La qualité et la durée de vie des pièces métalliques sont largement influencées par la qualité de leur surface, et l'usinage par découpe des métaux est l'un des processus clés qui affecte la qualité de la surface.
Avec les progrès continus de la technologie CNC, la large application des machines-outils CNC a rendu l'usinage de pièces complexes plus précis.
De plus, l’utilisation de la fabrication assistée par ordinateur (CAM) les logiciels de programmation ont amélioré leur efficacité.
Cependant, les caractéristiques des différentes pièces nécessitent des processus d’usinage différents, et la découpe vibratoire « joue » un rôle crucial dans les problèmes de qualité de surface.
Par conséquent, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte lors de l’usinage de produits métalliques.
Tout d’abord, le choix du matériau affecte directement la difficulté d’usinage et les performances du produit.
Deuxièmement, la rigidité structurelle, la rigidité de serrage et la rigidité de la machine affecteront la stabilité et la précision du processus d'usinage.
Le choix des outils est également essentiel, car différents outils conviennent à différentes tâches d’usinage.
De plus, le système de refroidissement peut contrôler efficacement la température du processus d’usinage.
Cela permet de réduire l’apparition de fissures et de concentrations de contraintes, prolongeant ainsi la durée de vie du produit.
Le filet de racine de la pièce est apparu, problème de couteau vibrant et de surcoupe
Dans le domaine des procédés de fabrication, la qualité de surface du congé inférieur est un indice d'évaluation critique.
Cependant, dans le cas où les parois latérales sont droites et le fond est une surface de forme libre, le processus de fabrication rencontre souvent une série de problèmes.
Dans ce cas, la qualité de la surface usinée du congé inférieur peut ne pas être satisfaisante.
L'expérience a montré que lorsque les parois latérales sont droites et que le fond est de forme libre, le congé inférieur a tendance à présenter un certain nombre de problèmes.
Phénomènes :
Tout d’abord, il est courant d’observer des marques ondulées et dentelées sur la surface du filet inférieur.
Ces marques sont étroitement liées aux vibrations et aux instabilités lors de l’usinage.
Deuxièmement, des marques de cratère peuvent apparaître.
Ces problèmes peuvent être causés par l'irrégularité du matériau rencontré par l'outil lors de l'usinage ou par un réglage incorrect des paramètres d'usinage.
De plus, des signes de vibrations des outils peuvent être clairement visibles sur les parois latérales, ce qui peut être dû à des forces de coupe déséquilibrées ou à des vitesses de coupe élevées.
La présence de ces problèmes n’affecte pas seulement l’aspect esthétique du filet inférieur.
Plus sérieusement, cela peut également affecter ses performances fonctionnelles.
Analyse de cause:
Dans le problème du parcours d'outil du programme, les traces de parcours d'outil et les vibrations deviennent critiques.
En particulier lorsqu'il s'agit de surfaces de forme libre sur la face inférieure de la pièce, la découpe des parois latérales et la cartographie des fosses sont des facteurs importants sur lesquels se concentrer.
Les changements soudains dans la force de coupe sont également essentiels à prendre en compte.
Il a été observé que lorsque le parcours de l'outil ne suivait pas la coupe du congé de racine, cela déclenchait souvent un phénomène de vibration dans l'outil.
Cela se produit lorsque le parcours de l'outil se rapproche ou s'éloigne du flanc.
Dans ce cas, l'augmentation de la tolérance de congé de racine a même conduit à une augmentation de la force de coupe, ce qui a encore aggravé les vibrations.
De plus, lorsque le rayon du congé de l'outil est le même que celui du congé de racine de la pièce, la vibration augmente.
Cela est dû à l’augmentation de la surface de contact entre l’outil et la pièce.
Cela peut même conduire à la formation de petites piqûres dans la pièce en raison de la surcoupe de l'outil vibrant.
Pour résoudre ce problème, il est donc nécessaire d’optimiser le contact entre l’outil et la pièce.
Cela peut être réalisé en réduisant la tolérance du congé de racine et en ajustant le rayon du congé de l'outil.
De plus, la planification d’un nouveau parcours d’outil de programme contribuera à réduire l’amplitude des vibrations et à garantir la qualité de coupe.
Solution:
Tout d'abord, il faut éviter les entrées et sorties fréquentes de l'outil au niveau des coins arrondis.
Cela augmentera non seulement le temps d’usinage, mais entraînera également une détérioration de la qualité de surface de la pièce.
