Usinage CNC de composites
Usinage CNC est de plus en plus populaire dans l’industrie manufacturière car il peut traiter une large gamme de matériaux. L'usinage CNC permet la création de pièces précises de différents matériaux selon le modèle 3D.
Certains matériaux typiques des projets d'usinage CNC comprennent les métaux et alliages, les plastiques et les composites. Si vous analysez la tendance des matériaux, après le métal et le plastique, les composites sont les matériaux les plus courants dans les projets d'usinage CNC. Cet article porte sur l'usinage CNC des composites. Nous couvrirons le propriétés des composites, conditions d'usinage des composites, applications et bien d'autres.
Articles connexes: Matériaux courants pour l'usinage CNC
Quels sont les composites ?
Les composites sont des matériaux fabriqués à partir d'une combinaison de deux ou plusieurs matériaux de propriétés différentes. La combinaison de matériaux aux propriétés physiques et mécaniques distinctes crée un nouveau matériau aux propriétés uniques (Ngo, 2020).
Composite = matériau de base (matrice) + fibre (matériau de renfort)
Cependant, il peut également contenir d'autres additifs et charges pour personnaliser les propriétés requises et obtenir un meilleur finition de surface.
Fibre de carbone composite
L'objectif fondamental de combiner différents types de métaux est lié à l'amélioration de la résistance, de la rigidité, de la résistance à la chaleur et d'autres propriétés.
Par exemple, combiner la céramique avec Fonte naturelle augmente la résistance à la chaleur et la résistance, et le nouveau matériau formé par la combinaison sera supérieur au matériau parent à bien des égards.
Il existe quatre types de composites fréquemment utilisés dans l'usinage CNC.
- Bois composites : Contreplaqué
- Plastiques renforcés : fibre de carbone, fibre de verre, fibre textile, etc.
- Composites à matrice métallique : Fibres continues, carbure de silicium, graphite, etc.
- Composites à matrice céramique : Alumine, mullite ou alumine Silice, calcium-alumine...
Quelles sont les propriétés des composites ?
Les composites offrent une résistance à la corrosion, un rapport résistance/poids élevé, une transparence radar, non magnétique, simple à entretenir, durabilité, consolidation des pièces, cohérence dimensionnelle, surface personnalisée et de nombreuses autres propriétés. Discutons plus en détail des propriétés importantes.
- Haute résistance mécanique
Si vous considérez le poids des composites, ce sont des matériaux trop solides. Vous pouvez le comprendre par l'exemple de la fibre de carbone, qui offre quatre fois plus de résistance que l'acier doux. Cependant, la résistance de certains composites dépend fortement de leurs matériaux constitutifs.
- Résistance au feu et retardateur
La céramique et d'autres matériaux composites étroitement apparentés sont très résistants au feu. Les additifs dans les composites, tels que le trioxyde d'antimoine, créent du dioxyde de carbone lorsqu'un incendie se déclare et l'empêchent de brûler. De plus, ils sont utiles pour la cure post-allumage.
- Résistance aux chocs
Un mélange de différents matériaux rend les composites extrêmement résistants aux chocs et aux forces d'impact élevées. Il peut résister aux impacts rapides sur le matériau sans sacrifier les propriétés mécaniques et la rupture.
- Résistance chimique
Le composite résiste à l'invasion d'une gamme variée d'acides, d'alcalis et d'autres produits chimiques ainsi qu'à de fortes capacités de résistance aux intempéries. Il repose principalement sur la résine utilisée dans le processus de production. En conséquence, les matériaux composites sont utilisés pour fabriquer des installations de stockage de produits chimiques, des pipelines, des entonnoirs, des conduits, des récipients sous pression et des carrosseries automobiles.
- Isolation électrique
Les composites sont d'excellents isolants électriques qui résistent à l'énergie électrique haute tension sans brûler ni endommager légèrement. Si vous examinez les applications, vous verrez que la plupart des isolants électriques utilisés dans les systèmes de chauffage, y compris les fours, les équipements de durcissement industriels et bien d'autres, utilisent des composites.
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Processus d'usinage CNC avec des composites
Le traitement des composites avec des opérations d'usinage CNC diffère du métal, des alliages et des plastiques. Les éléments renforcés le rendent très abrasif. De plus, la structure anisotrope et non homogène est responsable des difficultés d'usinage.
Par conséquent, il est crucial de prendre en compte diverses circonstances d'usinage pour convertir le modèle 3D en pièces composites fonctionnelles sans endommager la pièce et les outils de coupe.
- Composition des matériaux
Les propriétés d'un composite particulier, y compris l'usinabilité, tournent autour de ses matériaux constitutifs, et vous devez connaître ces constituants avant de traiter la pièce composite. Quels métaux, plastiques, céramiques ou additifs sont inclus dans les composites, et quelles sont les propriétés originales de ces constituants ?
