Quelle est la durée de vie de l'outil ? Comment optimiser l'outillage avec les données machine

Le coût de l'outillage combiné à la mise au rebut des pièces défectueuses fait de la prolongation de la durée de vie de l'outil un objectif important pour les entreprises de découpe de métaux. L'usinage traditionnel reposait sur des réglages déterminés expérimentalement pour déterminer la durée de vie d'une machine-outil. Les opérateurs pouvaient enregistrer le nombre de pièces jusqu'à ce qu'un outil tombe en panne ou commence à se développer à partir de pièces conformes aux spécifications. La moyenne de ces nombres de pièces pourrait être utilisée pour établir un seuil pour la durée de vie de l'outil. Ils peuvent également utiliser le nombre de pièces fourni par le fabricant d'origine de la machine-outil pour établir la cadence de changement d'outil.

Ces solutions sont inexactes, ce qui conduit à l'une des deux choses suivantes :

• Un outil est sous-utilisé, ce qui signifie qu'un outil est remplacé avant qu'il n'ait atteint sa fin de vie
• Un outil est surutilisé, ce qui entraîne des pièces de rebut et des temps d'arrêt

La surveillance des outils permet aux fabricants de surveiller et d'optimiser la durée de vie de leurs outils pour s'assurer qu'ils peuvent obtenir le meilleur retour sur investissement de leurs outils sans subir les conséquences d'une défaillance catastrophique de l'outil.

Quelle est la durée de vie ?

La durée de vie de l'outil fait référence à la durée de vie utile d'une machine-outil. Il peut être exprimé en quantité de bonnes pièces qu'un outil donné est capable d'usiner. Une fois qu'un outil est usé au point que les pièces créées sont hors spécifications, sa vie est effectivement terminée et l'outil doit être remplacé.

L'usure de l'outil, la défaillance de l'outil et la durée de vie de l'outil sont une réalité de l'usinage cnc. Tous les outils subissent une usure d'outil et finiront par tomber en panne s'ils continuent à fonctionner. Cependant, c'est en gérant efficacement la durée de vie de l'outil que les fabricants peuvent optimiser l'utilisation de leurs machines-outils.

La seule façon possible d'augmenter la durée de vie de la machine-outil tout en évitant les rebuts et les pannes est de collecter les données de la machine-outil et de les utiliser pour déterminer quand un changement d'outil doit avoir lieu.

Tous les outils ont des courbes de durée de vie prévisibles - la période pendant laquelle un outil est censé durer et produire des pièces selon les normes de qualité souhaitées. Cependant, la durée de vie de l'outil peut être difficile à déterminer avec précision, surtout si elle est effectuée manuellement, en raison de la grande variété de facteurs qui affectent la durée de vie d'un outil. Par exemple, le matériau sur lequel on travaille, le type de coupe, la vitesse et les avances, etc.

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7 façons d'améliorer la durée de vie de l'outil

Bien qu'aucun outil ne dure éternellement, de nombreux facteurs affectent la durée de vie de l'outil. Voici quelques méthodes pour réduire l'usure des outils :

1. Utilisez des vitesses et des flux appropriés

Pendant que l'outil de coupe tourne, perce ou coupe à une vitesse de coupe définie, il se déplace également le long de la pièce. L'utilisation des bons réglages de vitesse et d'avance augmentera considérablement la durée de vie de l'outil. Bien que le temps de coupe réel soit toujours un facteur à prendre en compte, les bons réglages de vitesse et d'avance peuvent prolonger la durée de vie de l'outil.

2. Appliquer du liquide de coupe

Le processus de coupe génère beaucoup de chaleur en raison du contact métal sur métal. Le bon type de fluide de coupe et la bonne quantité de fluide appliqué prolongeront la durée de vie de l'outil.

3. Ne pas recouper les copeaux

Les copeaux sont le moyen de retirer le matériau métallique de la pièce après la coupe. Ils évacuent également l'excès de chaleur généré lors de la coupe. Mais les réglages doivent être corrects pour éviter de recouper les copeaux entraînant une augmentation de l'usure des flancs, de l'usure en cratère et d'autres causes d'usure de l'outil.

4. Utilisez les bons outils

La complexité de la pièce, la rugosité de la surface, la précision d'usinage requise, les exigences de tolérance pour la pièce finie et d'autres considérations sont essentielles. Par exemple, certaines pièces peuvent être suffisamment solides pour nécessiter un outil en acier rapide. Connaître ces paramètres aidera à sélectionner le bon outil pour la combinaison de facteurs.

5. Répartir l'usure sur l'arête de coupe

Les programmes et les plans de coupe doivent être conçus pour utiliser autant que possible l'avant-garde. Une concentration continue sur une partie de l'outil de coupe peut augmenter l'usure de l'outil.

6. Contrôler le faux-rond

L'âge de l'équipement peut affecter le faux-rond lors de l'usinage. Les machines modernes peuvent avoir un porte-outil automatisé. Ce porte-outil assure un positionnement et une fixation corrects de l'outil. Pour les machines plus anciennes, le faux-rond provient d'un mauvais alignement ou de la sécurisation du centre de l'arbre de l'outil par rapport à l'axe central de l'axe central et peut entraîner la mise au rebut de pièces et réduire la durée de vie de l'outil.

