Maîtriser l'usinage CNC : 30 solutions essentielles aux problèmes courants

Introduction

L'usinage CNC rencontre fréquemment divers problèmes. Maîtriser ces 30 points clés améliorera significativement votre travail d'usinage.

1. Influence des paramètres de coupe

• Température de coupe : vitesse de coupe, avance, profondeur de passe.
• Force de coupe : profondeur de passe, avance, vitesse de coupe.
• Durée de vie de l'outil : vitesse de coupe, avance, profondeur de passe.

2. Variation de la force de coupe

• Doubler la profondeur de passe double la force de coupe.
• Doubler l'avance augmente la force de coupe d'environ 70 %.
• Doubler la vitesse de coupe diminue progressivement la force de coupe.
• En mode G99 (avance par tour), l'augmentation de la vitesse de coupe ne modifie guère la force de coupe.

3. Jugement de la force de coupe

La force de coupe peut être estimée d'après l'évacuation des copeaux et si la température de coupe reste dans la plage normale.

4. Risque de gougeage en tournage de gorge

Lorsque la valeur mesurée X et le diamètre du dessin Y sont supérieurs à 0,8, et que l'arc concave à tourner dépasse 0,8, l'outil avec un angle de dépouille secondaire de 52° (soit un angle d'attaque de 35° et 93° couramment utilisé) risque de gouger au point de départ.

5. Température indiquée par la couleur des copeaux

• Blanc : < 200 °C
• Jaune : 220–240 °C
• Bleu foncé : 290 °C
• Bleu : 320–350 °C
• Noir violacé : > 500 °C
• Rouge : > 800 °C

6. Codes G par défaut FANUC Oi MTC

• G69 : fonction peu claire
• G21 : entrée en unités métriques
• G25 : détection de fluctuation de vitesse broche désactivée
• G80 : annulation cycle prédéfini
• G54 : système de coordonnées par défaut
• G18 : sélection plan ZX
• G96 (G97) : contrôle vitesse de coupe constante
• G99 : avance par tour
• G40 : annulation compensation rayon outil (G41 G42)
• G22 : détection course mémoire activée
• G67 : annulation appel modal macro
• G64 : fonction peu claire
• G13.1 : annulation mode interpolation polaire

7. Filetage

• Filet externe : généralement 1,3P ; filet interne : 1,08P.
• Vitesse filetage S = 1200 / pas × coefficient de sécurité (habituellement 0,8).
• Compensation manuelle nez d'outil R : chanfrein bas vers haut : Z = R×(1−tan(a/2)), X = R×(1−tan(a/2))×tan(a). Pour chanfrein haut vers bas, changer les signes moins en plus.

8. Compensation avance / vitesse

Lorsque l'avance augmente de 0,05, la vitesse diminue de 50 à 80 tr/min. Réduire la vitesse diminue l'usure outil et ralentit l'augmentation de la force de coupe, compensant ainsi l'effet de l'avance accrue.

9. Vitesse de coupe et force de coupe

La force de coupe excessive est la cause principale de l'ébréchage d'outil. Plus la vitesse de coupe est élevée, plus la force de coupe diminue lentement (avance constante). Cependant, une vitesse trop élevée accélère l'usure, augmentant finalement la force de coupe et la température. Lorsque la force de coupe et les contraintes internes dépassent la résistance de la arête, l'outil s'ébrèche (la chute de dureté due à la température y contribue aussi).

10. Points d'attention particuliers en usinage CNC

1. Couple à bas régime : Sur tours CNC économiques à moteur asynchrone + variateur, sans démultiplication mécanique, le couple broche est souvent insuffisant à bas régime. Une charge de coupe trop importante provoque du « bourrage ». Certaines machines ont des boîtes de vitesses pour résoudre ce problème.
2. Outil unique par pièce / quart de travail : Idéalement, un outil termine une pièce ou un quart de travail. En finition de grandes pièces, éviter le changement d'outil en cours pour garantir la cohérence.
3. Filetage à haute vitesse : Utiliser une vitesse élevée pour un filetage de qualité et efficace.
4. Privilégier G96 : Vitesse de coupe constante.
5. Usinage grande vitesse : Faire en sorte que l'avance dépasse la vitesse de conduction thermique, évacuant la chaleur avec les copeaux pour isoler la pièce. Vitesse de coupe très élevée, avance élevée, faible profondeur de passe.
6. Compensation nez d'outil R : Y prêter une attention particulière.