- Matériel d'outil
Le matériau de outils de coupe influence leur durée de vie. Le choix du matériau d'outil approprié est essentiel pour éviter les dommages physiques à la pièce et l'usure de l'outil. Des outils ordinaires en acier au carbone ou en carbure peuvent usiner les composites. Mais, ils doivent être changés fréquemment car ils subiront une grande quantité de usure et affecter la précision d'usinage.
La meilleure technique pour éviter de tels problèmes et garantir la précision de la production consiste à utiliser des outils en diamant veiné. Les pointes en diamant polycristallin (PCD) peuvent offrir des résultats de qualité lors du fraisage et du tournage de matériaux composites.
- Considérez la géométrie de l'outil
L'accrochage des copeaux avec la pièce à usiner est un autre problème lors du travail avec des matériaux composites, qui peut être évité en appliquant des outils tranchants. De plus, les outils avec des angles de coupe positifs élevés peuvent effectuer efficacement des coupes nettes et nettes tout en générant le moins de chaleur.
- Fraises hélicoïdales pour la coupe.
- Fraises en bout pour rainurer et pocher.
- Forets diamantés (avec pointe brad modifiée) pour le perçage et le chanfreinage.
- Assurer la tenue parfaite de l'outil
Le porte-outil est un autre élément primordial pour l'usinage CNC composite pour éviter le risque d'arrachement de l'outil. L'utilisation d'un mandrin hydraulique avec un bouton de retenue est recommandée, ce qui équilibre l'ensemble d'usinage.
- Utiliser des liquides de refroidissement appropriés
La fixation de copeaux avec la pièce est assez courante lors du traitement des composites avec la technologie CNC. Les copeaux peuvent accumuler de la chaleur et endommager les outils, et l'utilisation du liquide de refroidissement approprié est nécessaire pour résoudre ce problème.
Les liquides de refroidissement ordinaires tels que l'eau et l'huile peuvent dissiper la chaleur, mais le problème est qu'ils peuvent absorber ces liquides de refroidissement et entraîner un gonflement de la pièce. Par conséquent, il est préférable d'appliquer le lubrifiant ou le pistolet à air comme liquide de refroidissement. Une autre solution est l'installation de systèmes de refroidissement cryogéniques avec la machine CNC.
Pour une meilleure finition et pour augmenter la durée de vie de l'outil, faire avancer la pièce composite dans le sens de rotation de l'outil- fraisage conventionnel. Cela facilitera la profondeur de coupe maximale, utilisera toute la longueur de cannelure et maintiendra la stabilité.
De plus, assurez-vous que l'outil est complètement engagé avec la pièce et qu'il n'y a pas de déviation.
- Vitesse de coupe et avance
L'usinage des composites peut être difficile sans une vitesse de coupe et une avance appropriées. L'utilisation d'une vitesse de coupe et d'une avance élevées est recommandée pour rendre le processus plus facile et plus efficace.
- Vitesse de coupe : 550 à 760 mètres/minute ou 0.076 à 4.57 mm/dent
- Vitesse de broche : supérieure à 15000 XNUMX tr/min
De plus, ces paramètres doivent être modifiés en fonction du processus d'usinage CNC particulier et du type de composite. Par exemple, si le composite est trop solide, réduisez la vitesse de la broche d'un tiers, voire moins pour le perçage.
Avantages et inconvénients de l'usinage CNC des composites
Le traitement des composites pour créer des pièces fonctionnelles présente divers avantages. Il peut être personnalisé en fonction des propriétés requises pour l'utilisation finale. Pièces avec une géométrie complexe peut être créée à des prix compétitifs avec une grande précision dimensionnelle.
Cependant, travailler avec des composites peut être difficile car il nécessite des outils spécialisés et diverses conditions d'usinage.
Applications de l'usinage CNC des composites
Pièce composite usinée CNC
Vous connaissez les avantages de la conversion des matériaux composites en pièces et produits fonctionnels puisque nous avons déjà couvert une variété de propriétés composites dans cet article.
Approfondissons les applications de l'usinage CNC composite.
| Industrie | Applications |
| Industrie aerospatiale | Ailes, fuselages, cloisons, réflecteurs solaires, portes de compartiment moteur, aubes de turbine, aubes de soufflante, arbres de rotor, etc. |
| Automobile | Panneaux, cadres, collecteurs d'admission d'air, boîtiers de batterie, pare-chocs, intérieur, bouclier thermique, arbre de transmission, châssis, panneau coulissant, garde-boue et autres pièces. |
| Énergie | Système de stockage d'hydrogène, pièces d'éoliennes, Construction : portes, panneaux muraux, toitures, cadres de fenêtres, etc. |
| Gaz de pétrole | Raffineries de pétrole et de gaz, installations de traitement des eaux, grilles, conduits, hottes, armoires de pompes, etc. |
| Défense | Balistique et pièces d'armes, drones aériens, lanceurs, carrosserie de véhicules militaires, pièces de sous-marins, etc. |
| Électrique et électronique | Appareillage de commutation, commandes de moteur, isolateurs d'écartement, pièces de système de commande, disjoncteurs, protections contre les arcs, borniers, borniers, composants d'éclairage, etc. |
| Marine | Coques de bateaux, cloisons, raccords de tuyauterie, revêtements, épurateurs et bien d'autres. |
| Sports | Planches de surf, planches de ping-pong, raquettes de tennis, lattes, cannes à pêche, battes de baseball, crosses de hockey, manches de poteaux, etc. |
résumer
Les composites sont des matériaux d'ingénierie polyvalents qui offrent une flexibilité de conception et une économie de fabrication pour divers Usinage de précision CNC projets. Différents types de composites sont usinables et peuvent convertir des modèles 3D complexes en pièces fonctionnelles à l'aide de la technologie CNC. Il possède des propriétés exceptionnelles et constitue un levier pour la personnalisation des propriétés physiques, mécaniques et chimiques en fonction de l'application finale.
