Garantir la précision de l'usinage CNC : stratégies éprouvées pour pièces de haute précision

Lors de l'usinage réel d'une pièce, il convient de choisir judicieusement la méthode d'opération en fonction de la précision requise, des exigences du processus et des conditions d'usinage spécifiques, afin de garantir la précision du produit.

La précision du centre d'usinage influence directement la qualité de l'usinage. Nous examinerons aujourd'hui les aspects suivants : sélection de la machine, choix du porte-outil, sélection de l'outil, plan d'usinage, génération du programme, exigences pour l'opérateur, etc., afin de garantir que l'usinage de pièces CNC ne présente aucun problème de précision.

1. Dimensions exactes mais mauvaise finition de surface

Causes du problème :

• Pointe d'outil endommagée ou non affûtée
• Résonance de la machine-outil et installation instable
• Phénomène de reptation (crawling) de la machine
• Technologie d'usinage inadaptée

Solutions :

Si l'outil n'est plus tranchant après usure ou dommage, le réaffûter ou choisir un meilleur outil et recalibrer ; si la machine résonne ou n'est pas stable, ajuster le niveau, réaliser une fondation solide et la fixer fermement. La reptation provient souvent de l'usure du guide de chariot, de l'usure ou du desserrage de la vis à billes ; la machine doit être entretenue, les guides nettoyés après le travail et lubrifiés à temps pour réduire les frottements ; choisir un fluide de coupe adapté à la pièce. Si possible, augmenter la vitesse de broche pour répondre aux exigences des autres opérations.

2. Phénomène de conicité et de tête petite sur la pièce

Causes du problème :

• Niveau de la machine mal réglé, installation inégale (un côté plus haut que l'autre)
• Lors du tournage d'un axe long, le matériau est dur et l'outil coupe trop profond, provoquant un arrachement
• La poupée mobile (contre-pointe) n'est pas concentrique avec la broche

Solutions :

Utiliser un niveau pour ajuster la machine, réaliser une fondation solide, la fixer pour améliorer sa rigidité ; choisir un processus raisonnable et une avance de coupe appropriée pour éviter que l'outil ne soit contraint. Régler la poupée mobile.

3. Écart de quelques millimètres entre la cote usinée et la cote réelle, ou variation importante sur un axe

Causes du problème :

• Vitesse de positionnement rapide trop élevée, le variateur et le moteur ne peuvent pas réagir
• Après une usure prolongée, la vis de chariot et le roulement sont trop serrés et bloqués
• Le porte-outil est trop lâche après changement d'outil, le verrouillage n'est pas ferme ; le programme est erroné, le début et la fin ne correspondent pas ou la compensation d'outil n'est pas annulée
• Rapport de démultiplication électronique ou angle de pas du système mal réglé

Solutions :

Si la vitesse de positionnement rapide est trop élevée, ajuster la vitesse G0, l'accélération/décélération et le temps pour que le variateur et le moteur fonctionnent normalement à la fréquence nominale. Après usure, si le chariot ou la vis sont trop serrés, les réajuster et réparer. Si le porte-outil est trop lâche, vérifier le temps de rotation inverse, l'usure du réducteur à vis sans fin, l'écart excessif, le montage trop lâche, etc. Si la cause est le programme, le modifier, améliorer selon les exigences du dessin, choisir un processus raisonnable et écrire le programme correct selon le manuel. Si l'écart de cote est trop important, vérifier les paramètres du système, notamment le démultiplicateur électronique et l'angle de pas. Ce phénomène peut être mesuré avec un comparateur à cadran.

4. Usinage d'arc insatisfaisant, cote non atteinte

Causes du problème :

• Chevauchement de fréquences de vibration provoquant une résonance
• Technologie d'usinage ; réglages de paramètres inadaptés, vitesse d'avance trop élevée, perte de pas lors de l'usinage d'arc
• Desserrage dû à un jeu excessif de la vis ou perte de pas due à un serrage excessif
• Courroie de distribution usée

Solutions :

Identifier les pièces en résonance, modifier leur fréquence pour l'éviter ; tenir compte de la technologie d'usinage du matériau et créer un programme raisonnable. Pour les moteurs pas à pas, la vitesse d'avance F ne doit pas être trop élevée. Vérifier si la machine est solidement installée, si le chariot est trop serré après usure, si le jeu est augmenté ou si le porte-outil est lâche. Remplacer la courroie de distribution.

