Le surfaçage est un procédé d'usinage important pour produire des conceptions complexes et une géométrie plate. Le procédé offre une grande précision dimensionnelle, finition de surface et a la capacité de contenir de grandes pièces. Aujourd'hui, nous allons voir ce qu'est ce fraisage de surface, ses types, son processus et ses meilleures pratiques.
Qu’est-ce que le fraisage du visage ?
Le fraisage en bout coupe les matériaux avec précision pour créer des surfaces lisses et plates. Il utilise une fraise rotative qui enlève le matériau perpendiculairement à la pièce. Le procédé comprend des outils de coupe spécialisés avec de nombreux inserts sur la face, ce qui le rend adapté à la réalisation de poches, à l'aplatissement des surfaces et à l'enlèvement de matière.
Comment fonctionne le surfaçage ?
1ère étape : positionnement de la pièce
La première étape du fraisage de surfaces consiste à placer la pièce à usiner dans la bonne position sur la table de la machine. En général, vous devez utiliser des dispositifs de fixation, des pinces ou un étau pour fixer la pièce. Cela permettra de produire une coupe uniforme et précise pendant le fraisage. Cela peut être effectué manuellement ou automatiquement à l'aide de commandes de machine CNC.
2ème étape : Alignement de la machine et sélection des outils
Une fois la pièce à usiner réglée, la machine est alignée et l'outil de coupe approprié est sélectionné. Pour obtenir les meilleurs résultats, la surface de la pièce doit être perpendiculaire à l'axe de la broche. Le choix de l'outil est également très important. Ce choix dépend du matériau de la pièce à usiner et de la finition requise. Par conséquent, il convient de sélectionner une fraise adaptée, par exemple une fraise à coquille ou une fraise à surfacer.
3ème étape : Réglage des paramètres de coupe
Ensuite, il faut modifier les paramètres de coupe. Ces paramètres sont la profondeur de coupe, la vitesse de coupe et l'avance. Pour les opérations à grande avance, utilisez une vitesse de coupe de 1,000 0.5 m/min et une profondeur de coupe de 2 à 0.2 mm pour les travaux de précision et une avance de 0.6 à XNUMX mm pour les coupes moyennes.
Étape finale : l'usinage
Enfin, après avoir modifié les paramètres de coupe, le processus de fraisage commence. Pendant l'usinage, la fraise rotative enlève de la matière de la pièce et donne à la surface produite une finition lisse et plate. À ce stade, le liquide de refroidissement est généralement utilisé pour réduire la friction, contrôler la chaleur et éliminer les copeaux de la zone de coupe.
Les 5 principaux types d'opérations de surfaçage
1. Fraisage de visage conventionnel
Pour obtenir un meilleur contrôle de la force de coupe, le fraisage frontal conventionnel fait tourner la fraise dans le sens inverse de la direction d'avance. Pour les opérations de finition et de semi-finition, cette technique utilise une fraise à angle d'attaque de 45°. Et le mouvement de coupe radial se déplace du centre vers la périphérie dans cette méthode de fraisage. Cela permet de garantir une qualité de surface exceptionnelle et une grande précision dimensionnelle.
2. Fraisage frontal général
Il s'agit d'une opération de fraisage plus large destinée à usiner des surfaces planes. Des fraises dont le diamètre est supérieur à la largeur de la pièce et dont l'angle d'attaque est de 45° sont utilisées dans le processus général de fraisage frontal. Cette opération de base permet d'obtenir des surfaces uniformes pour les opérations d'usinage ultérieures.
3. Fraisage partiel de la face
Le diamètre de la fraise utilisée pour le fraisage partiel des faces est inférieur à la largeur de la pièce à usiner, ce qui nécessite plusieurs passes pour terminer les surfaces. En utilisant cette technique de fraisage, des zones localisées peuvent être contrôlées avec précision et des évidements ou des poches peuvent être générés avec des limites claires. Le procédé est également remarquable pour l'enlèvement sélectif de matière afin de créer des géométries complexes tout en conservant des tolérances dimensionnelles strictes.
4. Fraisage frontal à grande avance
Ce fraisage combine une faible profondeur de coupe avec des vitesses d'avance très élevées - jusqu'à 2.0 mm par dent - et une vitesse de coupe jusqu'à 1000 10 m/min ou plus. Des fraises spécialisées sont utilisées dans ce cas avec des angles d'entrée de XNUMX degrés pour diriger les forces de coupe axialement afin de réduire les vibrations et d'augmenter la stabilité. Il s'agit d'une opération bien adaptée au traitement rapide de grandes quantités de matériaux.
5. Fraisage frontal robuste
Des fraises robustes avec des angles d'attaque de 60 degrés sont utilisées dans le fraisage frontal intensif pour l'enlèvement de matière important. Des profondeurs de coupe allant jusqu'à 18 mm et des vitesses d'avance de 0.4 à 0.7 mm par dent peuvent être traitées par ce procédé. Cette technique est idéale pour l'usinage de grandes pièces moulées et forgées. Le fraisage intensif nécessite généralement des outils à pointe de carbure et des broches haute puissance pour fonctionner de manière optimale.