11. Documents de référence courants

• Tableau de classification de l'usinabilité des matériaux
• Nombre de passes et échelles de profondeur pour filetages courants
• Formules de calcul géométrique courantes
• Tableau de conversion pouces / millimètres

12. Vibrations et casse en rainurage

Cause fondamentale : force de coupe accrue et rigidité outil insuffisante. Rigidité améliorée par : porte-outil plus court, angle de dépouille plus petit, surface de coupe plus large. Un outil de rainurage plus large supporte plus de force, mais génère aussi plus de force. Un outil plus étroit supporte moins de force, mais en génère aussi moins.

13. Causes des vibrations en rainurage

1. Porte-outil trop long → rigidité réduite.
2. Avance trop lente → force de coupe unitaire plus grande → vibrations. Formule : P = F / (ap × f). Vitesse trop rapide → vibrations aussi.
3. Machine pas assez rigide : l'outil supporte la force, mais pas la machine. Problème sur machines anciennes ou mal entretenues.

14. Instabilité dimensionnelle après quelques heures

Au début, outils neufs → force de coupe modérée. Après usure, force de coupe augmente → pièce se déplace dans le mandrin → dimensions instables.

15. Limites P et Q en cycle G71

Les valeurs P et Q ne doivent pas dépasser le numéro de séquence total du programme, sinon alarme « G71~G73 format commande incorrect » (sur FANUC).

16. Formats de sous-programmes FANUC

1. P000 0000 : 3 premiers chiffres = nombre de cycles, 4 derniers = numéro de programme.
2. P0000L000 : 4 premiers chiffres = numéro de programme, 3 derniers de L = nombre de cycles.

17. Décalage d'arc

Point de départ d'arc inchangé, point final décalé de a mm en Z → diamètre du fond d'arc décalé de a/2.

18. Perçage profond

Ne pas affûter les goujures de coupe pour faciliter l'évacuation des copeaux.

19. Alésage avec porte-outil

On peut faire tourner le foret pour modifier le diamètre du trou.

20. Perçage inox

Pour centrage ou perçage inox, le foret ou la pointe du foret-centre doit être petit, sinon ça ne coupe pas. Ne pas affûter les goujures sur forets cobalt pour éviter le revenu pendant le perçage.

21. Types de débit

• Une pièce par matière
• Deux pièces par matière
• Barre entière

22. Ellipse en filetage

Matériau peut-être lâche. Utiliser un outil à denture et repasser plusieurs fois.

23. Macros vs sous-programmes

Sur systèmes acceptant les macros, celles-ci peuvent remplacer les cycles de sous-programmes, économisant des numéros de programme et évitant des complications.

24. Alésage au foret

Si le foret vibre trop en alésage, utiliser un foret à fond plat, mais le foret hélicoïdal doit être court pour augmenter la rigidité.

25. Perçage sur perceuse à colonne

Le diamètre peut dévier. Si on alèse un trou de 10 mm sur perceuse, le diamètre final est généralement dans une tolérance de ~3 fils (0,03 mm).

26. Petits trous traversants en tournage

Faire en sorte que les copeaux forment des spirales continues et s'évacuent par l'arrière.

27. Points clés pour l'enroulement des copeaux

1. Positionner correctement l'outil (légèrement plus haut).
2. Inclinaison de l'arête, profondeur de passe et avance adaptées. Ne pas mettre l'outil trop bas sinon cassure des copeaux. Si angle de dépouille secondaire grand, la barre d'outil ne sera pas prise même si copeaux cassés. Si angle trop petit, copeaux cassés se coincent dans la barre → danger.

28. Réduction des vibrations en alésage

Plus la section transversale de la barre d'outil dans le trou est grande, moins il y a de vibrations. Un élastique solide sur la barre peut absorber les vibrations.

29. Tournage de trous en cuivre

Le rayon de pointe R peut être plus grand (R0,4–R0,8), surtout pour les cônes : l'acier ne pose pas problème, mais le cuivre coince fortement.