7. Déviation de contrôle

Au fur et à mesure que la chaleur s'accumule et que la coupe est en cours, des forces de coupe énormes se produisent car les caractéristiques du matériau affectent à la fois l'outil et la pièce. Les copeaux qui se forment lorsque le métal est retiré et sortent de la pièce repoussent lorsqu'ils s'accumulent. Si les variables ne sont pas correctes, cela peut plier ou dévier l'outil.

Facteurs influençant la durée de vie de l'outil

À l'aide d'un calcul de courbe de durée de vie d'outil tel que l'équation de durée de vie d'outil de Taylor, différents facteurs peuvent être tracés pour projeter différentes courbes de durée de vie d'outil pour un outil en fonction de la combinaison de variables qui s'applique. Ceux-ci incluent :

Taux de coupe

Plus vite n'est pas toujours mieux. La dureté de la pièce, les différents matériaux d'outils, la complexité des coupes et d'autres facteurs signifient un taux optimal pour chaque combinaison de facteurs.

Taux d'alimentation et profondeur de coupe

Comme la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe peuvent également être optimisées. Et ce point optimal sera déterminé par l'agressivité de la coupe requise.

Dureté de la pièce

Les outils utilisés pour couper des matériaux très durs s'usent plus rapidement que ceux utilisés pour couper des métaux plus tendres. La dureté différente de la pièce peut déclencher différents types d'usure d'outil. Le bord rapporté peut se produire dans les métaux mous tels que l'aluminium. Les métaux comme le titane peuvent provoquer une défaillance catastrophique d'un outil incorrect.

Matériel d'outil

Comme la dureté de la pièce, le matériau de l'outil doit avoir des caractéristiques de performance qui correspondent ou dépassent la pièce coupée. Certains outils peuvent être spécialement trempés pour travailler avec de l'acier trempé à vie ou des métaux exotiques comme le titane. Mais ils doivent également être conçus pour fonctionner avec des métaux dont la finition de surface est médiocre.

Type de coupe

Certains outils de coupe confèrent une légère abrasion pour créer une finition de surface. D'autres sont plus agressifs. Tout comme la vitesse de coupe et l'avance, le type de coupe doit être pris en compte lors du tracé des courbes de durée de vie de l'outil et de la réduction de l'usure.

Utilisation de MachineMetrics pour prolonger et optimiser la durée de vie de l'outil

MachineMetrics Tool Monitoring capture les données de la machine directement à partir de la commande de la machine, fournissant des données précises et en temps réel sur les performances et la santé de la machine. Des données peuvent être collectées pour surveiller la machine-outil et développer des seuils en cas de défaillance imminente de l'outil.

Utiliser des seuils pour déterminer quand un outil arrive en fin de vie afin qu'il puisse être changé.

De plus, ces données peuvent être utilisées pour développer des algorithmes pour prédire et prévenir les pannes catastrophiques des machines-outils. Plutôt que de collecter manuellement le nombre de pièces ou d'utiliser la recommandation de durée de vie d'outil d'un équipementier de machine-outil, les utilisateurs peuvent exploiter les données précises de la machine-outil pour établir des paramètres de durée de vie d'outil plus efficaces.

L'analyse des machines-outils peut être exploitée pour optimiser les processus autour de la machine, permettant une communication et une automatisation qui prennent en charge la maximisation de la durée de vie de l'outil. Par exemple, les opérateurs peuvent être avertis d'une défaillance imminente de l'outil pour remplacer de manière proactive la machine-outil.

Cela garantit plusieurs avantages majeurs :

• Les défaillances catastrophiques des outils peuvent être évitées
• Réduction des temps d'arrêt dus aux pannes d'outils ou aux pannes excessives d'outils
• La durée de vie de l'outil est maximisée pour assurer le meilleur retour sur investissement de votre investissement en outillage
• Des produits de meilleure qualité avec un meilleur rendement au premier passage

Étude de cas :comment BC Machining prédit et prévient les défaillances d'outils

« Auparavant, nous perdions souvent un tiers des pièces de notre quart de travail, sans parler de passer au moins une heure à trier les pièces pour identifier la ferraille. Depuis l'utilisation de la technologie prédictive de bris d'outil de MachineMetrics, ce gaspillage a été éliminé. »

- Mike Driskell, ingénieur de fabrication, BC Machining

BC Machining, un fabricant de pièces métalliques fabriquées, produisait de si grandes quantités de ferraille qu'il était obligé de faire fonctionner ses machines à 200 % de sa capacité juste pour atteindre ses objectifs de production. Sans savoir quand les outils étaient usés ou sur le point de se casser, BC Machining a accumulé des coûts importants liés à la production de rebuts et au remplacement des outils cassés.

Pour éviter la production de rebuts et maximiser la durée de vie de l'outil, ils se sont associés à MachineMetrics. Lisez notre étude de cas pour découvrir comment BC Machining a pratiquement éliminé les rebuts dus à l'usure des outils, réduit considérablement leurs temps de changement et économisé 72 000 USD par machine et par an.

Lire l'étude de cas complète.