Le fraisage de formes expliqué :processus, applications et avantages

L'usinage CNC (usinage à commande numérique par ordinateur) est un usinage de précision entièrement automatisé, garantissant une précision exceptionnelle et une précision remarquable. L'usinage CNC atteint des niveaux de complexité au-delà de l'usinage de précision conventionnel, il est également rentable, en particulier pour les composants et pièces complexes.

Bien que les machines CNC effectuent de nombreuses tâches, le fraisage est la plus courante. et facile à comprendre. À la base, le fraisage élimine la matière d'une pièce fixe en mettant en contact un outil de coupe rotatif avec elle .

Cependant, la fabrication de caractéristiques spéciales, telles que des profils complexes, présente des défis. C'est ici que le fraisage de forme brille. Idéal pour former des contours irréguliers, le fraisage de forme utilise des fraises de forme spécialement conçues qui correspondent exactement à une forme particulière selon les spécifications d’impression. Par exemple, le profil de la fraise est aligné de manière concave pour créer un bord convexe sur une pièce. 

Comment sont fabriqués les outils de coupe et de fraisage de forme ?

Fabriquées à partir de matériaux tels que l'acier à outils, le carbure monobloc ou brasé, le diamant polycristallin (PCD) ou l'acier rapide (HSS), les fraises personnalisées nécessitent beaucoup de temps et d'argent pour être fabriquées (nous explorerons les types de fraises de forme plus tard).

Les délais de livraison sur les outils de formulaires spécialisés varient. Le plus souvent, les préformes sont nécessaires pour démarrer le processus. Une préforme est réalisée puis rectifiée selon un profil exact. Dans certains cas, le carbure est brasé dans les logements de la fraise pour fixer le carbure dans la fraise. Ensuite, une fois l'outil jugé usé, la fraise est renvoyée au fabricant pour retirer le carbure. . Ils inspectent les poches et, si elles sont conformes aux spécifications, du nouveau carbure est incrusté et la géométrie est terminée par une meuleuse finale.

Ce même processus est effectué pour un outil de formulaire PCD. Quant à une fraise en carbure monobloc ou HSS, la fraise est inspectée. S’il n’est pas trop usé, il est réaffûté. Une fois terminé, tous les outils sont réinspectés avant d'être renvoyés au client (l'atelier d'usinage CNC).

Quels matériaux conviennent au fraisage de formes ?

Un exemple de la polyvalence du fraisage de forme est son utilisation sur divers matériaux tels que les plastiques. , composites , et métaux comme les alliages d'aluminium et la fonte.

Fraisage de forme par rapport aux autres types de fraisage

Le fraisage de forme se distingue par sa capacité à découper des caractéristiques spécifiques et uniques et peut couper plusieurs formes à la fois avec des finitions de surface supérieures.

Bien que les coûts initiaux de création d'outils puissent être élevés , les économies de temps de cycle dépassent l'utilisation de plusieurs outils. L'utilisation d'outils de forme élimine plusieurs changements d'outils en combinant des fraises pour plusieurs fonctionnalités en un seul outil. Le temps, c'est de l'argent, comme on dit !

Les paramètres d'exécution, qui dépendent des caractéristiques et du matériau, peuvent devoir être réduits, mais pas toujours. Si vous coupez une surface solide, vous ouvrez généralement l'élément avec une carotteuse . Ensuite, vous utilisez un outil de semi-finition qui fournit la forme initiale des caractéristiques.

Ensuite, vous utilisez un outil de finition comme un alésoir étagé . Les alésoirs étagés finissent les diamètres de la fonction et la forme finale de la fonction d'impression. Les outils de formulaire ne sont pas nécessairement réservés aux tâches à volume élevé. Parfois, la difficulté d'une fonctionnalité détermine si un outil de formulaire sera le meilleur.

Avantages du fraisage de forme

1. Capable de découper des contours difficiles
2. Fournit des résultats précis et uniformes
3. Améliore l'efficacité en réduisant les opérations de fraisage multiples
4. Réduit les coûts totaux

Les défis du fraisage de formes

1. La conception et la configuration prennent du temps, ce qui augmente le coût des pièces individuelles pour les petites séries (les productions par lots plus importantes sont plus économiques)
2. Pas rentable lors de la production de composants de faible valeur et en petite quantité
3. La programmation en G-code et l'acquisition d'outils personnalisés peuvent entraîner des retards
4. Assurance qualité des pièces usinées en raison d'une découpe incohérente 

Comment fonctionne le fraisage de formulaire ?

