Que sont les défauts d’usinage ? Et comment réparer les défauts d’usinage ?

« L'usinage CNC est une technique précise et contrôlée automatiquement pour fabriquer des prototypes en volumes moyens à volumineux. Malgré sa précision, des erreurs y sont toujours associées. Les fabricants de produits doivent connaître leurs raisons et les mesures préventives pour éviter ces erreurs et obtenir les résultats souhaités. 

Les processus d'usinage CNC, cependant, sont précis et exacts, mais ils peuvent conduire à des résultats inexacts s'ils ne sont pas utilisés correctement en raison de l'usure des outils et de la formation de copeaux. Ainsi, des techniques innovantes comme le processus de fractionnement ou le processus de gaufrage joue un rôle essentiel. Ces techniques avancées permettent d'éviter ou de prévenir ces défauts de grignotage, usure des outils, et déchirer, ainsi que défauts de gaufrage. Dans certains cas, le processus de coupe apparaît également plus utile pour éliminer ces défauts impactant la qualité. 

Les usines d'usinage CNC de haute précision créent des pièces ou des produits parfaits à partir de pièces. Parfois, cela apparaît comme un défi important en raison d'imperfections du processus ou défauts d'usinage CNC. Ces défis ont été importants car ils ont aidé les opérateurs à apprendre et à améliorer leurs méthodes pour obtenir les meilleurs résultats. L'identification et l'analyse des défauts d'usinage CNC sont toujours utiles, car cela contribuera à améliorer les futures opérations d'usinage.

Prolean Tech est l'une des principales usines d'usinage CNC à la demande en Chine. Forts de leur expérience de plus d’une décennie, ils ont fourni des informations précieuses sur les causes et les solutions aux défauts d’usinage. Cet article de blog fournit des informations précieuses sur les défauts d'usinage CNC, leurs impacts sur les produits et des solutions à ces problèmes potentiels, notamment défauts d'emboutissage profond. 

Que sont les défauts d’usinage CNC ?

Liste des défauts d'usinage courants

Les défauts d'usinage CNC sont des irrégularités ou des défaillances dans les produits finaux qui peuvent être attribuées au processus d'usinage. Ces imperfections peuvent apparaître sous la forme d'une bosse, d'une égratignure ou de tout autre dommage physique sur la pièce, d'inexactitudes dimensionnelles, d'une mauvaise finition de surface, de défauts dans le matériau, d'outils de coupe cassés et de machines défectueuses. Ces défauts peuvent poser plusieurs problèmes dans les pièces usinées finales, tels que des imprécisions dimensionnelles, une mauvaise qualité de surface et des températures élevées.

Divers facteurs peuvent conduire à des défauts d'usinage pendant le processus de découpe, notamment les suivants : Écailles, bavures, bavures, écailles et bords accumulés. Il s'agit de défauts typiques associés à l'usinage du métal et que l'on retrouve dans tous les types de machines-outils et de méthodes de traitement, tels que les centres d'usinage, les tours CNC et les tours automatiques.

Défauts d'usinage courants

Discutons de quelques défauts d'usinage courants.

Surcoupe des pièces

Causes:

• La flexion des outils est due à une faible rigidité de l'outil, à une grande longueur ou à un petit diamètre de l'outil.
• Cela peut être dû à une erreur de l’opérateur ou à une mauvaise manipulation des aliments.
• Surépaisseur de coupe incohérente (par exemple, 0, 5 sur les surfaces latérales incurvées, 0, 15 sur le fond).
• Certains paramètres de coupe courants susceptibles d'être mal définis incluent la tolérance, qui est réglée sur une valeur trop serrée, et la vitesse de broche, qui est réglée sur une valeur très élevée.

améliorations:

• Sélection des outils : Pour augmenter la stabilité et la résistance, il est essentiel de sélectionner des outils grands et courts.
• Programme de chanfreinage : Pour obtenir une tolérance uniforme, il est recommandé d'utiliser un programme de chanfreinage, qui permettra l'enlèvement uniforme de la matière sur les surfaces latérales et inférieures.
• Ajustement des paramètres de coupe : Arrondissez soigneusement les coins avec de grandes tolérances et ajustez les paramètres de coupe avec précaution.
• Fonction de vitesse de la machine (SF) : essayez d'utiliser la fonction SF de la machine, qui permet aux opérateurs d'ajuster la vitesse de l'opération de coupe pour de meilleurs résultats et une meilleure précision.

