Guide complet sur la profondeur de coupe dans l'usinage CNC

Profondeur de coupe

Tout processus d'usinage CNC repose sur un concept fondamental : la profondeur de coupe (DOC). Il s'agit de la distance à laquelle l'outil de coupe pénètre dans la pièce, et elle possède généralement une dimension axiale et radiale. 

La profondeur de coupe radiale (RDOC) va de la surface de la pièce vers la ligne centrale tandis que la profondeur de coupe axiale (ADOC) est mesurée le long de la ligne centrale. 

Quel que soit le type, l'usinage à la profondeur appropriée est crucial. Il influence non seulement la qualité du produit, mais aussi la durabilité des outils de coupe et d'autres aspects du processus. C'est pourquoi votre fabricant de pièces sur mesure est toujours soucieux d'optimiser la profondeur de coupe pour chaque processus d'usinage. 

Cet article examine la signification de la profondeur de coupe, la détermination du DOC dans divers processus d'usinage et l'interaction du DOC avec d'autres processus d'usinage, entre autres questions. 

Comment décrivez-vous la profondeur d’une coupe ?

La profondeur de coupe désigne la profondeur atteinte par l'outil de coupe à chaque passe lors du processus d'usinage. C'est un paramètre crucial car il influence l'état de surface, la cadence d'usinage et la durée du cycle. 

Lors de l'usinage, l'outil de coupe se déplace généralement radialement et axialement. Ces deux mouvements donnent lieu à deux types de profondeur de coupe : la profondeur de coupe radiale (RDOC) et la profondeur de coupe axiale (ADOC). 

Profondeur de coupe radiale (RDOC) 

Il s'agit de la distance à laquelle l'outil pénètre dans la pièce. Ce type de profondeur de coupe est essentiel en fraisage. 

Profondeur de coupe radiale

Profondeur de coupe axiale (ADOC)

Il s'agit de la distance parcourue par l'outil le long de l'axe de la pièce. On l'appelle également profondeur de coupe ou pas de coupe. 

Profondeur de coupe axiale

Quelle est l’importance de la profondeur de coupe dans l’usinage CNC ?

Après avoir défini la profondeur de coupe, il est important de reconnaître son importance en usinage CNC. Comme indiqué précédemment, la profondeur de coupe influence différents aspects de l'usinage, notamment la précision, la vitesse, l'état de surface et même le coût global de l'usinage CNC. 

Ainsi, DOC n'est pas seulement un jargon technique pour les machinistes - il est essentiel à plusieurs égards, comme vous pourrez le découvrir au fur et à mesure de votre apprentissage. Tout sur l'usinage CNC. 

Voici quelques-uns d'entre eux:

Génération de chaleur dans l'outil

Diverses études ont révélé que la profondeur de coupe est le plus grand contributeur à la génération de chaleur et à la pointe de l'outil de coupe, plus que la vitesse d'avance et vitesse de brocheCette génération de chaleur affecte à la fois l’outil de coupe et la pièce à usiner. 

Génération de chaleur sur l'outil de coupe

Optimiser la profondeur de coupe est une stratégie efficace pour améliorer la durée de vie de l'outil. Si une coupe profonde permet de réduire le temps d'usinage global, une profondeur importante présente des inconvénients, tels que la production de chaleur, la casse de l'outil et des efforts de coupe plus importants. 

Vous vous demandez peut-être ce qu'est une coupe profonde ? Il s'agit généralement d'une profondeur de coupe significative par rapport à la taille de l'outil et à l'épaisseur du matériau. 

Résistance du produit usiné

La profondeur de coupe peut affecter la résistance de la pièce usinée CNC. Un processus mal optimisé peut facilement fragiliser la pièce. Des coupes trop profondes peuvent introduire des contraintes indésirables dans la pièce, la rendant ainsi peu fiable. 

Finition de surface du produit

Recherche et cas réels Usinage de précision CNC Il a été démontré que l'augmentation de la profondeur de coupe et de l'avance est liée à la rugosité de surface. Il est donc important de contrôler ces paramètres pour obtenir une finition de surface optimale. 

Rugosité de surface par rapport à la profondeur de coupe et à la vitesse d'avance

Usure des outils de coupe

Tout machiniste souhaite prolonger au maximum la durée de vie de son outil de coupe. Cependant, un mauvais choix ou un mauvais calcul de la profondeur peut compromettre cette longévité. Des coupes plus profondes entraînent une friction accrue sur l'outil, ce qui se traduit par une usure plus rapide. Ces coupes exposent également l'outil à un risque de casse plus élevé. 

