Connaissance et sélection des outils courants en usinage CNC

Bien que l'usinage CNC appartienne toujours à la catégorie de l'usinage des métaux, il a ses propres caractéristiques. Il est principalement réalisé sous la forme d'un haut degré d'automatisation, d'un long processus d'usinage continu et le temps consacré au réglage des outils est plus compliqué et prend plus de temps que l'usinage traditionnel. Par conséquent, de nombreuses questions méritent réflexion lors de la sélection des outils. Cet article vous apporte les connaissances pertinentes sur les outils CNC couramment utilisés. Je crois qu'un bon outil est la première étape pour améliorer l'efficacité de l'usinage CNC.

Matériau et revêtement d'outil

Divers matériaux d'outils actuellement utilisés ont leurs caractéristiques pour répondre à différentes exigences de traitement. Les propriétés nécessaires des matériaux d'outils généraux comprennent un faible coefficient de frottement, une haute précision, une bonne conductivité thermique, une ténacité et une résistance aux chocs suffisantes.

Les matériaux d'outils courants des machines-outils CNC traditionnelles sont l'acier rapide et le carbure cémenté. Cependant, certaines occasions spéciales telles que la coupe à grande vitesse, la coupe à sec, la coupe de matériaux difficiles à usiner et le tournage au lieu de meuler nécessitent l'utilisation de matériaux super durs, notamment la céramique, le CBN, le PCBN, le diamant, etc. Le prix de ces matériaux super durs sont relativement élevés, et le processus et les paramètres de coupe ne sont pas faciles à maîtriser, et ils ont certaines exigences sur la rigidité de la machine-outil, et il n'y a pas beaucoup d'applications dans le traitement conventionnel.

Outil de matériau super dur

Le revêtement de surface d'outil est l'une des méthodes importantes pour améliorer les performances de l'outil, qui a été largement utilisée ces dernières années. La durée de vie des outils avec revêtement est dix fois supérieure à celle des outils sans revêtement. Les revêtements courants comprennent le nitrure de titane TIN, le nitrure de carbure de titane TICN et l'oxyde d'aluminium. La figure suivante montre que la vitesse de coupe de l'acier rapide et du carbure cémenté a été réduite de cent fois, tandis que l'utilisation d'outils revêtus a raccourci le temps de traitement de quatre fois.

Classement des outils

Les outils CNC couramment utilisés sont divisés en trois types en fonction de leurs formes :les fraises en bout, les fraises à nez rond et les fraises à billes. Chaque outil a son rôle spécifique.

Fraise en bout

Les fraises en bout des centres d'usinage CNC sont également appelées fraises à fond plat, qui sont entourées d'arêtes de coupe principales et le fond est une arête de coupe mineure. Le bord extérieur et la surface inférieure de la fraise en bout ont des dents de fraisage pour former le bord de coupe, de sorte qu'il peut être utilisé pour fraiser la surface verticale de la pièce. Le changement de forme de la fraise en bout est très compliqué et convient à tous les types de traitement tels que le plan de fraisage, la rainure, la surface de contour, etc. On peut dire que c'est la fraise la plus utilisée.

Lors du fraisage d'une pièce de forme 2D, étant donné que la zone en contact avec la pièce est le bord extérieur et la surface inférieure, il est possible d'utiliser des valeurs extrêmement efficaces pour le pas d'outil et la profondeur de coupe. Cependant, lors de la découpe du moule d'une pièce 3D, la zone de contact avec la pièce est presque toujours proche de la pointe acérée. Par conséquent, la distance entre les outils ou la profondeur de coupe doit être réduite, ce qui réduit l'efficacité du traitement.

En bref, les fraises en bout conviennent aux pièces de forme 2D, mais pas aux pièces de forme 3D.

Couteau boule

La lame avec une lame inférieure en forme de boule est un couteau à boule, également appelé couteau R. Contrairement aux fraises en bout, les fraises à billes sont des outils essentiels pour le fraisage de pièces 3D. Étant donné que le fond du couteau à billes n'a pas de pointe acérée comme une fraise en bout, mais une lame avec un angle R, la lame du couteau à billes est plus stable et difficile à replier.

Dans l'usinage de moules, les fraises à billes sont principalement utilisées pour le fraisage de moules 3D, en particulier pour la finition et le nettoyage des coins. Cependant, la zone de contact entre la fraise sphérique et la pièce est petite et la distance ne peut pas être augmentée, elle ne convient donc pas au fraisage de zones relativement plates.

Couteau à nez rond

Le couteau à nez rond du centre d'usinage CNC est également appelé couteau R à fond plat, qui peut être utilisé pour l'ébauche, le couteau plat lisse et le couteau lisse à contour de surface incurvé. Par rapport aux fraises en bout et aux fraises sphériques, les fraises à nez rond combinent les avantages des deux et ont une meilleure efficacité de travail. L'espacement horizontal des couteaux du couteau à nez rond peut être plus grand que celui du couteau à boule, et il présente les mêmes avantages que le couteau à boule lors de la finition. Par conséquent, le couteau à bec rond est un bon choix pour l'ébauche ou la finition.

Si la pièce est grande, le changement de surface est petit, la zone en retrait étroite est petite et la zone relativement plate est grande, il est préférable d'utiliser un couteau à nez rond pour traiter, puis d'utiliser la méthode d'ébauche secondaire pour trouver la zone qui nécessite un traitement ultérieur. Mais face à certaines zones en retrait, le couteau à bec rond présente une zone aveugle de la lame, et le phénomène de « bord supérieur » sera constaté.