Problèmes de centrage

Centrage des machines

Causes:

• Les problèmes de centrage peuvent être dus à des erreurs de l’opérateur et au centrage manuel des lentilles.
• Les bavures ou les surfaces inégales sur les surfaces du moule entraînent également des problèmes de centrage.
• Habituellement, les tiges de centrage magnétiques conduisent parfois à des conceptions de pièces imprécises.
• Ces problèmes peuvent également survenir en raison des côtés non verticaux des moules.

améliorations:

• Vérifiez manuellement le centrage et assurez-vous que les points ont les mêmes hauteurs et que les points sont utilisés. 
• Essayez d'éliminer les bords ou les coins tranchants en utilisant du remplissage ou des huiles pour nettoyer le moule. 
• Avant le deuxième lot de tiges de centrage, essayez de les démagnétiser. Pour cela, vous pouvez utiliser des matériaux non magnétiques comme des tiges de céramique.
• Vérifiez verticalement votre moule : La verticalité du moule doit être vérifiée à l’aide d’un indicateur à cadran. S'il y a des écarts importants, parlez-en à un installateur pour les rectifier immédiatement.

Problèmes de configuration des outils

Causes:

• Le réglage manuel des outils est l’une des principales causes d’erreurs de l’opérateur lors du fonctionnement de la machine.
• Serrage inapproprié de l'outil.
• L'info-bulle du coupe-mouches n'est pas assez précise.
• Différences entre les couteaux R, les couteaux à fond plat et les couteaux à mouche.

améliorations:

• Opérations manuelles cohérentes : répétez le réglage manuel de l'outil et faites-le correctement et avec précision.
• Nettoyer la pince à outils : Il est recommandé de nettoyer la pince à outils à l'aide d'un pistolet à air ou d'un chiffon avant de fixer l'outil à sa place.
• Mesure précise : pour obtenir une haute précision, utilisez une seule pointe de coupe sur le coupe-vol pour mesurer la tige de l'outil ou la surface de base.
• Programme de réglage d'outils séparé : créez un programme de réglage d'outils distinct pour résoudre ces problèmes liés aux variations entre les différents types de fraises, y compris les fraises en R, les fraises à fond plat et les fraises à mouche.

Crash CNC – Programmation

Causes:

• Si la hauteur de sécurité n'est pas correctement réglée, l'outil peut entrer en collision avec la pièce lors d'une avance rapide (G00).
• L'outil utilisé ne correspond pas à celui décrit dans la fiche programme.
• La longueur de l'outil (longueur de la lame) n'est pas alignée avec la profondeur d'usinage indiquée sur la fiche programme.
• Les valeurs de profondeur dans l'axe Z mentionnées sur la fiche programme ne correspondent pas aux mesures réelles.
• Certaines des erreurs qui peuvent survenir incluent : paramètres de coordonnées incorrects lors de la programmation.

améliorations:

• Assurez-vous que la hauteur de sécurité est réglée au-dessus du point le plus élevé de la pièce à travailler.
• Assurez-vous que l'outil mentionné sur la fiche du programme est bien l'outil prévu qui a été utilisé.
• Enregistrez correctement la longueur de l'outil et la longueur de la lame et assurez-vous que la profondeur d'usinage réelle est mesurée.
• Vérifiez soigneusement les mesures de l'axe Z et assurez-vous que les valeurs saisies dans la feuille de programme sont correctes.

Crash CNC - Erreurs de l'opérateur

Causes:

• Le réglage de la profondeur de l'axe Z de l'outil n'est pas correct.
• Certaines erreurs incluent des numéros de centrage et d'opération, comme le fait de ne pas prendre en compte le rayon de l'outil.
• Perdre le dé, le laisser tomber ou l'enlever en cours de lancer (par exemple, lancer un dé D10 alors qu'un D4 était nécessaire).
• Faire une mauvaise sélection (par exemple, sélectionner A9. NC au lieu de A7. NC).
• Rotation incorrecte du volant ou rotation dans le mauvais sens. Par exemple, une mauvaise pression lors d'une avance manuelle rapide (X au lieu de -X).

améliorations:

• Réglez très soigneusement la position de l'outil sur l'axe Z (bas, haut, surface divisée, etc.).
• Vérifiez également les exigences de centrage et d’opérations.
• Gardez l'alignement de l'outil correct pour la feuille de programme avant de la réparer.
• Les programmes doivent être exécutés dans le bon ordre.
• Améliorer le niveau de manipulation manuelle des machines.
• Soulevez l'axe Z au-dessus de la pièce, puis déplacez-le manuellement.

