Minimiser la Déflexion d'Outil en Usinage CNC pour la Précision et la Qualité de Surface

La déviation d'outil est l'un des défis courants en usinage CNC. Elle provoquera des vibrations de la machine, détruira la finition de surface des pièces usinées et nuira à la précision dimensionnelle. Généralement, l'outil est fermement placé dans le mandrin, mais pendant le fonctionnement, la force de réaction du matériau dépasse souvent la force de fonctionnement de l'outil, ce qui peut pousser ou dévier l'outil dans une direction inattendue.

Afin de produire des pièces avec précision et finition de surface de haute qualité, il est important de minimiser la déformation de l'outil. Lorsque la force de coupe dépasse la rigidité de l'outil, la déviation de l'outil se produit, provoquant le pliage de l'outil. Pendant le fonctionnement, l'outil peut ne pas sembler se plier, mais cela doit être prouvé lors du test final. Les pièces fabriquées avec des outils déviés peuvent se déformer, dépasser les tolérances, être sujettes à des changements ou présenter une finition de surface "fissurée".

Par conséquent, si une déviation d'outil se produit, elle peut causer des erreurs dans le processus d'usinage CNC. C'est pourquoi il est nécessaire de bien comprendre ce qu'est la déviation d'outil, quelles en sont les causes et les stratégies pour la réduire. Cet article aborde tous ces facteurs pour minimiser la déviation d'outil.

Qu'est-ce que la déviation d'outil ?

La déformation de l'outil est exactement ce que son nom indique. C'est l'écart de l'outil par rapport à son alignement prévu. L'outil de coupe CNC est solidement fixé dans le mandrin. Cela signifie qu'une extrémité de l'outil reste à l'intérieur du mandrin, tandis que l'autre extrémité de fonctionnement de l'outil est libre ou en porte-à-faux. Comme dans les opérations d'usinage CNC, l'outil exerce toujours une force sur la pièce, le matériau de la pièce fournit également une résistance. Les outils CNC sont affectés par différentes forces de fonctionnement ainsi que par la résistance. Par conséquent, si la rigidité de l'outil ne peut pas résister à la force externe, l'outil s'écartera de son alignement défini.

La déviation d'outil causera définitivement les erreurs suivantes en usinage CNC.

• Défaillance catastrophique des outils ou des pièces
• Épuisement du cycle de vie de l'outil
• Erreur dimensionnelle
• Surface rugueuse ou dommage potentiel de surface

Stratégies pour prévenir ou réduire la déviation d'outil

Bien que la déviation d'outil ne puisse pas être évitée à 100 %, elle peut néanmoins être réduite en utilisant certaines stratégies. Les machinistes CNC peuvent utiliser les stratégies éprouvées suivantes pour réduire la déviation d'outil pendant le travail.

Minimiser la longueur de surplomb :

La distance entre le point de serrage de l'outil CNC et la pointe de fonctionnement de l'outil est appelée la longueur de surplomb. Puisque l'outil est installé comme une poutre en porte-à-faux, il est toujours soumis à des contraintes de flexion et à des forces verticales et horizontales externes. Selon la théorie des contraintes des poutres en porte-à-faux, plus la longueur de surplomb est courte, plus l'influence de la contrainte de flexion est faible. Basé sur le concept lui-même, la minimisation de la longueur de surplomb de l'outil aide à réduire la déviation d'outil. Ces facteurs doivent être équilibrés avec les détails de la géométrie de la pièce et les exigences d'usinage.

Renforcer la résistance du noyau de l'outil :

La résistance du noyau de l'outil dépend de sa longueur de goujure et de sa portée. La différence entre la longueur de goujure et le surplomb définit la rigidité du noyau. Par conséquent, pour les opérations d'usinage CNC à charge radiale uniforme, les outils à longue goujure ont de bonnes performances. Si le diamètre du noyau est maintenu plus épais, plus de parois de matière seront fournies pour absorber le cisaillement, donc la résistance et la rigidité du noyau augmenteront finalement.

Améliorer la rigidité de l'outil :

Dans la catégorie de la rigidité de l'outil, il y a de multiples effets, notamment l'état de l'outil, le matériau de l'outil, la taille et la forme de l'outil - nombre de lames, diamètre du noyau et diamètre du porte-outil. Si l'outil est usé et émoussé, l'efficacité de coupe sera réduite, et plus de force sera nécessaire pour obtenir la même coupe et finition qu'un outil affûté. Par conséquent, plus de déviation d'outil se produit. Des outils de haute qualité faits de matériaux plus résistants peuvent réduire la déviation d'outil. Enfin, les outils avec des diamètres plus grands, et plus spécifiquement des diamètres de noyau plus grands, sont plus durs. Par conséquent, l'outil le plus grand autorisé par la géométrie de la pièce doit être utilisé.

Il n'est pas toujours possible d'utiliser des outils plus grands ou plus courts. Certaines opérations peuvent nécessiter des outils à longue portée ou à longues goujures. Dans ces cas, l'outil doit correspondre à l'opération. Pour l'usinage profond qui nécessite la plus petite surface de coupe, les outils à longue portée avec des diamètres plus grands et des manches plus durs sont plus adaptés. D'autre part, l'opération de parois sans couture nécessite des outils à longues goujures.

En résumé, l'optimisation de la sélection d'outils et de la géométrie de réglage pour minimiser la longueur non supportée et maximiser la rigidité de l'outil peut réduire la déviation d'outil, améliorant ainsi la qualité des pièces et réduisant les coûts d'outils.

Ce sont des stratégies pour réduire la déviation d'outil pendant l'usinage CNC. Cependant, des machines CNC de haute qualité, des outils de haute qualité et des opérateurs expérimentés peuvent finalement aider à réduire la déviation d'outil.