Il est donc important d’adopter une stratégie de coupe qui suit les coins arrondis.
Cette stratégie améliore non seulement l’efficacité de l’usinage, mais réduit également les vibrations causées par les changements soudains des forces de coupe.
Cela garantit un usinage stable et précis, comme le montre la figure 1.
Différents procédés d’usinage sont nécessaires pour différents types de surfaces inférieures.
Pour une surface inférieure horizontale, le fraisage de contour est idéal.
Il peut suivre les coins arrondis de l'outil et éviter efficacement tout contact inutile entre l'outil et la surface de la pièce.
Pour les surfaces inférieures de forme libre, en revanche, un processus d'usinage en trois étapes est nécessaire :
Tout d’abord, il y a le fraisage de finition des flancs ;
Ensuite, il s'agit de terminer le fraisage de la surface inférieure ;
Enfin, il s'agit de terminer le fraisage des coins arrondis dans le sens de déplacement des coins arrondis, c'est-à-dire l'opération de nettoyage des racines.
À chaque étape de l'usinage, il est nécessaire de laisser une marge appropriée pour la surface inférieure et la paroi latérale.
Cela garantit que la surface inférieure ou la paroi latérale ne sera pas fraisée et évite le fraisage jusqu'au coin arrondi, garantissant ainsi la qualité et la précision de l'usinage.
Le congé de racine de la surface inférieure horizontale de la pièce apparaît parfois une par une, ce qui indique le problème.
Le congé de racine d'une pièce fait référence à la transition arrondie où ses parois latérales rencontrent la surface inférieure, et la surface inférieure a la forme d'un plan horizontal.
Des bosses occasionnelles apparaissent lors du nettoyage du congé de racine, ce qui peut provenir de facteurs tels qu'un réglage incorrect des paramètres du processus d'usinage ou l'usure de l'outil.
Ces bosses affectent l’apparence et la qualité de la pièce et doivent donc être reconnues et résolues rapidement.
L’amélioration des paramètres du processus d’usinage et le changement régulier des outils sont des mesures efficaces pour éviter les bosses.
De plus, une vérification régulière de l’état de l’équipement et des techniques de fonctionnement est également essentielle pour garantir la précision et la qualité de l’usinage des pièces.
C'est pourquoi, pour l'usinage des congés de racine, outre les moyens techniques, l'expérience de l'opérateur et la minutie sont tout aussi cruciales.
Le renforcement de la formation des opérateurs et de la sensibilisation à la qualité contribuera à réduire la fréquence des bosses.
Cela permettra à son tour d’améliorer le niveau de qualité global de l’usinage des pièces.
Analyse des causes :
Le logiciel de programmation CAM dispose d'une fonction de nettoyage automatique des racines lors du traitement des modèles. Cependant, cette fonction a causé une série de problèmes.
Des anomalies sont apparues dans la conception de la trajectoire de l'outil et les coordonnées de l'axe Z ont montré de minuscules fluctuations d'environ 2.1 microns.
Pour compliquer les choses, les axes de la machine présentaient un jeu important, en particulier dans la direction de l'axe Z.
Cela a provoqué un recul momentané de l'axe Z au niveau de l'anomalie, puis un retour immédiat.
Bien que la petite quantité de mouvement de l'axe Z soit inférieure au jeu, elle est toujours suffisante pour déclencher une diaphonie de l'axe Z.
Cela finit par amener l'outil à laisser une bosse sur la surface de la pièce.
Ainsi, même si la fonction Auto Clearance facilite la programmation, il faut être conscient des défis qui peuvent être rencontrés dans la pratique.
L'ajustement des paramètres ou du fonctionnement en conséquence est nécessaire pour garantir la qualité de l'usinage final.
Solution:
Tout d’abord, les valeurs de tolérance du logiciel de programmation FAO peuvent être ajustées pour optimiser les paramètres et réduire l’impact des fluctuations de l’axe Z.
Deuxièmement, explorez des méthodes de programmation alternatives, telles que le fraisage planaire avec le logiciel NX, pour réduire le besoin de l’axe Z et ainsi réduire le risque de fluctuations.
En plus des réglages logiciels, examinez la machine elle-même, en accordant une attention particulière au jeu de l'axe Z.
Si le jeu est faible, les paramètres de la machine peuvent être ajustés pour compenser cela et compenser l'effet négatif sur la qualité de l'usinage ;
Si le jeu est trop important, la machine doit être réparée pour garantir la stabilité et la précision de l'axe Z.