Précision dans les zones courbes lisses

Causes:

• Si vous obtenez des surfaces rugueuses sur des pièces courbes, voici pourquoi : - Si vous obtenez des surfaces rugueuses sur des pièces courbes, voici pourquoi :
• Configuration de mauvais paramètres de coupe tels que l'angle de l'outil et la vitesse.
• L'utilisation d'outils émoussés et inefficaces pendant une longue période dans le processus.
• Lorsque les outils dépassent ou ont trop d’espace, des problèmes surviennent.
• À d’autres moments, nous ne nettoyons pas correctement les copeaux ou n’appliquons pas l’huile correctement.
• La façon dont nous avons réglé la machine pour couper peut également avoir un impact sur le niveau de douceur.
• Il peut y avoir des aspérités sur la pièce sous forme de bavures (petites zones rugueuses).

améliorations:

• Il est préférable de définir des paramètres de coupe plus appropriés pour des courbes plus douces.
• Conservez les outils tranchants et remplacez-les lorsqu'ils deviennent émoussés.
• Les outils doivent être courts et aussi ajustés que possible pour réduire l'espace supplémentaire.
• L'ajustement des vitesses de coupe et du type d'outils utilisés est également important pour obtenir les meilleurs résultats.
• Éliminer les copeaux, expulser l'air et appliquer l'huile correctement.
• Apprenez à la machine à couper de manière à créer des courbes douces.

Gérer une pression de coupe élevée

Une pression de coupe élevée est la force exercée sur l'outil de coupe pendant l'usinage. Cela se produit lorsque l'outil est en contact avec la pièce et que le matériau est coupé ou usiné. Cette pression est déterminée par la géométrie de l'outil, les paramètres de coupe, les caractéristiques du matériau et l'environnement d'usinage. Une pression de coupe élevée est associée à des problèmes tels que l'usure des outils, la stabilité de la machine, une consommation d'énergie élevée et la déformation de la pièce.

Comment le gérer ? 

• Ajustez la vitesse de coupe, la profondeur et l'avance pour minimiser la pression tout en maintenant la productivité.
• Utilisez des liquides de coupe ou des liquides de refroidissement pour contrôler la chaleur, minimiser l'usure des outils et prolonger la durée de vie des outils.
• Introduire de nouvelles technologies telles que le fraisage trochoïdal pour réduire les forces de coupe et augmenter le taux de production.

Variation ou irrégularités dans la finition de surface

Rugosité de surface

Le maintien de la finition de surface dans le fraisage CNC est essentiel à la création de pièces de qualité, car il s'agit d'un aspect essentiel du produit final. Cependant, certains facteurs peuvent entraîner des variations de l'état de surface au cours du processus d'usinage.

Un problème courant est le broutage causé par les vibrations de la machine ou de la fraise. Cela peut se produire lors de l'utilisation d'un outil émoussé, ce qui conduit l'outil à couper une grande quantité de matériau avant que les copeaux ne soient retirés, ce qui entraîne une mauvaise finition de surface.

Un autre facteur est le type de stratégie de fraisage CNC utilisée. Le fraisage en montée, où l'outil entre dans la pièce avec un coup et en sort lentement, aboutit généralement à une meilleure finition de surface. Cependant, le fraisage conventionnel, dans lequel l'outil tourne dans le sens opposé à l'avance, a tendance à abîmer les surfaces finies et à affecter la finition de surface finale.

La sélection et l'application des liquides de refroidissement contribuent également au processus. L’utilisation de liquides de refroidissement et de lubrifiants appropriés peut aider à éviter la surchauffe et à améliorer la qualité de la surface. En revanche, si le refroidissement est insuffisant, l’outil s’use plus rapidement et l’état de surface de la pièce n’est pas aussi lisse.

Pour surmonter différents problèmes d'état de surface, il est important de maintenir les outils de coupe en bon état, de sélectionner la bonne technique de fraisage en fonction de l'état de surface requis et d'utiliser correctement le liquide de refroidissement pendant l'usinage. Grâce à ces solutions, les opérations de fraisage CNC peuvent obtenir de meilleures finitions de surface des pièces.

