fraisage CNC

Le sens général de l'usinabilité fait référence à la facilité ou à la difficulté du matériau à usiner. Le matériau hautement usinable nécessite moins de puissance pour effectuer l'usinage et ne se déforme pas lors de l'exécution de Opération d'usinage CNC. D'autre part, la faible usinabilité de la pièce est difficile à manipuler dans la forme souhaitée. Cela nécessite plus de puissance et peut affecter le outils de coupe.

Cet article discutera brièvement usinabilité, facteurs affectant, mesure, amélioration de l'usinabilité et sa relation avec l'usinage CNC.

Qu'est-ce que l'usinabilité?

Dans le approche de fabrication soustractive, la matière doit être retirée de la pièce pour créer la pièce souhaitée. L'usinabilité du matériau est la mesure de la facilité avec laquelle il peut retirer le matériau pendant les opérations d'usinage, telles que le fraisage, le tournage, le perçage et autres.

L'usinabilité d'un matériau dépend de ses propriétés physiques, mécaniques et chimiques. Certaines propriétés importantes du matériau qui influencent l'usinabilité sont dureté, élasticité, résistance mécanique, écrouissage, dilatation thermique et conductivité thermique.

Qu'un matériau soit en métal, en alliage, en plastique, en céramique ou en fibre, son usinabilité est déterminée par ses caractéristiques et les conditions d'usinage. Cependant, les opérateurs d'usinage peuvent ressentir l'usinabilité de la pièce à partir des résultats d'usinage. Le matériau avec une bonne usinabilité produit usure minimale des outils de coupe, finition de surface lisse, nécessite moins de temps et peut être maintenue avec des tolérances serrées.

Facteurs affectant l'usinabilité des martiaux ?

Il existe différentes propriétés physiques et mécaniques qui affectent l'usinabilité du matériau. Discutons-en en détail.

• Dureté

Le principal facteur influençant l'usinabilité d'un matériau est sa dureté. La dureté élevée de la pièce est généralement considérée comme difficile à traiter avec des opérations d'usinage.

La dureté de tout matériau décrit la difficulté à déformer la pièce. De plus, la dureté suggère également la structure interne compacte du matériau (structure cristalline et joints de grains). La structure interne compacte du matériau dur met l'outil d'usinage au défi d'enlever le matériau et nécessite une force élevée.

• Propriétés thermiques

L'usinage de chaque matériau crée de la chaleur. Par exemple, les métaux et alliages génèrent des températures aussi élevées que 800 à 900 degrés. Les dents de l'outil de coupe entrent en contact et quittent continuellement la pièce. Si la pièce a une faible conductivité thermique, les copeaux n'absorberont pas beaucoup de chaleur et l'outil sera soumis à une charge thermique, ce qui peut affecter l'usinabilité.

• Durcissement au travail

Le durcissement est le procédé de traitement thermique des métaux et alliages, qui consiste à chauffer le matériau à un niveau spécifique suivi d'un processus de refroidissement. Il augmente la dureté du matériau. Fondamentalement, l'écrouissage rend le processus d'usinage plus difficile en raison de l'augmentation de la dureté. Ainsi, il est recommandé de procéder à la trempe après la fin de l'usinage.

Usinabilité et usinage CNC

Usinage CNC de matériaux durs

Usinage CNC est compatible avec de nombreux matériaux, notamment le métal et le plastique, ainsi qu'avec des matériaux courants tels que les métaux, les alliages, les plastiques, les composites, les fibres, le bois et bien d'autres encore. L'usinabilité CNC de chaque matériau est différente en raison de ses propriétés et conditions d'usinage uniques.

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• Matériau de l'outil et géométrie

Le matériau de l'outil affecte également l'usinabilité de la pièce. La sélection des outils doit être basée sur les propriétés physiques et mécaniques du matériau de la pièce. La dureté et la résistance à l'usure sont deux facteurs importants pour le matériau de l'outil de coupe qui doit être plus haut que la pièce à usiner. Par exemple, l'outil en carbure surmonte la dureté de l'acier au carbone et offre l'usinabilité requise.

