L'industrie automobile nécessite un fraisage à grande vitesse et une production de pièces à grand volume, et HSM est un bon choix pour répondre à ces exigences.

L'objectif principal de l'industrie automobile est de produire des véhicules rapides et bon marché, et des investissements élevés nécessitent la mise en œuvre de différentes méthodologies.

Les pièces automobiles sont fabriquées avec un usinage à grande vitesse, et de nombreuses entreprises fournissant des services CNC peuvent être un bon choix pour la fabrication de vos pièces automobiles.

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