Optimiser les débits d'avance pour des opérations de fraisage circulaire fluides

Avez-vous déjà remarqué que les marques de témoin laissées sur les surfaces fraisées ne sont pas cohérentes entre les mouvements linéaires et circulaires — même s'ils utilisent le même débit d'avance ? Vous êtes-vous demandé pourquoi les fraises ont tendance à vibrer lorsqu'elles usinent des arcs internes ? La raison est liée à la différence entre la taille du rayon de parcours circulaire de la ligne centrale de la fraise et la taille du rayon de parcours circulaire de la surface de travail.

Les CNC génèrent le taux de mouvement pour le parcours de la ligne centrale de l'outil de coupe. Lors du fraisage d'un contour à deux axes à 10,0 ipm, c'est la ligne centrale de l'outil de coupe qui se déplace à 10,0 ipm. Lors du fraisage d'une surface linéaire (G01), le CNC usinera la surface de travail droite à précisément 10,0 ipm.

Avec le mouvement circulaire, cependant, la longueur du mouvement circulaire de la ligne centrale de l'outil sera différente de celle du mouvement circulaire de la surface de travail. Pour les arcs externes, le parcours de la ligne centrale est plus long. Pour les arcs internes, il est plus court. Voyez l'illustration pour comprendre l'idée.

Si le débit d'avance est correct pour les mouvements linéaires et s'il reporte d'une commande de mouvement linéaire précédente, le CNC usinera les surfaces de travail rondes externes plus lentement et les surfaces de travail rondes internes plus vite que les surfaces linéaires. Plus la différence entre la taille de l'arc du parcours de la ligne centrale et la taille de l'arc du parcours de la surface de travail est grande, plus la différence de débit d'avance sera prononcée au point de contact pour l'usinage (point de tangence de l'outil). Le résultat : usiner des arcs en utilisant le débit d'avance de mouvement linéaire peut mener à un temps de cycle excessif pour les arcs externes, des vibrations, des finitions indésirables ou même des fraises cassées avec les arcs internes.

Cette condition existe également avec les outils de coupe à pointe unique utilisés pour les opérations de tour. Mais comme le rayon de nez d'outil est assez petit, le parcours de la ligne centrale est proche du parcours de la surface de travail, rendant l'effet beaucoup moins évident.

Regardez à nouveau l'illustration. Pour les arcs externes, remarquez à quel point cela peut avoir un impact sur le temps de cycle. Si l'on utilise le débit d'avance de mouvement linéaire de 10,0 ipm avec un rayon externe de 0,25 pouce usiné par une fraise de 1,0 pouce de diamètre, ce mouvement prend près de 5 secondes de plus à usiner qu'il ne le devrait. Les programmeurs doivent augmenter le débit d'avance de mouvement circulaire de trois fois pour usiner le rayon de surface de travail de 0,25 pouce de la même façon que les surfaces linéaires.

Le rapport entre la taille du rayon de parcours de la surface de travail et la taille du rayon de parcours de la ligne centrale détermine le montant par lequel augmenter (rayons externes) ou diminuer (rayons internes) le débit d'avance de mouvement circulaire. Dans cet exemple, le rayon de parcours de la surface de travail est de 0,25 pouce et le rayon de parcours de la ligne centrale est de 0,75 pouce (0,25 pouce plus 0,5 pouce). Diviser 0,75 par 0,25 donne un résultat de 3,0. Au lieu d'utiliser le débit d'avance de mouvement linéaire de F10,0, le programmeur aura besoin d'un débit d'avance de F30,0 pour le mouvement circulaire. Programmer le débit d'avance de mouvement circulaire approprié pour les arcs externes peut avoir un grand impact sur le temps de production, surtout avec du travail à haut volume.

Le même rapport existe pour les arcs internes. Encore une fois, divisez le rayon de parcours de la ligne centrale par le rayon de parcours de la surface de travail. Le résultat sera toujours inférieur à un. Multipliez ce résultat par le débit d'avance utilisé pour l'usinage linéaire. Cela donne un débit d'avance qui est plus lent que le débit d'avance de parcours linéaire.

Certains fabricants de CNC ont des fonctionnalités qui aident à gérer ce problème. Heidenhain, par exemple, inclut sa fonctionnalité de « vitesse de contour constante ». FANUC permet le ralentissement des mouvements circulaires internes avec « dérogation de coin automatique » en utilisant un paramètre mais laisse aux constructeurs de machines ou aux utilisateurs finaux le soin de faire les réglages associés (cherchez le numéro de paramètre 7010 avec les CNC séries 0- et 30- actuels). Vous pourriez même trouver que votre système FAO a quelque chose qui peut aider.

IMPORTANT : N'utilisez cette technique que lorsque la quantité de matière enlevée est équitablement équilibrée autour du contour en cours d'usinage — comme lors du fraisage de finition — ou lors de l'usinage de pièces moulées ou forgées près du net. N'appliquez pas cette technique pour l'ébauche quand on enlève beaucoup de matière des surfaces usinées — surtout quand il y a plus de matière sur certaines surfaces que sur d'autres. Augmenter le débit d'avance dans ce cas augmentera dramatiquement la charge de l'outil.

Si de telles fonctionnalités sont disponibles, apprenez à les utiliser. Sinon — ou si vous n'êtes pas satisfait de leur fonctionnement, ne manquez pas le CNC Tech Talk du mois prochain, qui couvrira deux programmes de code G défini par l'utilisateur qui aident à gérer ce problème.