Boostez la productivité machine avec les techniques expertes d'amincissement de copeau

De l'extension de la durée de vie d'outil à l'adoption d'outils et techniques brevetés de taux d'enlèvement de matière, l'amincissement de copeau est central pour maximiser la productivité machine en travail des métaux aujourd'hui.

Depuis aussi longtemps que les machinistes se sont tenus devant des fraiseuses manuelles, ils ont su que quand la largeur de coupe diminue, les forces de coupe diminuent aussi. La broche devient plus silencieuse ; la manivelle plus facile à tourner. Prenez une coupe trop légère sans augmenter simultanément l'avance, cependant, et la durée de vie d'outil souffre car la fraise frotte sur elle-même — et devient émoussée comme un vieux couteau à beurre. Apprenez comment utiliser l'amincissement de copeau à votre avantage avec les technologies d'aujourd'hui. Qu'il soit radial ou axial — ou trajectoires trochoïdales — la preuve est dans l'outil et la technique.

Avances pour l'amincissement de copeau radial et fraisage de face : Faites le calcul

L'amincissement de copeau radial, qui se produit chaque fois que l'engagement radial de la fraise tombe en dessous de 50 % du diamètre de la fraise, est tout aussi pertinent sur les centres d'usinage CNC que sur les fraiseuses à genou manuelles. Par exemple, une fraise 1/2 pouce, 4 dents, avançant à 0,01 pouce par dent (IPT) avec un dépassement de 1/4 pouce ou plus (profondeur de passe radiale) produit une épaisseur de copeau égale à l'avance IPT programmée, ou 0,010 pouce. Mais diminuez le dépassement à 10 % (0,050 pouce) et la valeur IPT doit être augmentée à 0,0167 pouce pour atteindre une épaisseur de copeau comparable.

Tout l'amincissement de copeau, cependant, n'est pas radial. Les opérations de fraisage de face sont typiquement effectuées avec des fraises à plaquettes à angle d'attaque 45 degrés ou fraises à plaquettes rondes bouton, qui amincissent les copeaux axialement. Elles dirigent aussi les forces de coupe vers le haut et dans la broche, qui est exactement où vous les voulez. Dans les deux cas, l'avance devra probablement être augmentée pour compenser l'effet d'amincissement de copeau, souvent bien plus haut que prévu.

Le scénario d'amincissement de copeau devient encore plus complexe quand les outils de coupe entrent dans les coins, font la course autour d'îlots, et plongent profondément dans les poches. Les avances doivent être continuellement ajustées (tout comme les trajectoires d'outils elles-mêmes) pour compenser les angles d'engagement de fraise changeants et leur impact sur l'épaisseur de copeau. Heureusement, la plupart des systèmes FAO aujourd'hui sont assez capables de faire ces calculs, et beaucoup exploitent l'effet d'amincissement de copeau pour augmenter grandement les taux d'enlèvement de matière.

Devenir dynamique avec les trajectoires trochoïdales

En prenant des coupes radiales plus légères à des avances plus élevées et un engagement axial plus long (souvent en enterrant la fraise sur toute sa longueur), les forces de coupe sont réduites et la durée de vie d'outil améliorée. Ces trajectoires « trochoïdales » présentent des opportunités substantielles pour la communauté d'usinage. Les jours des dépassements simples style piste de course et coupes incrémentales sur l'axe Z sont abandonnés en faveur de « Dynamic Motion », « Volumetric Milling », « Adaptive Clearing », et stratégies de dégrossissage brevetées similaires, la plupart promettant des taux d'enlèvement de matière 1,5 à 2 fois supérieurs aux méthodes traditionnelles.

Si votre atelier n'a pas enquêté sur ce nouveau paradigme de programmation, il est grand temps de le faire. Mais même pour ceux qui utilisent déjà de telles trajectoires, un certain nombre de stratégies d'usinage additionnelles devraient être implémentées si la productivité maximale doit être atteinte.

Utilisez des fraises plus récentes

Les fraises d'hier pourraient être inadaptées aux trajectoires d'aujourd'hui. Des avances et régimes de broche plus élevés sont plus susceptibles de causer des vibrations, une condition souvent exacerbée sur les machines-outils à guidage linéaire plus légères et rapides communes dans les ateliers de nos jours. Une large variété de fraises haute performance sont disponibles, beaucoup équipées de cisaillement haut, pas variable, et parfois géométries d'hélice variable qui stoppent les vibrations avant qu'elles ne commencent. Certaines ont 5, 6, et même 7 dents, les rendant particulièrement bien adaptées aux coupes légères et avances élevées.