Pièces de coin de paroi latérale, couteau vibrant et problèmes de surcoupe
L'angle de paroi latérale fait référence à l'angle de connexion entre les deux parois latérales.
Lorsque les parois latérales ne sont pas verticales, cela peut entraîner des problèmes de qualité de surface, similaires à l'arrondi des racines causé par les vibrations du couteau et la surcoupe.
Cependant, si les parois latérales sont perpendiculaires, la situation peut être tout à fait différente et nécessiter un traitement séparé.
Dans ce cas, des étapes supplémentaires ou des solutions spéciales peuvent être nécessaires.
Par conséquent, lorsqu'on traite ce type de problème, il faut tenir compte de l'angle du flanc ainsi que du bavardage et de la surcoupe associés.
En particulier lorsqu'il s'agit de parois latérales verticales, il convient de veiller à ce que le traitement soit efficace pour résoudre les problèmes de qualité de surface.
Analyse de cause:
L'outil n'est pas adapté au rayon du coin et vibre lors de la coupe dans le coin.
Les vibrations affectent non seulement la qualité de l'usinage, mais peuvent également entraîner des dommages à l'outil ou une augmentation de la rugosité de la surface de la pièce usinée.
De plus, si la surépaisseur d'usinage des coins n'est pas contrôlée correctement, une force de coupe excessive peut se produire.
Cela affecte non seulement l’efficacité de l’usinage, mais peut également endommager l’outil et l’équipement d’usinage.
De plus, différents matériaux et formes sont nécessaires pour différents scénarios d’usinage.
Le choix du matériau de l'outil et de la forme du bord appropriés est également un facteur clé pour améliorer les performances de coupe, tandis que la vitesse de traitement et la résonance haute fréquence de l'outil affectent la stabilité.
Solution:
Dans le processus d'usinage, si la sélection du rayon de l'outil est inférieure au rayon d'angle de la pièce, ou si le rayon d'angle est augmenté, cela peut résoudre efficacement le problème de la fraise à vibrations d'angle.
Cet ajustement rend le processus plus fluide.
De plus, pour réduire la surépaisseur d'usinage, la meilleure pratique consiste d'abord à ébaucher, puis à finir.
Réduire la profondeur de coupe à 0.2 mm par coupe lors du réglage de la profondeur de coupe peut donner de bons résultats.
Dans le même temps, l’utilisation d’outils courts ou même d’outils usinés sur mesure peut améliorer l’efficacité et la qualité de l’usinage.
Il est également important d’améliorer la résistance et la rigidité de l’outil.
L’utilisation de matériaux à haute résistance et à haute rigidité tels que le carbure cémenté peut contribuer à améliorer la qualité et l’efficacité de l’usinage.
Le choix de goujures hélicoïdales inégales ou même l'utilisation d'outils résistants aux vibrations améliorent encore les performances d'usinage.
Lors du réglage de la vitesse d'usinage, il est nécessaire d'éviter la plage de fréquence de résonance de l'outil.
Le réglage de la vitesse contrôle efficacement le phénomène de vibration et de résonance, garantissant la qualité et la sécurité de l'usinage.
Pièces de couteau à vibrations latérales verticales et problèmes de surcoupe
Lorsqu'ils travaillent avec des parois latérales verticales, les ingénieurs sont souvent confrontés à un compromis entre deux approches différentes.
Une approche courante consiste à utiliser le fraisage en couche Z, où l’épaisseur de chaque coupe est relativement importante.
Bien que cette méthode soit efficace pour améliorer l’efficacité de l’usinage, la qualité de la surface a tendance à être plus rugueuse.
Une autre stratégie consiste à couper toute la paroi latérale directement avec les bords latéraux de l'outil d'usinage.
Bien que cette méthode produise une surface de meilleure qualité, elle nécessite un contrôle plus minutieux du processus d'usinage pour éviter d'éventuels problèmes de qualité de surface.
Lors de la sélection d’une stratégie d’usinage appropriée, les ingénieurs doivent évaluer la situation au cas par cas.
Si l'efficacité de l'usinage est une priorité, en particulier pour la production de masse, le fraisage en couche Z peut être plus approprié.
Cependant, si la qualité de la surface est critique ou si un usinage de précision est requis, l'utilisation des bords latéraux de l'outil est plus souhaitable, bien que cela nécessite un contrôle de processus plus minutieux.
Analyse des causes :
Les vibrations des outils constituent souvent un problème lors de l'usinage des outils, en particulier lors de l'usinage des congés de racine et des surfaces inférieures.
