Vitesse d'avance et vitesse de coupe :quelle est la différence dans l'usinage CNC

L'usinage CNC (Computerized Numerical Control) est un processus de fabrication soustractif, qui utilise des codes programmés pour contrôler le mouvement de l'axe de l'outil. Les codes programmés incluent tous les paramètres de coupe nécessaires comme le mouvement de l'outil de coupe, les vitesses de broche, les avances, les RPM, etc.

Il est essentiel de tenir compte de ces paramètres lors de la conception des produits pour les opérations d'usinage CNC. L'optimisation des différentes parties du processus d'usinage CNC sera assurée par ces paramètres. La durée de vie de l'outil et la consommation d'énergie seront optimisées par la vitesse de coupe. Le temps d'usinage et la rugosité de surface des produits finis seront régis par la vitesse d'avance.

Par conséquent, les ingénieurs et les machinistes doivent connaître la vitesse de coupe et l'avance ainsi que la différence entre eux et comment dériver la vitesse de coupe et l'avance. Continuez à lire.

Qu'est-ce que la vitesse d'alimentation ?

Pendant un tour de broche, la distance parcourue par l'outil de coupe est appelée vitesse d'avance. Elle peut également être appelée vitesse d'engagement de l'outil de coupe et pour l'opération de fraisage, elle est généralement mesurée en pouces/minute ou en millimètres/minute.

Pour les opérations d'alésage et de tournage, elle peut être mesurée en pouces/tour ou en millimètres/tour. La variation des vitesses d'avance dépendra du matériau brut (acier, bois, aluminium, acier inoxydable, etc.), du matériau de l'outil (outil de coupe HSS, céramique, cermet, etc.) et d'autres facteurs de coupe, tels que la surface finition et les caractéristiques de la machine CNC.

L'esthétique des produits usinés dépendra de la vitesse d'avance et, par conséquent, l'optimisation de la vitesse d'avance est cruciale dans les processus d'usinage CNC.

Sélection du taux d'alimentation optimal

Chaque aspect du processus d'usinage CNC est directement lié à la vitesse d'alimentation, de la sécurité à la productivité, en passant par la durée de vie de l'outil et la qualité du produit. Lors du choix de la vitesse d'alimentation, les facteurs suivants doivent être pris en compte.

Productivité

Pour les taux de productivité plus élevés, l'avance peut être augmentée en perdant la qualité de surface. Dans un autre cas, en maintenant la vitesse d'avance stable, la vitesse de coupe peut être augmentée.

Finition de surface

Une meilleure finition de surface peut être obtenue par des vitesses d'avance plus faibles. Une vitesse d'avance grossière peut être envisagée pour la coupe grossière. Par exemple, la vitesse d'avance peut être considérée comme étant de 0,01 à 0,05 mm/tour pour une opération de finition et de 0,1 à 0,3 mm/tour pour une opération de tournage grossier.

Limite de débit d'alimentation

Les machines-outils disponibles ont une tige avance par avance, dans la limite minimale et maximale. Pour ces machines-outils, au-delà de la limite n'est pas autorisé, mais seules quelques options de vitesse d'avance dans la plage peuvent être appliquées pour les machines-outils de tour conventionnelles.

Géométrie de l'outil de coupe

La finition de surface des produits peut être affectée par la géométrie de l'outil, en dehors de la vitesse d'avance. Une valeur plus élevée pour la géométrie de l'outil peut être préférée, si la géométrie le permet.

Capacité de la machine-outil

La force de coupe élevée et les fortes vibrations peuvent se produire en raison de la vitesse d'avance plus élevée. L'avance doit être choisie en fonction de l'absorption et de la transmission des forces élevées et des vibrations de la machine-outil.

Qu'est-ce que la vitesse de coupe ?

La vitesse relative entre l'outil de coupe et la surface de la pièce est généralement appelée vitesse de surface ou vitesse de coupe. Il peut également être défini comme la distance linéaire en mètres par minute ou en pieds par minute que le matériau de l'outil de coupe parcourt la surface de la pièce pour un processus de coupe.

Les principaux paramètres de l'usinage CNC, tels que la consommation d'énergie, la température de coupe et la durée de vie de l'outil, etc. seront déterminés par la vitesse de coupe. Les valeurs de vitesse de coupe varient en fonction des différents matériaux tels que l'acier à haute teneur en carbone, l'acier à faible teneur en carbone, l'aluminium et les plastiques. certains outils ou processus tels que les outils de filetage et les outils de moletage seront utilisés à des vitesses de coupe inférieures à celles mentionnées.

Sélection de la vitesse de coupe optimale

Pour obtenir le meilleur rendement du processus d'usinage CNC, la vitesse de coupe optimale doit être assurée. La vitesse de coupe optimale pour un processus d'usinage CNC particulier peut être prédite en utilisant les facteurs suivants.