L'usinage précis des composites implique diverses considérations, telles que le matériau de l'outil, la géométrie de l'outil, la tenue d'une pièce, et bien d'autres. Il peut être déroutant de sélectionner les critères d'usinage parfaits pour votre projet. Mais ne vous inquiétez pas; ProléanTech peut dissiper toutes vos incertitudes et fournir le meilleur résultat. Nous avons des ingénieurs experts pour vous aider à trouver la meilleure géométrie et les meilleures variables pour votre projet.
Lire la suite: Usinage du zinc : alliages, procédés et applications
Les Questions
Quels sont les composites couramment utilisés dans l'usinage CNC ?
Les composites les plus populaires utilisés dans l'usinage CNC comprennent les composites à matrice métallique, la fibre de carbone, la céramique, les plastiques renforcés, les polymères renforcés de fibres et la fibre de verre.
Quelles propriétés font des composites des matériaux d'ingénierie populaires ?
Les composites sont un matériau d'ingénierie populaire qui offre une excellente résistance mécanique, une résistance aux chocs, une isolation thermique, une résistance électrique, une résistance aux produits chimiques et aux intempéries, une résistance au feu et bien d'autres propriétés.
Est-il facile de traiter des composites avec une machine CNC ?
Il peut être difficile de traiter des composites avec des outils et des conditions d'usinage ordinaires, mais cela peut être fait en tenant compte des différents critères. Choisir un outil spécifique, une géométrie, une vitesse de coupe, une vitesse d'avance et des arrosages parfaits serait préférable.
Quelles sont les applications de l'usinage CNC composites ?
Les pièces composites usinées CNC sont applicables dans l'automobile, l'aérospatiale, la construction, la marine, l'énergie, le pétrole et le gaz, l'électricité, l'électronique, le sport, l'énergie et bien d'autres industries.
Bibliographie
- (2019). Usinage composite : 10 conseils pour améliorer la durée de vie de l'outil et la qualité de la pièce. SANDVIK Coromart, de https://www.sandvik.coromant.com/.
- En ligneNgo, T. (2020). Introduction aux matériaux composites. ResearchGate.
Article passionnant ! J'ai été intrigué par les défis et les techniques spécifiques mentionnés pour l'usinage CNC des composites. Pourriez-vous nous expliquer en quoi ces techniques diffèrent lorsqu’il s’agit de matériaux composites particulièrement résistants ? »
Merci pour ton intérêt! Oui, l’usinage de composites résistants nécessite des techniques spécialisées. En règle générale, cela implique de sélectionner les bons matériaux d'outillage, d'ajuster les vitesses de coupe et d'utiliser des géométries spécifiques pour gérer efficacement l'abrasivité et la dureté de ces matériaux.
Vous avez mentionné que la vitesse de coupe pour le composite est de 550 à 760 mètres/minute ou de 0.076 à 4.57 mm/dent.
et vitesse de broche supérieure à 15000 XNUMX tr/min. Est-ce que ça marche dans tous les conditions
Il s'agit de la plage générale, les paramètres exacts que vous devez définir lors de l'usinage des composites dépendent de plusieurs facteurs, du type de composite, de la finition requise, du type de coupe, etc.
Quel est le coût de l'usinage de la fibre de carbone ?
Rokatera, cela dépend de plusieurs facteurs, de la complexité à la précision. Vous pouvez télécharger le design et demander le devis pour savoir combien coûte votre projet spécifique ?
Nous sommes une petite entreprise qui travaille sur le fraisage micro CNC ? Nous sommes toujours confrontés à une usure rapide des outils lors de l’usinage de la fibre de carbone ? Quelles pourraient être les raisons?
YAMA,
L'usure rapide des outils lors de l'usinage de la fibre de carbone peut être attribuée à plusieurs facteurs. Premièrement, la nature abrasive des fibres de carbone peut rapidement émousser les outils de coupe, surtout s'ils ne sont pas fabriqués à partir de matériaux suffisamment durs comme le diamant ou le diamant polycristallin (PCD). De plus, une géométrie d'outil inappropriée et des paramètres de coupe incorrects, tels que la vitesse et l'avance, peuvent exacerber l'usure et réduire la durée de vie de l'outil.