La technologie de fraisage CNC occupe une place importante dans le domaine de l'usinage avec sa haute précision, sa haute efficacité et sa grande flexibilité.
Le fraisage en spirale est un processus de coupe avancé dans le fraisage CNC, qui réalise un usinage continu et efficace de la pièce grâce à l'avance en spirale de l'outil dans la direction axiale, avec les avantages d'une efficacité d'usinage élevée, d'une bonne qualité de surface et d'une précision dimensionnelle élevée.
Aperçu de la technologie de fraisage en spirale
Principe technique
Le principe de la technologie de fraisage en spirale est que l'outil tourne dans la direction axiale et la pièce est avancée dans la direction avant de l'outil, formant une trajectoire de coupe en spirale continue.
Dans la fraiseuse CNC, ce processus de mouvement est réalisé grâce au contrôle de haute précision du système CNC, qui garantit le mouvement précis et exact de l'outil et de la pièce.
Plus précisément, le système CNC ajustera la vitesse de rotation, la vitesse d'avance et la profondeur de coupe de l'outil en mouvement en temps réel selon le programme prédéfini, de sorte que l'outil coupe progressivement le matériau sur la surface de la pièce le long du chemin en spirale prédéfini.
Avantages techniques
Dans le traitement de fraisage CNC, la technologie de fraisage en spirale présente des avantages d'application significatifs.
Prenons l'exemple du traitement des filetages : les machines-outils CNC modernes utilisent des fraises à fileter en carbure, avec une vitesse de ligne de traitement de 80 à 200 m-min-1, tandis que la vitesse de ligne de traitement traditionnelle des tarauds en acier rapide n'est que de 10 à 30 m-min-1.
En d’autres termes, dans le même temps, le fraisage en spirale peut réaliser un volume de coupe plus important.
Par rapport au processus de taraudage traditionnel, la technologie de fraisage en spirale présente des avantages évidents.
Une vitesse de ligne plus élevée permet d'exécuter plus rapidement les tâches d'usinage, améliorant ainsi l'efficacité.
Le fraisage en spirale permet un usinage de haute précision tout en minimisant les erreurs, améliorant ainsi la précision.
Les fraises à fileter en carbure durent plus longtemps que les tarauds HSS et le fraisage en spirale améliore la finition de surface, ce qui donne une pièce plus lisse.
En résumé, la technologie de fraisage en spirale occupe une place importante dans le traitement de fraisage CNC, ce qui offre une garantie solide pour améliorer la qualité et l'efficacité du traitement, et constitue une technologie de pointe indispensable dans le traitement CNC moderne, qui mérite d'être promue.
Utilisation de la technologie de fraisage en spirale dans le traitement de fraisage CNC
Traitement de surface complexe de la pièce
L'effet de la technologie de fraisage en spirale dans l'application de traitement de surface complexe de la pièce est bon.
Prenons l’exemple du bloc moteur d’une automobile : sa surface interne est complexe et difficile à traiter.
La technologie d’usinage traditionnelle a du mal à traiter des pièces complexes et s’avère souvent inefficace.
En revanche, la technologie de fraisage en spirale s'adapte à différentes formes de surface grâce au mouvement hélicoïdal de l'outil, permettant un usinage précis de surfaces complexes à l'intérieur du bloc moteur tout en maintenant la qualité de surface et la productivité.
Dans le processus d'usinage réel, l'outil coupe le long du chemin hélicoïdal et réalise une avance hélicoïdale continue dans la direction axiale.
Cette méthode de coupe peut favoriser une répartition relativement uniforme de la force de coupe, ce qui contribue à réduire les vibrations et la chaleur de coupe.
Performances et efficacité de coupe améliorées
Lors de l'usinage de surfaces courbes complexes de pièces, l'efficacité d'usinage de la technologie de fraisage hélicoïdal peut être augmentée d'environ 30 % par rapport à la technologie de fraisage droit traditionnelle.
La technologie traditionnelle de fraisage droit nécessite de multiples réglages d'outils, tels que le réglage des trajectoires d'outils et des paramètres de coupe, lors de l'usinage de surfaces complexes, ce qui entraîne une efficacité d'usinage moindre ;
La technologie de fraisage en spirale peut réduire le temps de réglage inutile des paramètres de l'outil grâce à une alimentation en spirale continue et augmenter considérablement la vitesse d'usinage.
Qualité de surface améliorée
En termes de rugosité de surface de la pièce, la technologie de fraisage hélicoïdal peut réduire la rugosité Ra de la surface de la pièce du fraisage droit traditionnel de 1.6 μm à 0.8 μm, améliorant ainsi la qualité globale de l'usinage.