Problèmes courants et solutions

En fonctionnement réel, il y aura toujours divers problèmes. Voici quelques problèmes courants et des solutions pour tout le monde. Je pense qu'à mesure que ces problèmes seront résolus, l'efficacité de traitement des machines-outils sera améliorée.

Vibration de l'outil

Alors que de plus en plus de matériaux difficiles à traiter sont utilisés, les vibrations sont devenues l'un des obstacles à l'amélioration de l'efficacité du traitement. L'apparition de vibrations affecte directement la précision d'usinage et la rugosité de surface, accélère l'usure de l'outil, affecte gravement la durée de vie de l'outil et, dans les cas graves, le travail de coupe ne peut pas continuer.

La vibration de l'outil nécessite trois conditions qui existent en même temps. Le système de traitement comprenant l'outil n'est pas suffisamment rigide, ce qui entraîne une faible fréquence propre. Une force d'excitation externe suffisamment importante est générée lors de la coupe. La fréquence de la force d'excitation externe est la même que la fréquence naturelle du système de processus. Résonance.

L'idée de résoudre les vibrations de l'outil est divisée en trois parties. Le premier est de réduire la force de coupe au minimum. Pour réduire la force de coupe, utilisez le plus petit arc de pointe possible. Augmentez l'angle de coupe de l'outil. Remplacez les lames embouties par des lames rectifiées. Réduisez la profondeur de coupe, la vitesse et augmentez l'avance. Utilisez un angle d'attaque de 90 degrés pour l'arbre allongé. Pour les fraises à tiges fines, les plaquettes rondes sont les plus propices à la réduction des vibrations.

La seconde consiste à maximiser la rigidité statique du système d'outils ou de la fixation et de la pièce.

La troisième consiste à créer une autre vibration à l'intérieur de la barre d'outils pour perturber la fréquence de vibration de la force de coupe excitée de l'extérieur, éliminant ainsi les vibrations de l'outil.

Usure de la lame

Pendant le processus d'usinage, les faces avant et arrière de l'outil s'usent souvent trop rapidement. Parmi eux, il devrait y avoir différentes méthodes de réponse en fonction des différentes conditions d'endommagement de la lame.

1. Une usure excessive de la surface du flanc entraîne une surface rugueuse et de mauvaises dimensions de traitement

Les raisons de ce scénario incluent une vitesse de coupe élevée ou une faible résistance à l'usure de la lame. Les solutions incluent l'amélioration des méthodes pour réduire la vitesse de coupe, tout en augmentant progressivement la quantité de coupe, en utilisant des matériaux ou des revêtements de lame plus résistants à l'usure, et en essayant d'utiliser le fraisage vers le bas au lieu du fraisage vers le haut.

2. Usure d'entaille

Une fois la rainure de la lame meulée, elle peut être endommagée et provoquer une rugosité et un écaillage de la surface. Les raisons incluent le taux d'alimentation est trop petit; le matériau de fraisage a tendance à s'écrouir; la surface de la pièce présente des dépôts d'oxyde, etc. Face à cette situation, il est nécessaire de vérifier fréquemment l'usure des rainures de la lame avec un clou.

3. Arête rapportée lors du fraisage d'acier inoxydable et d'alliage résistant à la chaleur

La fraise collante est également appelée bord construit, ce qui rend la surface usinée rugueuse et bavure. La chute du bord accumulé entraînera la chute de la face de coupe de la lame et l'effondrement du bord de la lame, et l'écaillage secondaire des pièces en alliage résistant à la chaleur entraînera l'effondrement rapide du bord. Les raisons de ce genre de situation ne sont rien d'autre qu'une arête de coupe émoussée, un angle de coupe négatif, une faible vitesse de coupe, une épaisseur de copeau trop fine et une mauvaise évacuation des copeaux.

La méthode pour résoudre la tumeur accumulée est à peu près basée sur "six étapes". La première étape consiste à augmenter la vitesse de coupe pour l'acier inoxydable et l'alliage d'aluminium. La deuxième étape consiste à utiliser des lames revêtues physiquement ou des lames non revêtues. La troisième étape consiste à augmenter progressivement la quantité de coupe pour obtenir la meilleure épaisseur de copeau. La quatrième étape, Préparez suffisamment de liquide de refroidissement haute pression ou d'air pour éviter les copeaux secondaires. La cinquième étape consiste à utiliser le fraisage vers le bas au lieu du fraisage vers le haut. La sixième étape consiste à utiliser de l'huile minérale pure pour laver la zone de coupe à basse vitesse pour l'alliage de titane résistant à la chaleur et l'acier inoxydable à durcissement par précipitation.

4 . La lame se casse ou heurte un couteau

Il existe de nombreuses raisons à ce type d'écaillage des bords. Le matériau de la lame est trop dur, la géométrie de la lame est trop faible et la vitesse de coupe utilisée est trop faible, ce qui peut écraser le tranchant, entraînant un matériau de pièce inégal ou une coupe intermittente.

Compte tenu de cette situation, vérifiez d'abord si la cale est cassée et si la vis de lame est déformée et doit être remplacée ; deuxièmement, le facteur de vibration doit être éliminé, et le matériau de la lame avec une meilleure ténacité doit être utilisé, et la lame avec un bord solide doit être changée ; enfin, la vitesse de coupe doit être augmentée pour éliminer le bord La bouche peut être écrasée. (Article connexe :résumé des problèmes d'usure d'usinage et solutions)