Fraises à surfacer et outils
Fraises à surfacer
Les fraises à surfacer sont constituées de corps de fraise de grand diamètre avec des plaquettes fixées mécaniquement au corps de fraise. Ces outils robustes se distinguent par un enlèvement de matière important, ce qu'ils font en réalisant des coupes radiales profondes tout en maintenant la précision dimensionnelle. Le choix du diamètre de la fraise est basé sur les spécifications de jeu de la machine et la longueur de la pièce.
Fraises à queue
Les arêtes de coupe se trouvent à la fois sur la face et sur la périphérie d'une fraise à queue, qui est disponible dans une configuration de 2 à 4 cannelures. Le rainurage, le fraisage de profils et certains fraisages de face sont leurs domaines de prédilection, mais leurs arêtes de coupe ne sont pas conçues pour enlever de grandes quantités de matière, elles ne constituent donc pas le meilleur outil pour les travaux lourds.
Fraises à coquille
Dans les fraises à coquille, la force de coupe est équilibrée en utilisant plusieurs dents de coupe avec des plaquettes remplaçables sur leurs bords extérieurs. Pour les pièces plus grandes, elles constituent une bonne option et la gestion de l'usure est plus flexible grâce à elles, car les plaquettes peuvent être remplacées sans avoir à remplacer l'outil entier.
Coupe-mouches
Il s'agit d'outils à pointe unique constitués d'un grand corps rotatif et d'une plaquette de coupe. Ils réalisent des coupes précises et légères sur des surfaces planes. Ils peuvent être plus lents que les fraises à dents multiples, mais ils offrent une finition lisse et sont utilisés pour un travail de haute précision et de précision.
Fraises à plaquettes indexables
Les fraises indexables sont multi-angles et disposent de plaquettes en carbure remplaçables avec des géométries spécialisées pour différents matériaux. Disponibles dans des diamètres de 40 à 250 mm, elles sont généralement dotées de revêtements CVD et d'angles de coupe positifs pour une résistance accrue à l'usure.
Paramètres clés du surfaçage
Profondeur de coupe
L'épaisseur de matière enlevée en un seul passage correspond à la profondeur de coupe. Pour l'ébauche, la profondeur de coupe est généralement de 2 à 5 mm et pour les opérations de finition, elle est de 0.2 à 1 mm selon le matériau.
Vitesse de coupe
Le matériau usiné détermine la vitesse de coupe. L'aluminium peut atteindre jusqu'à 1,000 500 m/min, les aciers standards ont environ XNUMX SFM et les matériaux durcis ont généralement une vitesse inférieure.
Débit d'alimentation
La vitesse d'avancement d'un outil par rapport à la pièce dépend de la vitesse d'avance. Utilisez 0.005 à 0.020 pouces/tour pour l'ébauche ; utilisez 0.002 à 0.004 pouces pour la finition.
Vitesse de broche
La vitesse de rotation de la fraise est la vitesse de rotation de la broche. La vitesse de rotation de la broche est généralement comprise entre 500 et 3,000 XNUMX tr/min, selon la vitesse de coupe, le matériau usiné et le diamètre de l'outil.
Géométrie de l'outil
L'efficacité de coupe est influencée par la géométrie de l'outil. Elle comprend l'angle de dépouille, l'angle de coupe et le rayon de l'outil. Pour les matériaux plus tendres, un angle de coupe positif de 5 à 10° est courant, tandis que pour les matériaux plus durs comme l'acier, un angle de coupe négatif de 0 à 5° est utilisé.
Rigidité de la machine-outil
La rigidité d'une machine-outil désigne la rigidité de la machine qui influe sur la précision de coupe et les vibrations. Pour les opérations de haute précision, les valeurs de rigidité des machines rigides varient de 10,000 50,000 à XNUMX XNUMX N/μm.
Techniques avancées de surfaçage
Techniques de surfaçage à grande avance
Le fraisage à grande avance offre un gain de productivité considérable grâce à des profondeurs de coupe faibles et des vitesses d'avance rapides. Ce fraisage nécessite des fraises spécialisées avec des angles d'attaque très faibles (10 à 12 degrés) qui transforment les forces radiales en charges axiales. En conséquence, les vibrations sont réduites et des vitesses allant jusqu'à 1000 XNUMX m/min deviennent possibles. Le fraisage en bout à grande avance est un processus plus stable avec un rendement plus élevé dans les matériaux difficiles à usiner.
Fraisage en montée vs fraisage conventionnel
La seule différence entre le fraisage en avalant et le fraisage conventionnel réside dans la façon dont la fraise tourne par rapport à l'avance. Le fraisage en avalant déplace la fraise dans la même direction que l'avance. Cela permet d'obtenir une meilleure finition de surface et de réduire l'usure de l'outil. En revanche, dans le fraisage conventionnel, l'avance tourne contre la fraise, ce qui entraîne une accumulation de chaleur et une contrainte accrue sur l'outil.