Une surface lisse améliore non seulement l'esthétique de la pièce, mais garantit également que la pièce présente de bonnes performances et une bonne fiabilité pendant l'utilisation.
Utilisation du traitement du filetage de la pièce
Lors de l'usinage de filetages de pièces, il est nécessaire de couper les composants. Le processus est plus complexe et les exigences de précision d'usinage sont élevées. Dans ce domaine, la technologie de fraisage hélicoïdal offre une grande précision.
Haute précision dans l'usinage des filetages
Par exemple, dans le traitement des filetages M40×1.5, l'application de la technologie de fraisage en spirale peut utiliser pleinement la fonction de liaison à trois axes des machines-outils CNC.
Lors de l'usinage, l'outil coupe selon une trajectoire hélicoïdale soigneusement planifiée, effectue une rotation de 360°, puis continue l'usinage d'un pas vers le haut dans le sens axial. Cette trajectoire d'usinage crée une structure de filetage extrêmement précise.
Si une fraise à fileter en carbure est utilisée pour le fraisage hélicoïdal, avec une vitesse de coupe de 250 m – min-1 et une vitesse d'avance de 0.1 mm – r-1, les filetages peuvent être usinés avec une précision ISO 6H.
Ce niveau de précision peut répondre aux exigences de précision des processus dans le domaine de la fabrication de machines de précision et dans le domaine aérospatial, qui nécessite une précision de filetage extrêmement élevée.
Efficacité et longévité des outils améliorées
En termes d'efficacité de traitement, la méthode de traitement de taraudage traditionnelle est sensible à divers facteurs lors du traitement du filetage, tels qu'une répartition inégale de la force de coupe, une mauvaise élimination des copeaux, etc., ce qui entraîne une baisse de l'efficacité du traitement.
La technologie de fraisage en spirale avec sa méthode de coupe unique peut augmenter l'efficacité du traitement d'environ 5 fois.
La technologie de fraisage en spirale adopte des outils rotatifs pour la coupe, la force de coupe peut être répartie plus uniformément sur l'outil, réduisant l'usure de l'outil et la déformation de la pièce causée par la concentration de la force de coupe.
Dans le même temps, la technologie dans le processus d'usinage peut être très bonne en termes d'élimination des copeaux, pour éviter l'accumulation de copeaux et affecter la précision et l'efficacité de l'usinage.
La technologie de fraisage en spirale peut également être ajustée en fonction des différentes exigences de traitement pour ajuster les paramètres, pour répondre aux besoins d'une variété de traitement de filetage de pièces complexes, l'adaptabilité est plus forte.
Polyvalence dans le traitement des filetages de grand diamètre et non standard
De plus, l'utilisation de la technologie de fraisage en spirale peut résoudre les méthodes de traitement traditionnelles dans le traitement des problèmes de filetage de grand diamètre et de haute précision.
La technologie de traitement traditionnelle dans le traitement de certaines pièces de filetage de grand diamètre et de haute précision nécessite souvent l'utilisation d'équipements à grande échelle et d'un système de traitement complexe, et il est difficile de garantir la précision du traitement final.
La technologie de fraisage en spirale peut facilement faire face au traitement de pièces filetées de grand diamètre, réalisant le traitement efficace de filetages avec plusieurs rotations (gauche, droite) et différents pas (plomb), en particulier dans le traitement de filetages non standard, ce qui est plus avantageux.
Application de l'usinage de trous profonds pour les pièces
L'usinage de trous profonds, en particulier dans l'aérospatiale et d'autres domaines de haute précision d'usinage de trous grands, longs et minces, présente des problèmes tels qu'une mauvaise élimination des copeaux, une accumulation de chaleur de coupe, des vibrations de l'outil, etc., affectant l'efficacité et la qualité du traitement.
L'utilisation de la technologie de fraisage en spirale peut résoudre efficacement les problèmes d'usinage de trous profonds.
Prenons l'exemple de l'usinage de trous profonds d'une pièce aérospatiale clé : la profondeur du trou de la pièce atteint 300 mm, ce qui impose des exigences strictes en matière de précision d'usinage et de qualité de surface.
Lors de l'utilisation de la technologie de fraisage de filetage pour l'usinage de trous profonds, l'outil sous le contrôle précis du système CNC, selon le chemin d'hélice prédéfini, pénètre lentement dans le trou, de manière hélicoïdale pour le traitement de coupe.