Cette vibration affecte non seulement la qualité de surface des surfaces usinées mais peut également entraîner des coupures sur les flancs.
Un réglage trop élevé du paramètre de vitesse de broche peut être une cause majeure de vibration de l'outil.
Lorsque la vitesse de la broche est trop élevée, l'outil est sujet à la résonance.
Cette résonance augmente les vibrations de l’outil, ce qui entraîne une instabilité dans le processus de coupe et affecte finalement la qualité de l’usinage.
La rigidité insuffisante du système d'outils est également une raison importante du phénomène de vibration du couteau.
La rigidité du système d'outils comprend la longueur d'extension de serrage, le matériau de l'outil, la forme du bord de l'outil et d'autres aspects.
Si la rigidité du système d'outils est insuffisante, il est facile d'entraîner des vibrations excessives de l'outil lors du processus d'usinage, affectant ainsi la qualité de l'usinage.
Solution:
Un certain nombre de facteurs clés doivent être soigneusement pris en compte lors de la réalisation d'opérations de finition, en particulier lorsqu'il s'agit de surfaces latérales et inférieures.
Tout d’abord, il est important de prévoir des marges et des congés adéquats, généralement autour de 0.15 mm.
Le but de cette étape est d'éviter les vibrations de l'outil pendant l'usinage, en particulier lors de la coupe dans de grandes surépaisseurs de congé de racine, ce qui peut entraîner des contusions des parois latérales.
Lors de l'usinage de la surface inférieure, il est nécessaire de prévoir des tolérances pour les parois latérales et les congés.
Cela empêche l'outil de heurter la paroi latérale de la pièce, ce qui pourrait potentiellement entraîner des coupures sur la paroi latérale.
De plus, après avoir terminé les parois latérales et les surfaces inférieures, l'arrondi des coins est effectué séparément.
Cette étape garantit que les surfaces des parois latérales verticales sont lisses et répondent aux exigences de qualité de surface des pièces.
Afin d’améliorer encore la qualité et l’efficacité de l’usinage, il est essentiel de régler la vitesse de la broche.
En réduisant la vitesse de la broche, la résonance de l'outil peut être efficacement évitée, garantissant ainsi la stabilité et la précision de l'usinage.
De plus, il est également très important d’améliorer la rigidité du système d’outils.
La bonne rigidité du système d'outils peut éviter efficacement les vibrations du couteau, ce qui améliore encore la qualité et l'efficacité du traitement.
Problème de surcoupe de fosse en forme de barre de surface de forme libre de pièces
Usinage de surface de forme libre, outil à nez sphérique ou à nez rond couramment utilisé pour la coupe de ligne alternative.
Ces deux outils peuvent façonner efficacement des surfaces complexes, mais ils s’accompagnent également de certains problèmes de qualité.
La rugosité de surface est l’une des plus courantes, qui peut résulter de l’usure de l’outil ou de paramètres de coupe inappropriés.
De plus, l'apparition de griffes peut être provoquée par des vibrations de l'outil lors de l'usinage ou par une coupe instable.
Les bosses irrégulières, semblables à des stries de dessin, sont souvent causées par des vibrations ou une coupe inégale pendant l'usinage, comme le montre la figure 2, à gauche.
La résolution de ces problèmes nécessite un réglage minutieux des paramètres d’usinage pour garantir une coupe en douceur et un remplacement rapide des outils très usés.
De plus, la conception de la surface et la fabrication du moule avant l'usinage sont également essentielles, et les problèmes de qualité peuvent être réduits en optimisant la conception et en utilisant des moules de haute précision.
Analyse des causes :
Au cours du processus de programmation, un grand nombre d'anomalies se sont produites en raison d'une mauvaise précision du parcours d'outil.
La diaphonie de la machine était affectée par de grands écarts dans les axes de la machine, en particulier dans la direction de l'axe z.
De plus, des paramètres de machine médiocres et des outils mal affûtés ont eu un impact négatif sur l'extrusion des scories de la machine.
Solution:
Pour améliorer la précision de l’usinage et la qualité de surface, il est nécessaire de prendre en compte des facteurs tels que les niveaux de tolérance de programmation.
De plus, la planification des parcours d’outils et les réglages des paramètres de la machine jouent un rôle crucial.
Tout d’abord, nous avons augmenté la tolérance de programmation à ±0.003.
Nous avons également adopté une stratégie de parcours d'outil à 45°, qui peut minimiser efficacement les petites fluctuations du parcours d'outil et améliorer la précision de l'usinage.