Dureté de la pièce

La résistance d'un matériau à la déformation causée par l'abrasion, l'indentation et les rayures est généralement appelée dureté. Pendant le processus d'usinage, une certaine attention doit être portée aux pièces les plus dures, car elles peuvent facilement détériorer les performances de l'outil. Lors de l'usinage d'un matériau plus dur, des vitesses de coupe plus lentes doivent être imposées. par exemple, une vitesse de coupe inférieure est requise pour le titane par rapport à l'acier.

La force de l'outil de coupe

Pour les opérations d'usinage, la résistance de l'outil de coupe joue un rôle crucial dans les vitesses de coupe admissibles. Par exemple, lors de l'usinage, pour des vitesses de coupe plus élevées, les outils de coupe qui sont constitués de matériaux à haute résistance comme le diamant et le nitrure de carbone et de bore peuvent être utilisés. En revanche, pour des vitesses de coupe plus faibles, les outils de coupe en acier rapide peuvent être utilisés.

Durée de vie de l'outil

Avec les vitesses de coupe plus élevées, les matériaux des outils de coupe plus tendres s'useront rapidement, ce qui réduira la durée de vie de l'outil. Un autre facteur crucial pour déterminer la vitesse de coupe est la durée pendant laquelle l'ingénieur ou le machiniste souhaite travailler sur cet outil. Cela inclura principalement les paramètres tels que le coût de l'outil et la quantité de pièces produites. Si ces paramètres sont dans les limites autorisées, la vitesse de coupe élevée peut être utilisée.

Pourquoi les vitesses et les avances sont-elles importantes dans l'usinage ?

Les vitesses et les avances sont importantes dans l'usinage car elles déterminent la vitesse à laquelle la matière est enlevée et la quantité de matière enlevée.

Les vitesses et les avances peuvent influencer considérablement la durée de vie d'un outil.

La différence entre l'avance et la vitesse de coupe peut être déterminée par un facteur crucial appelé température de coupe, car une température de coupe plus élevée peut entraver des paramètres tels que la durée de vie de l'outil et la rugosité de surface.

Les effets de mauvaise qualité des vitesses et des avances ne sont pas visibles sur les matériaux plus tendres (aluminium ou résine), car il y a une grande marge d'erreur. Cependant, les effets bâclés des vitesses et des avances sont visibles sur des matériaux plus durs (titane ou Inconel) car la marge d'erreur est limitée.

L'outil de coupe se cassera rapidement s'il y a une légère différence entre la vitesse et l'avance.

Les vitesses et les avances sont obligatoires pour obtenir une meilleure rugosité de surface. Si la machine fonctionne avec une valeur élevée de cadence d'outil et de vitesse de broche, des marques de broutage apparaîtront sur la surface du matériau.

Différence entre la vitesse d'avance et la vitesse de coupe

Bien que l'avance et la vitesse de coupe affectent les performances globales de la machine, elles se réfèrent en fait à deux choses différentes. Afin d'obtenir les meilleurs résultats de votre machine CNC, il est important de comprendre la différence entre les deux.

1. La principale différence entre l'avance et la vitesse de coupe est que l'avance est la vitesse à laquelle l'outil se déplace dans la pièce, tandis que la vitesse de coupe est la vitesse à laquelle le tranchant de l'outil se déplace.

En d'autres termes, la vitesse d'avance est une mesure de la vitesse à laquelle l'outil se déplace dans le matériau, tandis que la vitesse de coupe est une mesure de la vitesse à laquelle l'outil coupe réellement.

2. La vitesse de coupe donne une génératrice et elle est généralement mesurée en m/min ou ft./min, notée Vc. L'avance donne une directrice et elle est généralement mesurée en mm/tr ou mm/min, notée s ou f.

3. Pendant l'usinage, la vitesse de coupe influence la force de coupe et la consommation d'énergie. Mais le taux d'alimentation n'influence pas.

4. La vitesse de coupe n'a aucun rôle dans la déviation de la direction de la puce par rapport à l'orthogonale. Cependant, presque dans tous les cas, la vitesse d'avance influencera le flux de la direction réelle des copeaux.

5. La température de coupe, l'usure de l'outil et la durée de vie de l'outil sont moins affectées par la vitesse d'avance. Mais la vitesse de coupe sera fortement impactée.

6. La génération de festons ou de marques d'avance sur la surface usinée n'a pas d'implication directe sur la vitesse de coupe. Cependant, les marques de feston sur la surface du produit fini auront une implication directe de la vitesse d'alimentation et cela représentera directement la rugosité de la surface.

Le tableau suivant de la vitesse de coupe et de l'avance fournit une compréhension plus visuelle des différences.