Cette méthode de coupe évite non seulement les problèmes de mutation de la force de coupe et de vibration générés par l'alimentation linéaire, mais optimise également les conditions d'évacuation des copeaux pendant le processus de coupe.
Lors du processus de coupe, les copeaux seront évacués en douceur le long de la trajectoire en spirale, empêchant les copeaux de s'accumuler dans le trou, évitant le deuxième frottement et l'usure de l'outil et des copeaux, et garantissant la stabilité de l'outil et la cohérence de la précision d'usinage.
Dans le traitement réel, la technologie de fraisage en spirale peut être utilisée dans des conditions de vitesse de coupe de 100 m – min-1, de vitesse d'avance de 0.05 mm – r-1, la rugosité de surface du trou profond Ra étant contrôlée en dessous de 1.2 μm.
La technologie de fraisage en spirale présente des performances supérieures dans l'usinage de trous profonds, ce qui peut répondre aux exigences d'usinage sévères des pièces aérospatiales.
Grâce au contrôle efficace de la chaleur de coupe et à l'évacuation en douceur des copeaux, la durée de vie des outils de fraisage en spirale est presque une fois plus longue que celle des processus d'usinage traditionnels, et réduit considérablement les coûts de production et améliore l'efficacité du traitement.
Procédé de fraisage en spirale utilisant des points clés
Standardiser la sélection et la gestion des outils
L'outillage est un outil indispensable dans le processus de fraisage en spirale.
La sélection et la gestion des outils affecteront directement l’efficacité de l’usinage ultérieur et la qualité d’usinage du produit final.
Lors du processus de sélection des outils, il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive le matériau, la forme, la taille et les besoins de traitement de la pièce.
Par exemple, pour les matériaux difficiles à couper tels que le carbure cémenté ou les alliages de titane, il convient de sélectionner des outils à haute dureté et à haute résistance à l'usure, tels que des fraises hélicoïdales en carbure cémenté et des outils revêtus de diamant.
L'angle géométrique de l'outil, tel que l'angle avant, l'angle arrière, l'angle d'hélice, etc., est également un facteur important à prendre en compte lors de la sélection.
L'angle géométrique de l'outil doit être déterminé en fonction des besoins de traitement spécifiques, pour réduire la force de coupe, réduire la température de coupe comme objectif principal, tout en tenant compte de l'amélioration de la qualité de la surface de traitement.
Lors de l'utilisation des outils, une attention particulière doit être accordée à la surveillance de l'usure et au remplacement des outils.
D'une part, nous devons définir une norme de durée de vie d'outil relativement raisonnable, d'autre part, nous devons utiliser la fonction de détection d'usure de l'outil dans le système CNC pour réaliser la surveillance dynamique de l'état de fonctionnement de l'outil.
Si l'outil est utilisé en cours de fonctionnement en dehors de la plage d'usure prédéterminée, arrêtez immédiatement l'usinage et remplacez le nouvel outil, afin de ne pas réduire la qualité de l'usinage ou les accidents de la machine dus à l'usure de l'outil.
Réglage raisonnable des paramètres du processus de coupe
Du point de vue du processus, les paramètres du processus de coupe définis constituent le maillon clé du processus de fraisage en spirale.
Les paramètres de coupe comprennent la vitesse de coupe, l'avance, la profondeur de coupe et la trajectoire de l'outil. Leur réglage doit tenir compte du matériau de la pièce, du type d'outil, des exigences d'usinage et d'autres facteurs.
Prenons l’exemple de l’usinage de trous profonds. La sélection de la vitesse de coupe doit prendre en compte la résistance à la chaleur de l’outil et l’efficacité de coupe, généralement contrôlée à 100 ~ 200 m – min-1 ;
La vitesse d'avance doit être déterminée en fonction de la rigidité de l'outil et de la stabilité de coupe. Choisissez généralement une vitesse d'avance inférieure pour garantir la précision de l'usinage et la qualité de surface ;
La profondeur de coupe doit être déterminée en fonction de la capacité de coupe de l'outil et de la surépaisseur d'usinage afin d'éviter une coupe unique trop profonde entraînant des dommages à l'outil ou une qualité d'usinage réduite ;
Les parcours d'outils doivent être progressivement optimisés grâce à la fonction de programmation du système CNC.
Grâce au système CNC, vous pouvez réaliser le contrôle précis du parcours de l'outil et des paramètres de coupe du réglage dynamique, améliorant ainsi encore l'efficacité et la qualité du traitement.
Se concentrer sur le refroidissement, la lubrification et l'élimination des copeaux
Dans le processus de fraisage en spirale, la lubrification par refroidissement et l'élimination des copeaux ne doivent pas être ignorées.
