L'usinage à grande vitesse : Qu'est-ce que c'est et comment l'utiliser ?

Qu'est-ce que l'usinage à grande vitesse ? Il permet d'obtenir un taux d'enlèvement de métal élevé en combinant des passes de fraisage plus légères avec des vitesses de broche et des vitesses d'avance élevées.

L'usinage à grande vitesse réduit le temps de cycle, prolonge la durée de vie des outils et augmente la productivité de l'atelier.

Si vous êtes prêt à lancer une opération d'usinage à grande vitesse dans votre atelier, voici quelques éléments à prendre en compte.

Qu'est-ce que l'usinage à grande vitesse ? 

Dans les années 1920, l'inventeur allemand Carl Salmon a observé que la quantité maximale de chaleur générée à l'interface de l'outil de coupe et de la pièce à usiner se produisait à une vitesse de broche critique spécifiée pour un métal donné utilisé dans la pièce à usiner. Cette constatation a conduit au développement de l'usinage à grande vitesse.

L'usinage à grande vitesse est une procédure qui consiste à effectuer des coupes très rapides, mais aussi très légères et à faible pression ; il est utilisé pour fabriquer des moules complexes. noyau et cavité les géométries et les composants structurels dans les secteur aérospatial. L'augmentation des taux d'enlèvement de matière résulte directement de la vitesse à laquelle ces coupes sont effectuées.

Est-ce bénéfique ? 

C'est certain ! En effet, l'adoption de l'usinage à grande vitesse présente un avantage notable : elle augmente la longévité des équipements en soumettant la machine et l'outil de coupe à des contraintes nettement moindres. En raison de la vitesse et de l'avance plus élevées utilisées pour l'usinage, le matériau subit une coupe rapide, ce qui entraîne un transfert de chaleur minimal au cours de l'opération. Cela réduit les émissions de l'atelier tout en diminuant les délais d'exécution (puisque moins de temps est nécessaire pour le refroidissement et le durcissement).

L'usinage à grande vitesse :

HSM est une collection de techniques dans une variété d'applications. Ces collections de techniques sont simples et extrêmement utiles pour l'exécution de n'importe quel processus.

Voici quelques-unes des principales techniques d'usinage à grande vitesse :

1. Fraisage et usinage trochoïdal

Cette technique de fraisage CNC permet de fraiser des évidements profonds, des cavités étroites et des rainures. L'usinage trochoïdal est une bonne méthode pour rainurer des matériaux inhabituels et difficiles à usiner, tels que le titane et l'Inconel.

Voici les principaux avantages de l'usinage trochoïdal :

• Durée du cycle réduction
• Capacité à utiliser des outils à cannelures multiples
• Augmentation de l'enlèvement de matière Amélioration de la durée de vie de l'outil Impact de l'amincissement des copeaux
• Limiter le nombre de passages axiaux.
• Capacités de fonctionnement à grande vitesse
• Maintenir des taux d'alimentation constants.

2. Le plongeon à l'état brut

Cet usinage est une forme de CAM Le parcours de l'outil est programmé manuellement. C'est en quelque sorte l'arme secrète qui vous sauvera la mise. Les deux principales caractéristiques de l'ébauche en plongée sont les suivantes :

• Changer les pressions du plan XY en forces axiales Z- haut et bas pour une coupe plus rigide.
• Grâce à ses forets torsadés, il peut enlever plus de matière qu'un foret en bout.

Aujourd'hui, lorsque les poches profondes génèrent une plus grande déviation de l'outil, l'ébauche ou le fraisage en plongée est idéal. Le fraisage en plongée vous permet d'ébaucher des machines obsolètes dans l'atelier.

3. Marches sur le côté

Cette approche facilite la transition entre les trajectoires d'outils adjacents à des vitesses d'avance élevées. Elle se traduit généralement par une manœuvre d'enjambement vers la fin de la passe. À une vitesse d'avance élevée, les mouvements circulaires simples peuvent être plus nets. L'usinage de surface par lignes de balayage parallèles a été utilisé pour terminer la fabrication de modèles multi-surfaces au cours de la dernière décennie.

En outre, une simple trajectoire en boucle de l'outil, sous forme de torsions tranchantes entre les passages de balayage, constitue une solution efficace à une vitesse d'avance raisonnable.