Conceptions de coupe avancées
Les nouvelles conceptions de fraises à surfacer utilisent désormais des plaquettes en carbure traitées par métallurgie des poudres et dotées de méplats de raclage intégrés et de géométries complexes. Ces conceptions avancées permettent d'obtenir des finitions de surface fines jusqu'à 0.1 μm en décalant les déplacements radiaux et axiaux. Des résultats plus cohérents (avec une précision de l'ordre du micron des arêtes de coupe) peuvent être obtenus grâce à des configurations à dents multiples avec des mécanismes de positionnement réglables.
Intégration des technologies numériques
L'application de la technologie des jumeaux numériques vise à permettre une surveillance continue de l'usure des outils grâce à l'utilisation de IoT Des liens et des capteurs intelligents. Les nouveaux systèmes CNC utilisent des algorithmes d'apprentissage automatique pour prédire les besoins de maintenance et ajuster les paramètres de coupe en même temps. Ces systèmes sont capables d'atteindre jusqu'à 96 % de précision prédictive en moins de 0.1 seconde.
Matériaux et revêtements d'outils optimisés
L'amélioration des résultats du surfaçage nécessite des revêtements appropriés et l'optimisation des matériaux des outils. TiN, DLC et TiAIN Les revêtements augmentent la résistance à l'usure, réduisent la friction et prolongent la durée de vie de l'outil. La distorsion thermique minimale des outils en carbure revêtus de diamant les rend également efficaces pour l'usinage de matériaux abrasifs.
Bonnes pratiques pour un surfaçage réussi
Conseils pour optimiser la finition de surface
Une finition de haute qualité est obtenue en utilisant des plaquettes rectifiées tranchantes avec des angles de coupe positifs et des angles d'attaque de 45°. Maintenez également des coupes de finition légères entre 0.003 et 0.010 pouces et assurez-vous de la bonne évacuation des copeaux. Des plaquettes de raclage doivent être incorporées pour lisser la surface lors de leur passage et des supports précis doivent être sélectionnés pour réduire le faux-rond de l'outil.
Importance d'un serrage correct de la pièce
Fixez fermement la pièce à la même hauteur que le matériau à l'aide de pinces de positionnement pour éviter toute déformation et tout mouvement pendant l'usinage. Vous devez également utiliser des cales réglables pour régler la pression de serrage appropriée. Et placez les boulons près de la pièce pour répartir la force de manière uniforme.
Stratégies pour minimiser l'usure des outils
Vous devez choisir des avances et des vitesses adaptées pour optimiser les paramètres de coupe. Assurez également une distribution efficace du liquide de refroidissement. Les outils revêtus de TiN ou de TiAlN amélioreront leur longévité, alors utilisez-les. Et utilisez des trajectoires d'outils programmées pour répartir l'usure sur les arêtes de coupe et utilisez un système de surveillance en temps réel pour détecter le modèle d'usure.
Rôle des lubrifiants et des liquides de refroidissement
Pour assurer une meilleure dissipation de la chaleur, distribuez du liquide de refroidissement haute pression à 1000 5 PSI dans la zone de coupe. Les opérations à grande vitesse sont principalement refroidies à l'aide d'émulsions hydrosolubles à une concentration de 7 à XNUMX % et des fluides semi-synthétiques sont utilisés pour améliorer la lubrification. De plus, le positionnement à double buse assure une évacuation efficace des copeaux et évite les dommages thermiques aux surfaces des pièces.
Conclusion
En bref, les technologies d'outils de nouvelle génération et l'intégration numérique font progresser le surfaçage. Les méthodes modernes utilisent des revêtements intelligents et des formes d'outils optimisées pour produire des finitions de surface extraordinaires. Des paramètres adaptés et des techniques d'avance rapide peuvent également être adoptés pour maximiser la productivité des opérations.
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questions connexes
Quelle est la différence entre le fraisage périphérique et le fraisage frontal ?
L'outil de fraisage frontal coupe perpendiculairement à la surface à l'aide de sa pointe tandis que le fraisage périphérique coupe parallèlement à la surface à l'aide des côtés de l'outil.
Le fraisage de face est-il important pour les putters ?
Oui, c'est important car cela modifie la façon dont le putter fonctionne, la sensation et le son. Cela donne un retour d'information cohérent et contrôle également le roulement de la balle.
Quelle est la différence entre le fraisage en bout et le fraisage en surface ?
Le fraisage frontal crée des surfaces planes avec la fraise perpendiculaire à la surface et le fraisage en bout effectue le rainurage, le profilage et le contournage avec l'outil travaillant parallèlement au matériau.
Dans quelles industries le procédé de surfaçage est-il utilisé ?
Le fraisage frontal est utilisé dans les industries aérospatiale, de fabrication d'équipements lourds et automobile pour créer des surfaces planes précises sur des composants avec des exigences de qualité de surface élevées.
De quelles manières le surfaçage peut-il réduire les coûts de production ?
Le surfaçage réduit les coûts de production en réduisant l'usure des outils, en augmentant le taux d'enlèvement de matière, en simplifiant l'opération et en augmentant la précision. Ces opérations contribuent à réduire les coûts de main-d'œuvre, le temps d'usinage et les reprises.