Profitez de l'évacuation de copeau

Les avis varient sur celui-ci, mais peu argumenteraient que la plupart de la chaleur générée pendant les opérations de fraisage efficaces part avec le copeau. À cause de cela, certains suggèrent qu'un souffle d'air pour sortir le copeau de la zone de travail et éviter la re-coupe est tout ce qui est nécessaire quand on usine beaucoup d'aciers et superalliages. D'autres jurent par les systèmes de fluide de coupe haute pression, capables d'envoyer du fluide de coupe propre et filtré à travers l'outil à 1000 psi ou plus. Quelle approche vous prenez dépend du matériau, outil de coupe, et revêtement d'outil, mais les deux méritent considération (tout comme la lubrification quantité minimale, ou LQM, une alternative de plus en plus populaire au fluide de coupe traditionnel).

Utilisez un carbure plus dur

Les méthodes conventionnelles de « dégrossissage » appellent un carbure tough, capable de résister aux forces de coupe lourdes et vibrations qui viennent avec l'enterrage d'un outil. Mais des profondeurs de passe radiales légères et avances élevées signifient qu'un grade de carbure plus dur peut être utilisé, dans la plupart des cas promettant une durée de vie d'outil plus longue. Et puisque des quantités plus grandes de chaleur sont générées pendant le fraisage à haute avance (HFM), un revêtement d'outil TiAlN ou multiphase comparable devrait être utilisé pour fournir de la lubrifiance, améliorer les caractéristiques d'usure, et prolonger davantage la longévité et la prévisibilité de l'outil.

Trouvez d'excellents porte-outils

Déchirer un morceau d'acier inoxydable ou de titane à plusieurs centaines de pouces par minute est une belle chose, mais seulement s'il n'y a aucune chance que la fraise se détache, envoyant des éclats d'un bout de l'atelier à l'autre. Les stratégies HFM comme celles-ci requièrent des porte-outils hydrauliques ou shrink-fit de haute qualité, certains ayant des rainures ou plats spéciaux pour prévenir l'arrachement. Et si vous allez faire tourner l'outil à plus de 8 000 TR/MIN (ce que vous ferez presque certainement), vous voudrez l'équilibrer aussi. La concentricité et les vibrations sont des tueurs de productivité.

Prenez une prise ferme

Pendant que vous y êtes, comment tenez-vous la pièce ? Il est vrai que les forces de coupe sont généralement plus basses avec le HFM comparé à l'ancienne approche arrache-et-grogne, mais cela ne veut pas dire que l'étau de machiniste battu que vous utilisez depuis la première présidence de Bush Sr. est le premier choix pour le bridage. Une variété de solutions de serrage haute précision, puissantes, et dans de nombreux cas hydrauliques ou pneumatiques existent sur le marché aujourd'hui. Pendant que vous y êtes, jetez un œil à certaines des options de changement rapide, parce qu'une fois que vous adoptez une stratégie de fraisage HFM, vous serez sûr de régler des travaux plus fréquemment.

Bien sûr, il y a plus au HFM que l'amincissement de copeau et les trajectoires trochoïdales. Les outils de coupe devraient être entrés et sortis de la coupe avec des mouvements d'arc graduels. Les coins internes peuvent avoir besoin d'être « piqués » pour éviter un engagement excessif de fraise, cassant potentiellement l'outil. Évitez les virages brusques et coins à 90 degrés en utilisant des trajectoires à rayon.

Créez un processus prévisible, répétable pour la retraite d'outil

Avant tout, visez des processus prévisibles. Tous les outils de coupe échoueront éventuellement, mais savoir quand et comment l'usure se produit et puis remplacer les outils avant la défaillance catastrophique est une évidence, même si cela signifie retirer un outil avant son temps. Documentez votre réglage, et gardez un journal continu des changements d'avance ou vitesse, quels outils ont été changés et pourquoi, et quelles observations d'usinage semblaient pertinentes à ce moment. Le faire préviendra les surprises et vous permettra de maximiser l'enlèvement de matière.

Votre atelier adopte-t-il les techniques d'amincissement de copeau ? Partagez vos applications les meilleures, plus efficaces ou plus difficiles.