Conseils de configuration pour l'usinage CNC à grande vitesse :

L'usinage CNC à grande vitesse est une procédure importante dans les domaines suivants Services d'usinage CNC parce qu'il peut usiner rapidement et correctement les pièces, augmentant ainsi l'efficacité du traitement correspondant.

Il existe de nombreuses différences entre les centres d'usinage CNC à grande vitesse et les centres d'usinage standard, notamment en ce qui concerne les broches, les magasins d'outils, outilsles systèmes CNC, etc. Les principales différences sont la vitesse de la broche et l'avance de coupe. Un centre d'usinage CNC standard à grande vitesse doit répondre aux spécifications standard.

Centre d'usinage CNC avec coupe d'alimentation à grande vitesse

Dans les machines-outils à commande numérique, l'augmentation de l'avance de coupe est comparable à l'amélioration de l'efficacité de l'usinage. C'est particulièrement vrai pour les centres d'usinage CNC à grande vitesse. Ils ont généralement une vitesse d'avance de coupe de 20 à 40 m/min. L'avance de coupe est, bien entendu, la plus rapide.

La maturation des moteurs linéaires a entraîné un saut qualitatif dans les centres d'usinage CNC à grande vitesse, améliorant l'efficacité et la précision de l'usinage dans toutes les directions. Le mode d'entraînement du moteur linéaire est un mode d'entraînement direct sans contact, avec peu de pièces mobiles et aucun problème de distorsion.

Cette technique a fait progresser la fabrication des machines-outils à un niveau qu'une vis à billes standard ne peut égaler. Le moteur linéaire présente d'excellentes caractéristiques d'accélération et de décélération ; l'accélération peut atteindre 2 g, soit 10 à 20 fois plus vite que le dispositif d'entraînement classique, et la vitesse d'avance est 4 à 5 fois plus rapide.

La broche spéciale supporte un centre d'usinage CNC à grande vitesse

La broche à grande vitesse du centre d'usinage à grande vitesse doit avoir une grande précision, une bonne rigidité, un fonctionnement stable et une faible déformation thermique. Dans les centres d'usinage, plusieurs types de broches sont plus courants : à courroie, à engrenage, à entraînement direct et électrique.

Les broches à entraînement direct et les broches électriques peuvent désormais être utilisées dans les centres d'usinage CNC à grande vitesse, mais les autres broches ne peuvent pas répondre aux exigences fondamentales en matière de vitesse. La vitesse de la broche ne peut être inférieure à 10000 tr/min. Seules les broches à entraînement direct et les broches électriques peuvent atteindre une vitesse aussi élevée.

Il faut également tenir compte du fait que la vitesse maximale d'une broche à couplage direct est inférieure à celle d'une broche électrique. La force de coupe d'une broche à couplage direct étant nettement supérieure à celle d'une broche électrique, la force de coupe d'une broche à couplage direct est bien plus importante que celle d'une broche électrique.

Centre d'usinage CNC - Outil à grande vitesse

L'outil du centre d'usinage CNC à grande vitesse est le matériau de l'outil d'un centre d'usinage CNC à grande vitesse, et non le type d'outil. Ces centres utilisent généralement des matériaux tels que le diamant polycristallin, le nitrure de bore cubique et des outils à revêtement dur. Un outil adéquat peut accélérer la vitesse de coupe au maximum.

Dans cette technologie, l'équilibre dynamique de la structure de l'outil devient crucial, en particulier pour les outils à manche long. Cet équilibre est essentiel pour éviter que la force centrifuge à grande vitesse ne provoque la rupture des porte-outils ou des lames dont la résistance à la flexion et à la rupture est insuffisante. Cette considération revêt une grande importance pour les centres d'usinage CNC à grande vitesse. Mettre l'opérateur en danger. Le système de porte-outil choisi influencera également la répétabilité du changement automatique d'outil et la rigidité de coupe de l'outil. Actuellement, le système de porte-outil est généralement un porte-outil simple face à cône 7:24. outil de serrage système de support.

Centre d'usinage CNC Système CNC à grande vitesse

Le système CNC du centre d'usinage CNC à grande vitesse a des exigences plus élevées que le système CNC ordinaire. Le système de commande numérique du centre d'usinage CNC à grande vitesse doit avoir la capacité de traitement des données la plus rapide et les attributs fonctionnels les plus élevés. Cela vaut pour les centres d'usinage CNC à grande vitesse à quatre ou cinq axes.