Outil de coupe cassé

Comment calculer la profondeur de coupe

La profondeur de coupe étant essentielle, savoir la calculer est la clé d'un usinage CNC de qualité. Il existe une méthode standard pour déterminer ce paramètre, et chaque opération d'usinage a ses exigences. Les opérations clés prises en compte pour le calcul de la profondeur de coupe sont le tournage et le fraisage CNC. 

Outre l'opération d'usinage, d'autres facteurs à prendre en compte lors du calcul de la profondeur de coupe sont :

• Capacité des machines CNC 
• Matériau de la pièce
• Finition de surface souhaitée
• Nature de l'outil de coupe 

Profondeur de coupe en tournage CNC

Profondeur de coupe en tournage CNC

Le tournage CNC se caractérise par le tournage de la pièce alors que l'outil de coupe est immobile. La profondeur de passe pour cette opération correspond généralement à l'entrée radiale de l'outil de coupe dans la pièce. 

La formule standard pour le DOC est donnée comme suit :

DOC = (Diamètre initial – diamètre final)/2

Voici un exemple de calcul de coupe :

Un arbre en acier est usiné CNC de 65 mm à 60 mm. La profondeur de coupe par passe est :

DOC=(65.0−60.0)/2=2.5 mm

Profondeur de coupe dans le fraisage CNC 

Lors des opérations de fraisage CNC, l'outil tourne généralement au-dessus de la matière et l'enlève verticalement. La profondeur de coupe est donc mesurée verticalement. L'outil effectue également un mouvement horizontal lorsqu'il étend la surface usinée. 

Profondeur de coupe dans le fraisage CNC

Tout comme le calcul de la profondeur de pénétration en tournage CNC, le fraisage CNC utilise une formule standard. Cette formule est la suivante :

DOC = Profondeur totale de coupe – Profondeur de la passe précédente 

Oui, c'est simple, mais il existe certaines directives liées au diamètre de l'outil qui rendent le résultat encore plus prévisible. 

Voici les principales lignes directrices pour ce processus :

1. Pour un diamètre d'outil de coupe supérieur à 20 mm, utilisez DOC comme 4* le diamètre de l'outil
2. Pour un diamètre d'outil de coupe inférieur à 20 mm, utilisez DOC comme 10* le diamètre de l'outil

Notez qu'il est important de toujours confirmer si les forces émanant de ces valeurs sont sûres pour l'opération de fraisage CNC. 

Quelle est la profondeur de coupe d'un foret ?

Lors des travaux de perçage, la profondeur radiale n'est pas vraiment prise en compte. Le foret pénètre entièrement la pièce. 

Quelle est la profondeur de coupe d'une fraise en bout ?

Fraisage CNC

Pour les fraises, un tableau permet de déterminer la profondeur de coupe (DOC) en fonction de la taille de l'outil de coupe. Ce tableau est présenté ci-dessous :

Quelle est la profondeur de coupe pour l'ébauche et la finition ?

Traitement de surface

Dans les opérations d'ébauche et de finition, notamment pour le tournage, la profondeur de coupe radiale admissible est relativement faible. Cependant, la profondeur de coupe axiale peut varier, car elle dépend largement de la géométrie de l'outil et des capacités de la machine CNC. 

Par rapport aux passes de finition, les passes d'ébauche impliquent généralement un ADOC plus important. 

Réglage de la profondeur de coupe dans l'usinage CNC

Les recommandations ci-dessus, ainsi que d'autres concernant le reste des processus, sont applicables en plusieurs étapes. Voici un processus simple pour configurer la déclaration de conformité de n'importe quel Processus d'usinage CNC. 

1. Consultez le manuel du fabricant de l'outil pour connaître les tableaux des paramètres de coupe.
2. Déterminer la nature de l'usinage, par exemple s'il s'agit d'une finition ou d'une ébauche 
3. Calculez le DOC potentiel à l'aide d'un logiciel ou de formules manuelles
4. Si vous utilisez une nouvelle machine ou usinez un nouveau matériau, commencez la coupe lentement et avec une profondeur de coupe plus faible. Surveillez l'état de surface, l'usure de l'outil et les vibrations à mesure que vous augmentez progressivement la profondeur. 
5. N'oubliez pas d'exécuter un essai à sec ou une simulation avant l'usinage réel juste pour vous assurer que l'outil tient et ne s'écrase pas instantanément. 

Réglage de la profondeur de coupe pour de meilleurs résultats CNC

Même avec une planification minutieuse de l'usinage CNC, choisir le réglage idéal de la profondeur de coupe peut s'avérer difficile. La moindre erreur de réglage ou négligence peut entraîner un broutage de l'outil de coupe, un état de surface inesthétique et une usure rapide de l'outil.