Le fraisage de formes implique une série d’étapes et de formes. Initialement, le plan identifie la forme ou la forme. Utilisation d'un modèle CAO 3D de pièce est aussi d'une grande aide. Une fois conçu, un modèle 3D de l’outil est créé et inséré dans le modèle de pièce. Il est examiné pour garantir qu'il correspond exactement au modèle. (vérifier les dimensions à partir de l'impression).

Dans la machine CNC, la fraise de forme est configurée et la pièce à usiner est fermement fixée sur la fraiseuse — dans un étau, fixé au lit ou fixé — pour assurer la stabilité pendant le fraisage. Indication de l'outil dans la broche est essentiel au succès du coupeur. La condition normale de faux-rond est de 0,0002" ou moins. Chaque broche est différente, il est donc crucial d'indiquer tout outil de forme spéciale.

Avant la découpe, les paramètres doivent être établis :la vitesse de broche, la profondeur de coupe, le sens de coupe et l'avance. Également, un essai à sec — faire passer l'outil devant ou à côté de la pièce — maintient l'outil hors de la pièce tout en garantissant que la programmation de la pièce et les paramètres d'exécution sont corrects. Toutes les erreurs peuvent être résolues après avoir « coupé l'air » et la production peut passer à la découpe du matériau réel.

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Types de fraises de forme

En général, il existe trois principaux types de fraises de forme :

Fraises concaves et convexes

• Les fraises concaves façonnent des contours convexes sur les pièces, disponibles dans différents rayons de courbure. Les fraises convexes, avec des profils demi-ronds, créent des caractéristiques concaves. Chacun est équipé de plusieurs cannelures ou dents d'insert pour l'enlèvement de matière et le nombre de cannelures varie en fonction de la complexité du profil et de la taille de l'outil. Cette conception permet la production efficace et précise de composants complexes.

Outils de formulaire

• Les outils de forme solide sont rectifiés pour correspondre à un profil. Les outils de forme sont couramment utilisés pour découper des éléments tels que des ports hydrauliques. Les outils de forme indexables peuvent être personnalisés pour couper plusieurs éléments à la fois, y compris plusieurs diamètres et chanfreins. 

Fraises à arrondir les coins

• Utilisées pour arrondir les coins des pièces, ces fraises ont un profil quart de cercle concave. Ils créent efficacement des rayons lisses dans les coins, réduisant ainsi les passes et éliminant les étapes typiques des fraises standards.

Choisir la bonne fraise de forme

Le choix de la bonne fraise de forme est crucial pour obtenir une haute précision. Ces couteaux spécialisés offrent un contrôle et une précision améliorés , en particulier lorsqu'un seul outil de découpe personnalisé intègre plusieurs aspects de forme. Idéales pour les formes complexes telles que les ports hydrauliques et les alésages de bobines, les fraises de forme garantissent une réplication précise des contours et des finitions de haute qualité .

Adaptées aux formes et dimensions exactes, les fraises de forme offrent une précision et répétabilité constantes avec moins d'effort et de compétence. Les fraises de forme sont efficaces, maintiennent l'uniformité lors de cycles de production rapides et sont idéales pour usiner de nombreux composants identiques.

Le fraisage de forme n'est qu'une technique d'usinage CNC. Un atelier d'usinage CNC expérimenté peut vous expliquer davantage sur l'usinage et vous aider à déterminer quelle technique est appropriée pour votre application. Pourtant, comment savoir quand il est temps de travailler avec un atelier d’usinage CNC haut de gamme ? Notre guide a des conseils à partager; cliquez sur le lien ci-dessous pour obtenir votre copie.

À propos de l'auteur

Dan s'assure que les machines de Stecker Machine fonctionnent rapidement. Il optimise les outils et programmes de coupe pour une efficacité maximale, corrige tous les problèmes de fabrication, conçoit et sélectionne des outils avancés pour les nouveaux travaux et les améliorations de produits. Débutant sa carrière dans un atelier d'outillage et d'ajustage, Dan a rejoint SMC alors que la fabrication CNC commençait tout juste à décoller. Chez SMC, il est passé du statut d'opérateur de machine à celui d'ingénieur en amélioration continue, mettant en œuvre des améliorations qui ont permis d'économiser environ 500 000 $ au cours des dernières années.