Au cours des dernières années, il y a eu une augmentation constante de l'intérêt pour le processus d'innovation et l'achat et l'étude de nouvelles technologies dans l'industrie de l'usinage. Les entreprises mondiales s'intéressent de plus en plus aux complexes de précision machines-outils de haute précision avec possibilité d'usinage multi-axes des pièces.
Usinage de précision à grande vitesse
L'usinage à grande vitesse (HSM) sur de tels équipements devient désormais un facteur clé de succès pour la production moderne. Le temps lui-même exige une augmentation constante de la productivité et Machines CNC et centres d'usinage. Une partie importante des nouvelles machines est déjà conçue pour fonctionner avec des vitesses de broche de 25 XNUMX tours par minute ou plus.
Quels sont les avantages de l'usinage de précision à grande vitesse ?
Les avantages du passage à HSM sont incontestables - un iaugmentation de la vitesse de coupe de 20 à 25 % réduit le coût du produit final de 15 % ! Mais dans le fraisage à grande vitesse, les vitesses de coupe et les avances sont 5 à 10 fois plus élevées, qu'avec le traitement conventionnel et se situent donc dans la plage de 2 à 20 m/min.
Les vitesses de broche élevées et la dynamique élevée des mécanismes d'avance imposent à leur tour des exigences très strictes au serrage de l'outil dans la machine en termes de précision, de fiabilité et de rigidité. Ces exigences sont satisfaites par des pièces de machines telles que des manchons rétractables. L'avantage indéniable de ce manchon thermorétractable, dans lequel ses éléments constitutifs fonctionnent comme un tout, est que ce le joint peut être monté et démonté presque un nombre infini de fois.
La demande croissante de serrage hydraulique
Les exigences croissantes en matière de précision du traitement des pièces nécessitent le développement d'autres méthodes de fixation de précision de l'outil sur la machine. Les éléments de serrage hydrauliques répondent pleinement aux exigences des équipements de haute précision d'une nouvelle génération.
Les éléments de serrage hydrauliques sélectionnent tous les espaces entre l'outil et la broche. Le faux-rond minimal et l'équilibre de l'outil obtenus ici sont une condition préalable à un usinage de haute précision et à une longue durée de vie de l'outil.
Commençons un nouveau projet aujourd'hui
Vitesse optimale pour un métal donné
Un facteur important est l'amplitude de la vitesse d'avance de l'outil. La nouvelle géométrie des plaquettes de coupe des outils de fraisage et de tournage permet d'augmenter les vitesses d'avance de 3 à 5 fois jusqu'à 3 mm par tour, ce qui augmente l'enlèvement de métal, malgré le fait que la profondeur de coupe est de 1 à 2 mm.
L'une des conditions de l'usinage à grande vitesse et simplement de l'usinage à grande vitesse est qu'une petite quantité d'enlèvement est nécessaire pour obtenir une bonne Qualité de surface et éviter d'endommager la surface de la pièce ou de l'outil.
Ce n'est pas si facile à assurer en raison des particularités de la production nationale. En conséquence, en raison des sections individuelles, il est nécessaire de sous-estimer la vitesse sur toute la surface. Il s'avère plus rentable de fraiser à moindre vitesse, mais avec une plus grande profondeur de coupe, les machines ne sont pas utilisées à pleine capacité, et le temps de traitement de la pièce augmente.
L'approche idéale consiste à l'abaisser dans un trou pré-percé, mais ce n'est pas toujours possible et pratique. Dans ces cas, le coupeur est abaissé en spirale ou en zigzag. Dans de tels endroits, il est également nécessaire de réduire la vitesse afin d'éviter la casse de l'outil.
Quelle est la vitesse optimale pour l'usinage de précision ?
Vitesse de broche appropriée
La solution à ces problèmes est de réduire la vitesse dans les lieux d'enlèvement de matière important, d'abaissement de la fraise, etc. tout en maintenant une vitesse élevée de l'ensemble du programme. Ainsi, un effet intégral du HSM est obtenu - une réduction du temps machine due à l'intensification des conditions de coupe, une simplification générale du processus de production et une augmentation de la qualité du traitement.
Dans ces cas, la fraise est abaissée en spirale ou en zigzag. Dans de tels endroits, il est également nécessaire de réduire la vitesse pour éviter la casse de l'outil. La solution à ces problèmes est de réduire la vitesse dans les lieux d'enlèvement de matière important, d'abaissement de la fraise, etc. tout en maintenant une vitesse élevée de l'ensemble du programme.
Ainsi, un effet intégral du HSM est obtenu - une réduction du temps machine due à l'intensification des conditions de coupe, une simplification générale du processus de production et une augmentation de la qualité du traitement. Dans ces cas, la fraise est abaissée en spirale ou en zigzag. Dans de tels endroits, il est également nécessaire de réduire la vitesse afin d'éviter la casse de l'outil.
Cependant, cette dernière exigence devient de moins en moins pertinente avec l'avènement de nouveaux types de fraises en acier trempé, dont les fabricants préconisent de conserver la profondeur de coupe habituelle tout en respectant les autres exigences des HSM (pas fin notamment).
