Maîtriser la sélection de la gamme de broche : 5 conseils éprouvés pour une performance CNC optimale

Quelle que soit l'utilisation d'une fraiseuse CNC dans laquelle la broche fait tourner l'outil de coupe ou d'un tour CNC dans lequel la broche fait tourner la pièce, les grandes machines CNC ont plusieurs gammes de broche. La gamme de broche inférieure fournit plus de puissance, et la gamme supérieure fournit plus de vitesse. Il est d'une importance critique de s'assurer que l'usinage est effectué dans la gamme de vitesse de broche appropriée pour atteindre une productivité optimale. Voici cinq conseils pour sélectionner la gamme appropriée :

1) Connaître les caractéristiques de puissance et de vitesse de votre broche.

Les constructeurs de machines-outils publient les caractéristiques de broche dans leurs manuels d'opérateur. Vous y trouverez les tr/min les plus bas et les plus hauts pour chaque gamme, ainsi que la puissance à attendre tout au long de la plage de tr/min.

Si vous n'avez jamais étudié ces données importantes, il est probable que vos temps de cycle ne sont pas optimisés. Pire, vous pourriez placer un stress excessif sur le moteur de broche de votre machine, ou même le faire caler. Sortir le manuel et apprendre les caractéristiques de la broche peut vous aider à optimiser la productivité de votre machine.

2) Connaître le temps nécessaire pour changer de gamme de broche.

Il existe au moins deux types de systèmes de changement de gamme de broche : ceux avec des moteurs d'entraînement de broche qui incorporent plusieurs enroulements et ceux avec des transmissions mécaniques.

Les premiers changent de gamme électroniquement en changeant les enroulements de moteur qu'ils utilisent. Ces changements sont quasi instantanés.

Les systèmes avec transmissions mécaniques sont généralement à entraînement direct à leur gamme la plus élevée et engagent la transmission avec les gammes inférieures. Le changement de gamme peut prendre plusieurs secondes, surtout si la broche doit s'arrêter pendant le processus.

3) Savoir comment sélectionner la gamme de broche.

Avec les CNC, les changements de gamme de broche sont quelque peu transparents car la vitesse de broche est spécifiée en tr/min, le mot S qui spécifie la vitesse cause également la sélection de la gamme de broche correspondante par la machine. Dites qu'une machine a une gamme basse qui va de 20 à 1 500 tr/min et une gamme haute qui va de 1 501 à 4 000 tr/min. Si vous spécifiiez un mot S de S300, la machine sélectionnerait la gamme basse. Un mot S de S2000 ferait sélectionner la gamme haute par la machine.

Un programmeur mal informé peut involontairement causer deux problèmes.

Premièrement, le programme peut causer des changements de gamme inutiles d'outil en outil. Avec les transmissions mécaniques, cela augmentera le temps de cycle mais peut passer inaperçu car cela ne se manifeste que lorsque certains outils prennent plus de temps à changer que d'autres. Exécuter les outils nécessitant la même gamme en séquence réduira le temps de cycle.

Deuxièmement, le calcul de la vitesse de broche en tr/min pour une opération d'ébauche puissante peut placer la broche au bas de la gamme haute, où il y a une puissance limitée. Cela placera un stress excessif sur le système d'entraînement de broche ou fera caler le moteur de broche. Un programmeur bien informé fera un compromis léger à la baisse sur la vitesse de broche, sélectionnant la vitesse la plus élevée dans la gamme basse, où il y a une puissance ample pour effectuer l'opération d'usinage.

Avec les centres de tournage, le changement de gamme de broche se fait avec des codes M, et les gammes supérieures chevauchent généralement les gammes inférieures. Pour un centre de tournage avec trois gammes de broche, la gamme basse peut correspondre à M41 et aller de 30 à 1 400 tr/min, la gamme moyenne peut correspondre à M42 et aller de 40 à 2 800 tr/min, et la gamme haute peut correspondre à M43 et aller de 45 à 4 500 tr/min.

4) Savoir comment la vitesse de broche peut affecter le temps de cycle.

Ce point s'applique uniquement aux centres de tournage et aux opérations qui utilisent la vitesse de coupe constante. Avec la vitesse de coupe constante, le CNC sélectionnera constamment la vitesse en tr/min basée sur une vitesse spécifiée en pieds ou mètres de surface par minute et le diamètre actuellement usiné.

La vitesse de broche est inversement proportionnelle au temps lorsque vous réglez le débit d'avance en mode par tour. Si vous pouvez doubler la vitesse de broche, le temps requis pour l'opération d'usinage liée sera divisé par deux.

Une règle empirique populaire pour la sélection de gamme de broche est d'ébaucher dans la gamme basse et de finir dans la gamme haute. Bien que ce soit une bonne règle empirique pour s'assurer que la broche a une puissance adéquate, elle fait moins bien en considérant la vitesse.

Considérez une pièce de 1 pouce de diamètre qui doit être ébauchée et finie en tournage. La vitesse recommandée est de 500 sfm pour l'outil d'ébauche. Même au plus grand diamètre (1 pouce), cela rend 1 910 tr/min (3,82 fois 500 divisé par 1). Les diamètres plus petits nécessiteront des tr/min encore plus élevés. Si le programmeur sélectionne la gamme basse basée sur la règle empirique, la broche atteindra une limite de 1 400 tr/min. L'opération d'ébauche finira plus vite dans une gamme plus élevée, en supposant qu'il y a une puissance adéquate.

5) Savoir quand changer de gamme de broche.

Ce point s'applique également uniquement aux centres de tournage et aux opérations d'ébauche nécessitant une vitesse de coupe constante. Considérez l'ébauche en tournage d'un arbre de 4 pouces de diamètre qui a plusieurs diamètres, le plus petit étant de 1 pouce. Dites que la vitesse recommandée est de 800 sfm. À 4 pouces, la vitesse requise est de 764 tr/min. La gamme basse fournira la puissance nécessaire.

Au fur et à mesure que l'ébauche en tournage continue, les diamètres deviennent plus petits et les tr/min augmentent. À 2,125 pouces, l'usinage optimal nécessite plus de 1 400 tr/min, mais la broche atteindra son pic dans la gamme basse à 1 400 tr/min, et chaque passe d'ébauche successive prendra plus de temps qu'elle ne devrait. Il serait plus sage de passer à la gamme moyenne à ce stade, surtout si le changement de gamme est instantané.