Usure ou marques d'outils

Fissure métallique

Dans l'usinage CNC, les marques d'outils dictent les lignes ou crêtes visibles laissées sur la surface usinée en raison d'un contact imprécis entre l'outil de coupe et la pièce. Ces marques peuvent apparaître pour plusieurs raisons :

• Sélection d'outil incorrecte : des marques d'outil peuvent apparaître en raison de paramètres de coupe élevés, d'une sélection d'outil inappropriée ou d'une utilisation défectueuse du matériau.
• Vibrations de la machine : les conditions et la configuration à l'intérieur de la machine peuvent provoquer ces vibrations, qui entraînent des marques sur la surface.
• Stratégie d'entrée et de sortie de l'outil : il est important de considérer la manière dont l'outil entre en contact avec la pièce et la façon dont il sort pendant le processus d'usinage, car ces aspects peuvent affecter les marques laissées.

améliorations:

• Optimisez les paramètres de coupe : réduisez la pression avec laquelle l'outil est appliqué et réglez davantage la vitesse de l'outil pour réduire les marques laissées.
• Choisissez les bons outils : utilisez des outils avec les bonnes géométries et les bons revêtements qui ne rayeront pas facilement la surface.
• Mettre en œuvre les opérations de finition : comme dernière étape, un meulage ou un polissage est appliqué pour éliminer les marques d'outils restantes et améliorer la finition générale de la surface.

Problèmes de délaminage

Les matériaux stratifiés peuvent se délaminer lors de l'usinage CNC. Cela signifie que les couches peuvent se séparer ou se décoller de la surface.

Cause:

• Forces de coupe élevées ou vitesses d'avance élevées pendant le processus d'usinage.
• Matériaux stratifiés de mauvaise qualité ou nécessitant un collage plus adéquat.
• Manque de choix approprié d’outils ou utilisation d’outils émoussés.
• Un serrage ou un support insuffisant peut provoquer des vibrations ou des mouvements.

améliorations:

• Minimisez les forces de coupe et sélectionnez les vitesses d’avance appropriées.
• Utilisez des matériaux stratifiés bien délimités.
• Sélectionnez des outils et instruments de coupe fins pour les matériaux stratifiés.
• Assurer un support et un serrage adéquats pour réduire les vibrations et les mouvements.

Alternatives à la technique d'usinage CNC et leurs défauts respectifs

Cependant, l’usinage CNC est plus précis que les processus traditionnels de fabrication de pièces. Diverses techniques alternatives sont utilisées, telles que le moulage par injection et le moulage de métal. Même si ces méthodes conventionnelles sont très populaires pour la production en grand volume en raison de leur rentabilité. Mais ils présentent également des lacunes au cours du processus. Discutons de leurs défauts correspondants.

Quelques exemples de défauts de soudure comprendre;

• Porosité
• Chevauchement
• Formation d'éclaboussures
• Fissures
• Contre-dépouilles

De même, des exemples de défauts de moulage comprendre;

• Runouts
• Gauchissement
• Pénétration du métal
• Inclusion de scories
• Larmes chaudes

De plus, le moulage par injection est rentable pour les grandes séries, mais les risques et les imprécisions existent. Quelques défauts de moulage par injection comprendre; 

• plans courts
• vides sous vide
• Lignes de flux
• Jetting
• délaminage superficiel
• marques d'évier, etc. 

À retenir

• Bien que l’usinage CNC soit une technique informatisée, il ne peut pas être précis à 100 % en permanence, car des imprécisions existent encore. Ces machines peuvent être soumises à des défauts en termes d'usure des outils, de casse, d'effets de grignotage, etc., qui peuvent avoir un impact sur la résistance et la qualité du produit final.
• Pour éliminer ou rectifier ces conséquences, envisagez le processus d'usinage, les outils et le matériau de la pièce appropriés pour des résultats optimaux.
• Il est impératif de comprendre la relation entre l'outil et le matériau usiné pour identifier les défauts associés qui peuvent apparaître, et ainsi contribuer à minimiser ces défauts afin d'économiser des coûts supplémentaires sur les projets. 
• De plus, il est crucial de surveiller régulièrement l'efficacité des machines et des réajustements sont nécessaires pour améliorer la qualité des pièces lors de l'usinage CNC.

Questions Fréquentes Posées

T1. Quels sont les problèmes les plus fréquemment observés dans l’usinage CNC ?

Certains défauts courants sont la rugosité de la surface, l’usure des outils, les inexactitudes dimensionnelles, les marques de broutage et une mauvaise finition de surface.

Q2. Quels sont les moyens d’identifier les défauts dans les processus d’usinage CNC ?

Certains des moyens qui peuvent être utilisés pour identifier les défauts comprennent : inspection visuelle, mesure des dimensions à l'aide d'outils appropriés, test de rugosité de surface à l'aide d'instruments de métrologie et surveillance des caractéristiques de la machine pour détecter tout signe d'anomalie.

Q3. Exemples de Défauts de découpe laser. 

La découpe CNC, bien que plus précise pour fournir des coupes lisses et de haute qualité et des pièces façonnées, comporte des risques potentiels. Certains défauts de découpe laser incluent la déviation de la saignée, les scories et les variations.