Au cours du processus d'usinage, la zone de coupe produira inévitablement une grande quantité de chaleur de coupe et de copeaux. S'il n'y a pas de lubrification de refroidissement efficace et d'élimination des copeaux dès la première fois, cela entraînera une usure accrue de l'outil, ce qui entraînera une qualité d'usinage réduite et même des accidents de machine.
Par conséquent, dans le processus de fraisage en spirale, il est nécessaire d'utiliser un refroidissement et une lubrification raisonnables pour réduire la température de coupe et la force de coupe.
L'utilisation d'un liquide de refroidissement permet de bien refroidir l'outil. Le choix du type et de la concentration du liquide de refroidissement doit tenir compte du matériau de la pièce et des exigences d'usinage.
Par exemple, lors du traitement de matériaux difficiles à couper, un liquide de refroidissement haute performance peut être utilisé pour réduire la chaleur de coupe, améliorer l'efficacité de coupe et la qualité de traitement ;
Lors du traitement de pièces à usiner nécessitant une précision extrêmement élevée, vous pouvez choisir un liquide de refroidissement à faible viscosité afin de réduire les résidus dans la zone de coupe.
Les méthodes de lubrification, notamment la lubrification par pulvérisation et par brouillard d'huile, peuvent être sélectionnées en fonction des besoins. Outre la lubrification par refroidissement, un canal d'évacuation des copeaux et un dispositif d'évacuation plus performants sont également nécessaires pour garantir une évacuation fluide des copeaux.
Optimiser le parcours de l'outil
Le parcours de l'outil dans le processus de fraisage en spirale est très critique, son optimisation peut non seulement améliorer directement l'efficacité du traitement, mais également aider à prolonger la durée de vie de l'outil et à maintenir la précision de l'usinage.
En pratique, l'optimisation du parcours de l'outil doit prendre en compte attentivement les caractéristiques géométriques de la pièce, y compris, mais sans s'y limiter, la complexité de la forme, la plage de tailles et les propriétés du matériau, et doit prendre en compte les besoins de traitement spécifiques, tels que les exigences de précision, la finition de surface, etc.
L'usinage de surfaces complexes d'alliages d'aluminium dans l'industrie aérospatiale, par exemple, est particulièrement délicat en termes de planification des trajectoires d'outils.
Afin de répondre aux exigences, il est nécessaire d'utiliser un logiciel de CAO/FAO avancé, tel que Siemens NX ou Mastercam, pour réaliser une modélisation tridimensionnelle de la pièce et générer un parcours d'outil préliminaire basé sur les données du modèle.
Sur cette base, une stratégie de fraisage en couches est mise en œuvre pour décomposer la surface complexe en plusieurs couches gérables, l'épaisseur de chaque couche étant contrôlée entre 0.5 et 2.0 mm, en fonction de la courbure de la surface et de la dureté du matériau.
La stratégie de stratification réduit considérablement la charge d'une seule coupe, réduit l'usure de l'outil et assure une transition en douceur de la surface usinée.
Renforcer le suivi et l'ajustement des processus
Dans le processus de broyage en spirale, une surveillance stricte du processus doit être mise en œuvre, ce qui est la clé pour garantir la qualité et l'efficacité du traitement.
Les ateliers d'usinage modernes utilisent généralement des machines-outils intelligentes intégrées à des capteurs et à des systèmes d'analyse de données. Ces machines CNC peuvent surveiller la force de coupe, la température de coupe, les vibrations et d'autres paramètres clés en temps réel, fournissant un retour d'information rapide au personnel.
De plus, des scripts personnalisés écrits dans des logiciels d'analyse de données, tels que MATLAB ou Python, sont utilisés pour approfondir les données de surveillance, permettant l'identification de problèmes et de tendances potentiels dans le processus d'usinage, tels que des taux accélérés d'usure des outils et une augmentation soutenue des températures de coupe.
Sur la base de ces informations d'alerte précoce, les opérateurs peuvent prendre des précautions telles que changer d'outils, ajuster le débit du liquide de refroidissement ou optimiser les paramètres de coupe pour garantir que le processus d'usinage est optimal.
Une fois l'usinage terminé, les opérateurs doivent effectuer une mesure dimensionnelle stricte de la pièce (à l'aide d'un CMM avec une précision de ± 0.005 mm), évaluation de la précision de la forme (détection des contours, etc.) et test de rugosité de surface (à l'aide d'un rugosimètre de surface avec une précision de 0.1 μm).