Caractéristiques du fraisage à grande vitesse
Avantages du fraisage à grande vitesse
Les principales difficultés du fraisage à grande vitesse dans le domaine du fraisage sont liées à l'organisation d'un enlèvement de matière uniforme et à l'uniformité des paramètres de coupe. Si vous augmentez l'avance de 5 à 10 fois, comme c'est le cas avec le fraisage à grande vitesse, la température des fraises n'augmente que légèrement.
La raison en est que la vitesse d'alimentation dépasse la vitesse de conduction thermique du matériau de base à couper. Le couteau «dépasse» la propagation de la chaleur, dont la majeure partie est éliminée avec des copeaux. La même chose peut être dite à propos de la fraise lors du tournage.
Avec la croissance des vitesses de traitement, les exigences pour l'outillage utilisé dans le fonctionnement de l'équipement augmentent également. Ceci est particulièrement important pour le fraisage. Dans l'usinage à grande vitesse, la réduction du faux-rond à quelques microns multiplie par plusieurs la durée de vie des plaquettes de coupe. Ainsi, pour le traitement à grande vitesse, des mandrins thermiques modernes, des mandrins hydrauliques et des mandrins équilibrés (pinces) sont produits qui vous permettent de travailler à des vitesses allant jusqu'à 100,000 XNUMX tr/min.
Habituellement, HSM est effectué dans la plage supercritique des vibrations, car partout à des vitesses de rotation aussi élevées, qui sont utilisées dans le fraisage à grande vitesse, les fréquences de résonance de la pièce, de l'outil et des composants de la machine sont considérablement dépassées.
Une caractéristique de fraisage à grande vitesse est la nécessité de n'utiliser que des broches d'outils spéciales à grande vitesse requises pour une vitesse de rotation aussi élevée, de sorte que seuls des outils de petit diamètre, de 15 à 20 mm, peuvent être utilisés pour HSM.
Exigences d'équipement
Pour une application réussie du HSS, tous les composants de l'équipement (machine, outil, fixation de la pièce, système informatique CNC, programme de contrôle) doivent fonctionner correctement et sans défaillance. La même exigence s'applique aux qualifications du personnel de service. Si au moins un composant s'avère être un «maillon faible», cela entraînera non seulement des dommages à la pièce, mais également la défaillance d'équipements coûteux.
Considérez les exigences pour chaque composant du système séparément :
- La machine-outil doit maintenir une vitesse d'environ 12 à 25 XNUMX tr/min et disposer également d'un système de refroidissement de broche fiable. Tous les composants de la machine doivent avoir une rigidité élevée et la capacité de maintenir un régime thermique stable.
- Outil de coupe - doit avoir une durabilité et une résistance accrues. En règle générale, les fabricants modernes produisent des modèles spéciaux de fraises pour la coupe à grande vitesse et indiquent les conditions de coupe recommandées pour celles-ci.
- L'outil auxiliaire doit être strictement dans les tolérances car les moindres écarts de dimensions à grande vitesse provoquent des battements dont l'énergie de vibration est proportionnelle aux efforts de coupe ! Par conséquent, des mandrins spécialement équilibrés ou des pinces à fretter doivent être utilisés pour monter les fraises.
Conditions de fraisage pour éviter les vibrations dans l'usinage de précision à grande vitesse
Compte tenu de l'importance d'éviter les vibrations lors de l'UGV, pour chaque combinaison pièce-outil, les conditions d'usinage idéales ne peuvent être trouvées qu'expérimentalement. La meilleure durée de vie de l'outil a été constatée lors du remplacement du refroidissement par eau par un système de soufflage à jet d'air pour la fraise.
Comme mentionné ci-dessus, dans HSC, le flux de chaleur principal est retiré des puces. Par conséquent, la capacité du système de refroidissement à éliminer les copeaux de la zone de coupe aura un impact significatif sur la finition de surface et la résistance à l'usure de l'outil de coupe.
Ce qui a été dit ci-dessus s'applique entièrement à la partie mécanique, c'est-à-dire à la machine et aux outils. Cependant, les composants électroniques et la partie logicielle n'ont pas moins d'impact sur la qualité des produits lors de HSM.
Système CNC - doit avoir une marge de vitesse, y compris être capable de "anticiper" et de calculer à l'avance (à une vitesse d'environ 100-200 images par seconde) le mouvement afin de ralentir l'outil à temps avant le virage et puis accélérez à nouveau - jusqu'au prochain "tour" de la trajectoire de la fraise.
Résumé
Il convient de noter que l'introduction d'algorithmes de mouvement de fraise ajustés avec précision dans la pratique de l'usinage à basse vitesse «ordinaire» améliore considérablement la qualité des produits fabriqués. C'est pourquoi une attention constante est portée à l'amélioration de l'usinage pour améliorer le processus de traitement et libérer plus pleinement le potentiel des équipements CNC modernes.
Si vous avez besoin de Service d'usinage CNC, n'hésitez pas à nous contacter, notre ingénieur a de nombreuses années d'expérience dans ce domaine. Et nous sommes en mesure de fournir des pièces haute tolérance à des prix abordables.
0 Commentaires