Paramètre	Vitesse de coupe	Taux d'alimentation
Génératrice et Directrice	La directrice est générée par la vitesse de coupe	La génératrice est générée par la vitesse d'avance
Unités de mouvement et S court F forme	Mesuré en mètres par minute (m/min) ou en pieds par minute (ft/min) et noté Vc	Mesuré en mètres par tour (mpr) ou en pouces par tour et noté s ou f
Puce D recommandation	Aucun effet sur la déviation de la direction orthogonale de la puce	Affecter la direction réelle du flux de copeaux
Coupe F force et consommation d'énergie	Influencer la force de coupe et la consommation d'énergie	Ne pas influencer la force de coupe et la consommation d'énergie
Rugosité de surface et marques de pétoncle	Non directement lié aux festons ou aux marques produites sur la surface usinée	Directement lié aux marques festonnées sur la surface finie
Température de coupe, durée de vie et usure de l'outil	Très impacté	Moins impacté

Comment déterminer l'avance et la vitesse de coupe ?

Le tableau ci-dessus révèle tous les paramètres nécessaires qui sont impliqués pour déterminer la vitesse de coupe et l'avance. Pour déterminer la vitesse de coupe et l'avance, la vitesse de broche est la condition de base. L'avance finale peut être obtenue en suivant deux méthodes, premièrement, en déterminant l'avance par dent, et deuxièmement, en utilisant cette avance par dent, l'avance de l'outil peut être déterminée.

Autres considérations importantes

Limite de vitesse de broche

Les pieds de surface par minute (SFM) basés sur le matériau et le diamètre de la fraise seront nécessaires pour définir la vitesse de coupe en RPM. Parfois, avec l'outillage minutieux et/ou le calcul de la vitesse de certains matériaux, la vitesse calculée se traduit par un irréalisable.

Dans un tel cas, le machiniste doit faire fonctionner l'outil avec la vitesse maximale confortable de la machine et la charge de copeaux requise pour le diamètre est maintenue. Ainsi, à la vitesse maximale de la machine, les paramètres optimaux peuvent être atteints.

Chemin non linéaire

Généralement, les vitesses d'alimentation sont supposées être un mouvement linéaire, c'est-à-dire la distance linéaire parcourue. Néanmoins, il existe des cas où les vitesses d'avance seront considérées dans un arc ou un chemin d'interpolation circulaire (diamètre extérieur ou diamètre intérieur). Lorsque la profondeur de coupe augmente, il y a une augmentation de l'angle d'engagement sur un outil qui conduit à une trajectoire non linéaire. L'engagement de l'outil est plus élevé pour les angles internes que pour les angles externes.

Interaction de la vitesse de coupe et de l'avance

Lors de l'usinage, l'outil de coupe comprime la surface de la pièce et enlève une fine couche de matière sous la forme d'un copeau. La vitesse relative entre la pièce et la fraise est souhaitée pour transmettre la force de compression requise. La vitesse relative primaire a été produite par la vitesse de coupe, ce qui permet d'envisager l'enlèvement de matière.

Pour envisager le matériau retiré de la surface totale de la pièce, un autre mouvement synchrone connu sous le nom de mouvement d'avance doit être fourni à la fraise ou à la pièce (différent pour différentes opérations de fraisage) le long de la direction prévue. Ces actions simultanées de vitesse d'avance et de vitesse de coupe ainsi que le mouvement d'avance accompliront les exigences de base de l'usinage.

Conclusion

Les vitesses et les avances sont nécessaires pour optimiser les différentes parties des paramètres d'usinage CNC tels que la durée de vie de l'outil, la consommation électrique, le temps et la rugosité. L'interaction de la vitesse de coupe et de l'avance est très avantageuse pour la production de pièces usinées CNC. Ainsi, pour décider des vitesses et des avances, les ingénieurs et les machinistes doivent les comprendre parfaitement.

Chez WayKen, nos ingénieurs et machinistes expérimentés sont disponibles pour répondre aux différents besoins d'usinage afin de s'assurer que les pièces et les produits dont vous avez besoin sont fabriqués. Si vous êtes préoccupé par les vitesses de coupe et les vitesses d'avance de vos pièces usinées CNC, contactez-nous dès aujourd'hui. Vous obtiendrez toujours la pièce la mieux usinée que vous attendez.

FAQ

La vitesse de coupe et l'avance sont-elles identiques ?

Non, la vitesse de coupe et l'avance ne sont pas les mêmes. La vitesse de coupe est la vitesse à laquelle l'outil de coupe se déplace dans le matériau à couper. La vitesse d'avance est la vitesse à laquelle le matériau coupé passe devant l'outil de coupe.

Que signifie SFM dans l'usinage ?

SFM, également appelé vitesse de surface, signifie pieds de surface par minute et est une mesure courante de la vitesse de coupe dans l'usinage. Il représente le nombre de pieds qu'un outil peut parcourir sur une pièce en une minute. Plus le SFM est élevé, plus la vitesse de coupe est rapide.

Pourquoi les ingénieurs et les machinistes doivent-ils tenir compte des vitesses de coupe et des vitesses d'avance lors de l'usinage CNC ?

Les ingénieurs et les machinistes doivent tenir compte des vitesses de coupe et des vitesses d'avance lors de l'usinage CNC car cela affecte directement la qualité du produit fini. Si la vitesse de coupe est trop lente, le matériau ne sera pas coupé proprement et il y aura un risque de bavures ou d'autres imperfections.