Il s’agit d’une étape cruciale pour garantir que la qualité de l’usinage répond aux exigences de conception.
Si des écarts sont constatés, les causes doivent être immédiatement analysées et des mesures d'amélioration ciblées doivent être prises pour fournir une expérience précieuse pour le traitement ultérieur et garantir la stabilité et la fiabilité de la production.
Conclusion
Dans l'environnement de développement rapide de l'industrie manufacturière moderne, la technologie de fraisage en spirale a une valeur d'application élevée dans fraisage CNC traitement, ce qui contribue à améliorer l'effet du traitement de fraisage CNC.
L'application de la technologie de fraisage en spirale peut améliorer la continuité et l'efficacité du traitement des pièces et favoriser le développement de haute précision de l'industrie de traitement mécanisé.
Les opérateurs techniques doivent continuellement renforcer la compréhension de la technologie de fraisage en spirale dans le traitement de fraisage CNC et l'appliquer au traitement réel.
FAQ:
Le fraisage en spirale est une technique avancée d'usinage CNC où l'outil de coupe se déplace en hélice (spirale) dans le sens axial. Cette méthode garantit une précision d'usinage élevée, une meilleure qualité de surface et une efficacité accrue par rapport au fraisage rectiligne traditionnel.
Le fraisage hélicoïdal joue un rôle essentiel dans l'usinage CNC grâce à sa capacité à assurer une coupe rapide, précise et continue. Il réduit l'usure des outils, améliore l'état de surface et accroît l'efficacité globale de l'usinage, notamment pour les pièces aux géométries complexes et l'usinage de trous profonds.
Dans l'usinage de filets CNC, le fraisage hélicoïdal permet à l'outil de suivre une trajectoire hélicoïdale contrôlée, produisant des filetages précis avec un minimum d'erreurs. Comparé au taraudage traditionnel, il offre une vitesse plus élevée, une durée de vie plus longue et une meilleure évacuation des copeaux, garantissant des profils de filetage précis, même pour les filetages larges ou non standard.
Le fraisage hélicoïdal surpasse le taraudage traditionnel grâce à des vitesses de ligne plus élevées (jusqu'à 250 m/min), une durée de vie accrue grâce aux outils en carbure, une réduction des vibrations et une meilleure évacuation des copeaux. Il minimise également les déformations et améliore la précision, notamment dans les industries de haute précision comme l'aéronautique.
Oui, le fraisage hélicoïdal est très efficace pour l'usinage de trous profonds dans les opérations CNC. Son avance hélicoïdale continue améliore l'évacuation des copeaux, réduit la chaleur de coupe et minimise les vibrations de l'outil, ce qui le rend idéal pour les pièces aéronautiques dont la profondeur de trou dépasse 300 mm.
Le fraisage hélicoïdal réduit la rugosité de surface en maintenant une trajectoire de coupe stable et en minimisant les vibrations. Il permet d'abaisser les valeurs Ra de 1.6 μm (fraisage droit) à 0.8 μm ou moins, ce qui permet d'obtenir des surfaces plus lisses et d'améliorer la fiabilité et l'esthétique des pièces.
Absolument. Le fraisage hélicoïdal est parfaitement adapté à l'usinage de surfaces complexes telles que les blocs moteurs. Le mouvement hélicoïdal de l'outil s'adapte aux différentes géométries de surface, permettant des coupes précises avec une répartition uniforme de la force, une accumulation de chaleur réduite et une meilleure intégrité de surface.
Les paramètres clés incluent la vitesse de coupe (100–250 m/min), l'avance (0.05–0.1 mm/tr), la profondeur de coupe et l'optimisation des trajectoires d'outil. Une géométrie d'outil et des systèmes de refroidissement adaptés sont également essentiels pour garantir la précision, l'efficacité et la longévité des outils lors des opérations de fraisage en spirale.
Le fraisage en spirale répartit uniformément les efforts de coupe le long de la trajectoire de l'outil, réduisant ainsi les contraintes localisées. Grâce à un refroidissement et une évacuation des copeaux efficaces, il minimise l'accumulation de chaleur et les frottements, ce qui réduit l'usure de l'outil et double sa durée de vie par rapport aux méthodes conventionnelles.
Oui, le fraisage hélicoïdal excelle dans l'usinage de filetages de grand diamètre et non standard. Il élimine le besoin d'équipements spécialisés de grande taille grâce à des trajectoires hélicoïdales à commande numérique, offrant précision et flexibilité pour divers types de filetages, avec différents pas et sens de rotation.