Savoir calculer et régler la profondeur de coupe permet d'appliquer ces connaissances de manière stratégique dans le processus d'usinage CNC. L'optimisation de la profondeur de coupe influence directement la précision de coupe, la vitesse et l'usure de l'outil. 

Précision et vitesse d'usinage

Pour garantir un usinage CNC de qualité, il est essentiel de trouver un équilibre entre vitesse et précision. Si la vitesse de coupe doit être augmentée, elle doit être réalisée sans compromettre la précision de l'usinage. 

Usure et durée de vie des outils de coupe

Toujours lié à la vitesse, cet équilibre peut affecter l'état de l'outil. Une vitesse excessive sans ajustement proportionnel peut générer une force excessive sur l'outil. Cela peut entraîner une usure accélérée de l'outil, voire sa casse, ce qui peut également être dangereux pour la machine CNC et l'opérateur. 

Considérations relatives aux machines CNC et aux matériaux des piècesl 

Les capacités de la machine CNC et le type de matériau de la pièce ont une incidence sur la profondeur de coupe autorisée. Les machines CNC plus stables et plus puissantes permettent des coupes plus profondes. 

Les propriétés du matériau déterminent également la profondeur de coupe idéale. Pour l'aluminium et autres matériaux tendres, une profondeur de coupe de 1 à 2 mm est acceptable. La profondeur de coupe est plus faible pour les matériaux plus durs comme le titane et l'acier. Elle doit généralement se situer entre 0.5 mm et 1.0 mm. 

Différence entre la profondeur de coupe et l'épaisseur des copeaux 

On croit souvent à tort que la profondeur de coupe et l'épaisseur des copeaux sont identiques. Rien n'est plus faux. diagramme ci-dessous montre à quel point ces concepts sont différents. 

Profondeur de coupe vs épaisseur des copeaux

Comme le montre le schéma, la taille et l'orientation des deux éléments sont différentes. Le copeau est toujours plus épais que le DOC en raison de l'angle de cisaillement ϕ dérivé du plan de cisaillement. 

Effets de la profondeur de coupe sur d'autres facteurs d'usinage 

La profondeur de coupe est essentielle et de grande portée dans l'usinage CNC, il est donc prévu qu'elle affecte d'autres Services d'usinage CNC facteurs. Les paramètres d'usinage CNC, la géométrie de l'outil de coupe (angle de coupe) et le fluide de refroidissement sont quelques-uns des autres facteurs d'usinage en corrélation avec le DOC.

Paramètres d'usinage CNC – Vitesse de coupe

Le Vitesse de coupe et vitesse d'avance sont des facteurs importants dans la durée de vie de l'outil. Cependant, la profondeur de coupe est tout aussi importante à cet égard. Il est important de trouver un équilibre entre vitesse de coupe et profondeur de coupe pour obtenir des résultats d'usinage optimaux et prolonger la durée de vie de l'outil. 

Géométrie de l'outil de coupe – Angle de coupe 

Lors de l'usinage CNC, la géométrie de l'outil, en termes d'angle de coupe et de vitesse de coupe, doit être optimisée pour tenir compte des différentes conductivités thermiques des matériaux. L'objectif est d'éviter la génération de chaleur à la pointe de l'outil et la formation de copeaux collants. 

Angle de coupe

Liquide de refroidissement 

La corrélation entre la profondeur de coupe et l'apport de liquide de refroidissement nécessaire est intéressante. On pourrait penser que la quantité de liquide de refroidissement devrait augmenter à mesure que la coupe devient plus profonde. Or, ce n'est pas le cas. 

Une profondeur plus importante accentue la courbure du copeau. L'augmentation du liquide de refroidissement accentue cette courbure. Il en résulte une réduction de la surface de contact entre le copeau et l'outil de coupe, ce qui entraîne une concentration de chaleur accrue sur l'outil. Ceci favorise une détérioration plus rapide de l'outil. 

Conclusion

La profondeur de coupe en usinage est un paramètre essentiel qui influence les performances de la machine CNC, l'état de surface, l'usure de l'outil et bien d'autres facteurs. Bien analysée et choisie, cette profondeur optimise les résultats d'usinage et la qualité globale des pièces. 

Chez ProleanTech, une équipe expérimentée est à l'origine de toutes les opérations CNC. Elle veille à ce que chaque processus optimise la profondeur de coupe, conformément aux exigences du client et aux normes de l'industrie. C'est ainsi que nous sommes en mesure de répondre en permanence à la demande et de rester compétitifs. 

Quel que soit votre besoin de pièces usinées CNC de qualité, de temps de cycle minimaux et de résultats cohérents, vous pouvez toujours compter sur nos services d'usinage CNC. 

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