Ensuite, nous devons vérifier le jeu de l’axe Z de la machine pour nous assurer qu’il est dans les limites normales.
Si nécessaire, les paramètres de la machine peuvent être compensés ou réparés pour garantir la stabilité et la précision de l'usinage.
Dans le processus d’usinage, il est essentiel d’utiliser des instructions d’usinage à grande vitesse et de haute précision.
Conclusion
En résumé, cet article combine un grand nombre de preuves pratiques. Au cours de fraisage CNC, une série de problèmes de qualité de surface des pièces peuvent survenir.
En combinant différentes méthodes de traitement correspondant aux pièces et en utilisant de manière appropriée une série de moyens techniques, la qualité de traitement des pièces peut être encore améliorée.
Cela renforce en fin de compte la compétitivité fondamentale des entreprises.
FAQ:
La qualité de la surface affecte directement à la fois la performances et durée de vie des pièces métalliques. Une mauvaise finition de surface peut provoquer des fissures, des concentrations de contraintes et de l'usure, réduisant ainsi la durabilité. Un usinage de haute qualité garantit de meilleures performances mécaniques, une meilleure précision et une meilleure longévité du produit.
Plusieurs facteurs ont un impact sur la qualité de la surface, notamment propriétés des matériaux, sélection des outils, rigidité de la machine, rigidité du serrage, efficacité du système de refroidissement et paramètres d'usinageChaque élément joue un rôle dans la détermination de la stabilité et de la précision du processus de coupe.
Les vibrations de l'outil, souvent causées par des forces de coupe déséquilibrées ou une sélection incorrecte du rayon de l'outil, entraînent marques d'outils ondulées, motifs de broutage et surcoupesCela réduit non seulement la régularité de la surface, mais peut également affaiblir la fonctionnalité de la pièce. L'optimisation du rayon de l'outil, des surépaisseurs et des stratégies d'usinage peut minimiser les vibrations.
Les filets de racines sont souvent confrontés à des problèmes tels que marques ondulées, bosses de cratère, traces d'outils de vibration et surcoupesCes problèmes résultent de variations soudaines de la force de coupe, d'erreurs de trajectoire et d'un contact excessif entre l'outil et la matière. Un rayon d'outil optimisé et des surépaisseurs contrôlées peuvent améliorer les résultats.
Les bosses dans les filets de racines se produisent généralement en raison de Jeu de l'axe Z, anomalies du parcours d'outil FAO ou usure de l'outilLes solutions préventives comprennent l’optimisation de la tolérance de programmation FAO, la réduction des fluctuations de l’axe Z, l’inspection régulière du jeu de la machine et le remplacement des outils usés à temps.
Pour les surfaces inférieures de forme libre, un Procédé en trois étapes est efficace:
Finition du fraisage des flancs
Finition du fraisage de la surface inférieure
Terminer le fraisage des filets de racine le long du chemin arrondi
Cette stratégie par étapes réduit les vibrations, empêche la surcoupe et améliore la précision.
Pour réduire les problèmes d'angle des flancs, les fabricants doivent utiliser des outils à rayon plus petit que le rayon d'angle, réduire les surépaisseurs, adopter des procédés d'ébauche et de finition et utiliser des outils en carbure haute résistance. Il est également essentiel d'ajuster la vitesse de la broche pour éviter les résonances.
Les parois latérales verticales souffrent souvent de vibrations de l'outil, résonance à des vitesses de broche élevées et rigidité insuffisante de l'outilCes problèmes créent des surfaces rugueuses et des éraflures sur les flancs. Les solutions consistent à réduire la vitesse de la broche, à utiliser des outils courts et rigides et à laisser des surépaisseurs d'usinage appropriées.
Des défauts tels que piqûres, stries et bosses en forme de barres résultent d'une mauvaise programmation des trajectoires d'outil, du jeu de la machine ou de l'usure de l'outil. Les solutions incluent l'optimisation de la tolérance des trajectoires d'outil, l'adoption de stratégies de coupe inclinées (par exemple, 45°), l'utilisation d'outils tranchants et la vérification de la stabilité de l'axe Z.
L’amélioration à long terme nécessite combinant une programmation FAO avancée, une planification optimisée des parcours d'outils, une correspondance outil/matériau appropriée, une maintenance régulière de la machine et une formation des opérateurs.Ensemble, ces mesures améliorent la finition de surface, augmentent l’efficacité de la production et renforcent la compétitivité des entreprises.