En outre, il est préférable d'utiliser un système de commande numérique doté d'un processeur 32 bits ou 64 bits. Ces deux systèmes de commande numérique sont extrêmement puissants et ne peuvent être comparés aux systèmes de commande numérique conventionnels.

Programmation CNC d'un centre d'usinage à grande vitesse :

La programmation d'une machine CNC pour l'usinage à grande vitesse est différente de la programmation d'une machine CNC pour des vitesses d'usinage normales. En raison de la vitesse d'avance et de traitement élevée, l'usinage à grande vitesse exige du programmeur qu'il anticipe la trajectoire de l'outil de coupe dans la pièce.

Lors de la programmation des codes NC, il est tout aussi important d'éviter les changements brusques de la direction d'usinage que d'utiliser une petite avance et une faible profondeur de coupe pendant l'usinage. En effet, la vitesse de coupe diminue et le phénomène de "rampe" peut se produire, ce qui nuit à la qualité de la surface usinée et peut même entraîner une surcoupe ou des résidus, des dommages à l'outil et à la broche.

En particulier lorsque vous traitez des contours tridimensionnels, vous devez traiter le profil ou la section d'angle difficile indépendamment du reste du contour. Par rapport à la méthode "Zigzag", à la méthode de la ligne droite et à d'autres approches génériques, il est préférable de traiter toutes les surfaces simultanément.

Nous vous conseillons de faire entrer lentement l'outil de coupe dans la pièce lors de l'usinage à grande vitesse et de faire en sorte que l'outil ne revienne pas dans la pièce après la découpe. Pour cette raison, il est préférable de rentrer progressivement dans une couche de coupe après la découpe plutôt que d'y entrer brusquement. Deuxièmement : hordez autant que vous le pouvez. Étant donné que les variations de charge induisent une déviation de l'outil, ce qui a un impact négatif sur la précision de l'usinage, la qualité de la surface et la durée de vie de l'outil, il est important de maintenir vos paramètres de coupe stables en conservant une épaisseur de coupe, une vitesse d'avance et une vitesse linéaire de coupe constantes.

Il est souvent nécessaire de prétraiter certaines zones difficiles du contour de travail. Cela permet d'éviter que la finition à grande vitesse des outils de petit diamètre ne prenne du retard par rapport aux outils de plus grand diamètre utilisés dans le processus précédent. Il en résulte une augmentation considérable du travail nécessaire pour couper.

Actuellement, l'"analyse des résidus d'usinage" est une fonction disponible dans plusieurs programmes de FAO. Grâce à cette fonction, le système de FAO peut localiser avec précision les résidus d'usinage après chaque coupe. C'est le secret de l'usinage à grande vitesse, qui repose sur une charge d'outil constante. En outre, l'essentiel est une actualisation fructueuse.

Plus la trajectoire de l'outil est courte, mieux c'est. Ainsi, la vitesse d'avance maximale peut être maintenue tout au long du processus d'usinage, même en présence de groupes denses de points de données et de changements brusques dans la direction de coupe. Pour minimiser la nécessité d'appels et de conversions fréquents des programmes d'accélération/décélération, la trajectoire de coupe "Zigzag" utilise un "arc" (ou un segment de ligne similaire en forme d'arc) pour relier deux segments de ligne droite voisins.

En outre, la fonction de rétention automatique des surépaisseurs (résidus) du système de FAO dans l'usinage à grande vitesse est essentielle pour la précision et la sécurité de l'usinage. En effet, les dommages causés par la surcoupe (résiduelle) de la pièce sont irréversibles. L'outil est également gravement endommagé, ce qui nécessite la création d'un modèle numérique précis et continu de la surface géométrique usinée et d'un algorithme efficace de génération de trajectoire d'outil pour garantir l'intégrité du contour d'usinage. Deuxièmement, la capacité du système de FAO à vérifier la trajectoire de l'outil est essentielle.

En somme, d'une part, il permet au programmeur de tester la précision du programme avant d'envoyer le code de traitement à l'atelier. D'autre part, il permet d'optimiser le logiciel. Le pipeline de traitement ajuste automatiquement la vitesse d'alimentation pour s'assurer qu'elle est toujours à la vitesse d'alimentation maximale sûre.

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Pour plus de détails et de questions concernant l'usinage à grande vitesse, consultez notre équipe professionnelle et compétente d'usinage CNC chez Prototool.