5. Variation sur une opération spécifique, les autres opérations sont correctes

Causes du problème :

• Paramètres du bloc de programme raisonnables ? Trajectoire prédéfinie respectée ? Format de programmation conforme au manuel ?

Solutions :

Si le filetage est désordonné et le pas incorrect, vérifier immédiatement la configuration périphérique (encodeur) du filetage et les facteurs objectifs de la fonction.

6. Chaque opération présente une augmentation ou une diminution de cote

Causes du problème :

• Erreurs de programmage ; réglages de paramètres système inadaptés ; configuration inappropriée
• Composants de transmission mécanique présentant des variations et pannes régulières et périodiques

Solutions :

Vérifier si les instructions du programme sont exécutées selon la trajectoire requise selon le manuel. On peut juger en utilisant un comparateur à cadran. Positionner le comparateur au début du programme et vérifier si le chariot revient à la position de départ à la fin. Répéter l'exécution pour en maîtriser la loi. Vérifier si les paramètres système sont raisonnables ou doivent être modifiés ; si la configuration de la machine répond aux exigences sur les paramètres de couplage de calcul de connexion, et si l'équivalent d'impulsion est exact. Vérifier si la transmission est endommagée, si l'engrenage est uniforme, s'il existe des phénomènes de panne périodiques et réguliers, et le cas échéant, contrôler les pièces clés et les éliminer.

7. Variations dimensionnelles instables causées par le système

Causes du problème :

• Réglages de paramètres système inadaptés ; tension d'alimentation instable
• Le système est perturbé par des interférences externes, provoquant une perte de synchronisation
• Un condensateur a été ajouté, mais l'impédance entre le système et le variateur ne correspond pas, entraînant une perte de signal utile
• Transmission de signal anormale entre le système et le variateur
• Système endommagé ou panne interne

Solutions :

Vérifier si la vitesse, le temps d'accélération sont trop grands, si la vitesse de broche et la vitesse de coupe sont raisonnables, si la modification des paramètres par l'opérateur a modifié les performances du système. Installer un stabilisateur de tension. Mettre à la terre de manière fiable, ajouter un condensateur d'absorption anti-interférence à la sortie d'impulsion du variateur. Choisir le modèle de condensateur approprié. Vérifier si la ligne de connexion de signal entre le système et le variateur est blindée, si la connexion est fiable, et si le signal d'impulsion du système est perdu ou augmenté. Envoyer en usine pour réparation ou remplacement de la carte mère.

8. Que faire si le déplacement de la pièce affecte la précision ?

Causes du problème :

L'usinage de pièces sur un centre d'usinage CNC à trois axes peut parfois provoquer des problèmes tels que le déplacement de la structure interne de la pièce et un dépassement de tolérance dimensionnel. La cause est souvent une mauvaise précision de positionnement lors du serrage secondaire.

Solutions :

1) Méthode du comparateur à levier

La méthode du comparateur à levier consiste à fixer le comparateur sur la broche du centre d'usinage CNC, à le placer en position horizontale, puis à l'abaisser sur le niveau de référence de précision à calibrer. On déplace la table via le volant à impulsions du système numérique CNC, tout en tournant la broche à la main, de sorte que le comparateur soit pressé sur la surface de référence de précision et affiche la valeur maximale, puis on ajuste la pièce. Simultanément, on remet à zéro la valeur de coordonnée relative de la direction concernée du système numérique CNC.

2) Méthode du cale-étalon

La méthode du cale-étalon nécessite l'utilisation de cale-étalons standards et d'autres outils auxiliaires pour transposer la surface de référence de précision de la pièce. On place un cale-étalon standard entre le palpeur de réglage et la pièce, on installe un palpeur photoélectrique sur la broche du centre d'usinage CNC, on fait tourner la broche à basse vitesse, le palpeur contacte directement les cale-étalons gauche et droit, et la seconde différence est la valeur d'erreur. La pièce peut être ajustée selon cette différence. Cependant, en raison du jeu entre le cale-étalon et la pièce, cette méthode est moins précise que l'utilisation d'un comparateur à levier.

Ce qui précède présente les solutions pour résoudre les problèmes de précision d'usinage lors du traitement de pièces sur un centre d'usinage CNC. J'espère que cela vous sera utile.