La géométrie de l'outil de coupe influence également l'usinabilité de la pièce. Par exemple, un angle spécifique est requis pour faire face à l'opération.

• Vitesse d'avance

La vitesse d'avance affecte également la facilité d'usinage de la pièce complexe. L'avance est directement proportionnelle à l'usinabilité. Le matériau hautement usinable peut être traité avec une vitesse d'avance élevée, tandis que le matériau à faible usinabilité peut être usiné avec précision avec une faible vitesse d'avance.

Par exemple, l'aluminium est plus usinable que les alliages d'acier, donc une vitesse d'avance élevée est préférable pour l'aluminium. La vitesse d'avance de l'aluminium dans l'usinage CNC varie de 0.004 à 0.012 pouce/dent, tandis que l'alliage d'acier (300-400 Brinell) est usiné dans une plage de 0.0015 à 0.004 pouce/dent (VITESSES ET AVANCES).

• Vitesse de coupe

La vitesse de coupe et l'usinabilité d'un matériau sont étroitement liées. La force de coupe est ajustée dans l'opération d'usinage CNC en fonction de l'usinabilité de la pièce. La vitesse de coupe plus élevée peut endommager l'outil pour la pièce à usiner faible. La faible vitesse de coupe est préférable pour une pièce à faible usinabilité.

• Profondeur de coupe

Une profondeur de coupe élevée dans une pièce à faible usinabilité est assez difficile en termes de précision, finition de surface, et l'usure de l'outil. Cependant, le matériau hautement usinable peut être usiné facilement avec une grande profondeur de coupe. La dureté est la principale raison derrière cela; la structure interne compacte en matériau dur résiste à l'effort de coupe de l'outil d'usinage.

• La rigidité de la machine CNC

La capacité et la rigidité de la machine CNC affectent également l'usinabilité de la pièce. La facilité d'usinage d'une pièce dépend de la rigidité de la machine. La rigidité de la machine comprend le serrage des vis, le mécanisme de serrage, la qualité du roulement, le poids et la dureté de la machine.

Comment mesurer l'usinabilité d'un matériau ?

L'usinabilité est un caractère matériel très compliqué qui repose sur différents facteurs et est difficile à quantifier en chiffres. De plus, l'usinabilité d'une même pièce peut être différente en fonction de le type d'usinage, comme le fraisage, le tournage, le perçage, etc.

Un indice d'usinabilité est une approche populaire pour quantifier l'usinabilité des matériaux. Il est utilisé dans la fabrication pour comparer l'usinabilité de différents matériaux.

Indice d'usinabilité (I, %) = Vi/Vs × 100

Vi représente la vitesse de coupe du métal pendant un temps spécifié et Vs représente la vitesse de coupe de l'acier standard pendant un temps limité (Qu'est-ce que l'indice d'usinabilité ? Critères pris en compte pour évaluer l'usinabilité ? 2018).
La quantification relative de l'usinabilité du matériau se fait en faisant varier uniquement la vitesse de coupe. Toutes les autres variables, telles que le matériau de l'outil, la géométrie et la vitesse d'avance, restent inchangées. Si vous souhaitez connaître l'indice d'usinabilité de n'importe quel matériau, il existe un calculateur d'indice d'usinabilité en ligne.

Usinabilité de certains matériaux CNC populaires (Zeng, 2007)

Comment augmenter l'usinabilité des matériaux ?

L'amélioration de l'usinabilité consiste à modifier les propriétés physiques et mécaniques fixes pour la rendre plus usinable que l'état normal.
Il existe trois façons principales d'augmenter l'usinabilité : ajout d'additifs, traitement thermique et contrôle des variables opérationnelles.

Usinabilité de certains matériaux CNC populaires

Vue d'ensemble matériau commun dans les projets d'usinage CNC comprend l'acier, l'aluminium, le cuivre, le thermoplastique, les composites et les plastiques. Discutons de l'usinabilité de ces matériaux.

• Acier

L'usinabilité de l'acier dépend de la teneur en carbone puisqu'elle est directement associée à la dureté de l'acier. L'acier à haute teneur en carbone est difficile à usiner et nécessite des outils en carbure très rigides. Cependant, les aciers à faible teneur en carbone sont toujours difficiles car ils adhèrent aux outils de coupe.

• Inox

L'acier inoxydable n'est pas facile à travailler avec des machines CNC. La dureté et la gomme rendent la tâche difficile. La meilleure idée pour le rendre hautement usinable est de le durcir légèrement avec un traitement thermique.

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• Aluminium

Depuis que aluminium et ses alliages ont une dureté inférieure à celle de l'acier, ils sont hautement usinables avec des opérations d'usinage CNC. Des vitesses de coupe élevées avec un angle de coupe et de dépouille large sont conseillées pour un résultat de qualité.

• Copper

Le cuivre présente une usinabilité élevée par rapport à l'acier et inférieure à l'aluminium. Il peut être usiné avec précision avec une CNC avec une vitesse de coupe moyenne.

• Les matières plastiques

Les plastiques n'ont pas beaucoup de ténacité, mais l'effet thermique rend difficile l'usinage avec la technologie CNC. La chaleur générée lors de l'usinage peut faire fondre les plastiques localement, ce qui réduit la durée de vie de l'outil.

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• Composites

Composites ont le moins d'usinabilité en raison de leur mauvaise conductivité thermique et de leur rigidité. L'usinage CNC des composites nécessite des outils spéciaux et une attention particulière pour les opérations.

Conclusion

L'usinabilité est la facilité ou la difficulté de manipuler le matériau dans la forme souhaitée par une approche de fabrication soustractive. C'est l'un des facteurs importants à prendre en compte avant de se lancer dans une opération d'usinage CNC. Il est essentiel de fixer les variables d'usinage CNC, telles que la vitesse de coupe, la profondeur de coupe, la vitesse d'avance et le mécanisme de serrage, en fonction du niveau d'usinabilité de la pièce pour obtenir le meilleur résultat.

Analyser la fonctionnalité de la pièce en fonction de l'usinabilité de la matière première est un processus assez compliqué. Il y a plusieurs facteurs à considérer pour optimiser l'usinabilité et obtenir un résultat précis - mais ne vous inquiétez pas ! Prolean est le principal fournisseur de services de fabrication à la demande pour Projets d'usinage CNC. Nous tenons compte de l'usinabilité et d'autres facteurs divers dans la création de pièces de qualité et précises pour vous.

Questions Fréquemment Posées

Qu'entend-on par usinabilité ?

L'usinabilité de tout matériau fait référence à la facilité avec laquelle il peut être façonné dans la forme requise par des opérations d'usinage.

Quelles propriétés d'un matériau influencent son usinabilité ?

Plusieurs variables affectent l'usinabilité d'un matériau, telles que la dureté, la résistance mécanique, l'élasticité, la conductivité thermique et l'écrouissage. Les autres variables comprennent les conditions de fonctionnement, le matériau de l'outil et le type d'opération d'usinage.

Comment puis-je augmenter l'usinabilité de n'importe quel matériau ?

Vous pouvez augmenter l'usinabilité d'un matériau en ajoutant d'autres composés, tels que le plomb et le soufre. De plus, le traitement thermique et l'optimisation des variables de fonctionnement sont les deux autres approches.

Comment l'usinabilité du matériau et l'usinage CNC sont-ils liés ?

Alors que les matériaux à faible usinabilité sont difficiles à travailler et nécessitent plusieurs considérations pour l'usinage CNC, les matériaux à haute usinabilité sont facilement compatibles et créent des pièces précises.

Bibliographie

(nd). VITESSES ET AVANCES. de https://mae.ufl.edu/.

(2018). Qu'est-ce que l'indice d'usinabilité ? Critères pris en compte pour évaluer l'usinabilité ? de https://www.mecholic.com/.

En ligneZeng, J. (2007). DÉTERMINATION DE L'USINABILITE ET DES PROPRIÉTÉS DE COUPE ABRASIVE DANS LA COUPE AWJ. ÉTUDIANT SÉMANTIQUE.