Qu'est-ce que l'usinage CNC ? En termes simples, il s'agit de l'utilisation de programmes informatiques pour contrôler la machine-outil et réaliser l'usinage de la pièce. Il offre les avantages d'une haute précision, d'une bonne répétabilité et d'une grande vitesse d'usinage. L'usinage CNC est largement utilisé dans l'aérospatiale, l'électronique numérique, les technologies de défense, l'automobile, la fabrication d'équipements médicaux et d'autres secteurs.
Cependant, les processus de production et d'usinage CNC posent encore quelques problèmes aux machinistes. Par exemple, comment usiner efficacement les angles vifs d'une pièce ? Cet article vous permettra de comprendre en détail les problèmes liés à l'usinage CNC des angles vifs.
Table des matières
Pourquoi l'usinage CNC des coins intérieurs vifs est-il difficile ?
Usinage CNC est désormais largement utilisé dans de nombreux secteurs. Mais pourquoi est-il difficile pour les machinistes CNC d'usiner des angles rentrants vifs, notamment droits ?
La plupart des outils d'usinage CNC sont cylindriques. La profondeur de coupe est donc limitée. Lorsqu'un outil usine à l'intérieur d'une cavité, les angles de la cavité produisent toujours des angles arrondis. Modifiez la trajectoire de l'outil à 90 degrés pour obtenir un angle droit. Théoriquement, le rayon de congé interne minimal obtenu est égal au rayon de l'outil de coupe. Pour obtenir un angle droit, modifiez la trajectoire de l'outil à 90 degrés. Cependant, la trajectoire de l'outil CNC n'est pas construite de cette manière. Vous pouvez également modifier le plus petit outil afin que le rayon de l'angle intérieur soit proche d'une forme aiguë, mais qu'il ne s'agisse pas d'un angle intérieur aigu.
Alors, quelles sont les solutions à ces problèmes ? Suivez-nous.
Stratégies d'usinage des angles vifs
Changer les coins en congés
La solution la plus simple et la plus directe consiste à éviter les angles vifs. Bien que cela ne semble pas être une solution au problème, tous les experts s'accordent à dire que c'est une solution. La plupart des conceptions permettent de modifier le rayon des angles. Seules des modifications mineures suffisent à accomplir le travail tout en conservant le même niveau d'utilité.
Cette suggestion est simple et facile à mettre en œuvre. Les méthodes de réduction des coûts dont nous parlerons plus tard nécessitent toutes plus de temps, d'argent et de travail. Si vous pouvez les éviter, faites-le au plus vite.
Une autre raison est la stabilité du procédé. Les outils de coupe comme les fraises ne permettent pas de réaliser des trous très profonds. La profondeur de coupe maximale est généralement quatre fois supérieure au diamètre de l'outil. Au-delà de ces limites, des problèmes tels que broutage, bris d'outil et rugosité de surface apparaissent. Tous ces facteurs rendent plus difficile la réalisation d'angles intérieurs nets et précis.
Par conséquent, le rayon du congé est un élément que les concepteurs doivent prendre en compte lorsqu'ils décident d'usiner des arêtes en angles arrondis. Ils doivent choisir un rayon de congé sûr pour le service de production. Cela permettra à ce dernier de produire en toute sécurité sans utiliser la pièce.
Utilisation de filets en T et en os de chien
Lorsque la conception est inévitable, on peut envisager de résoudre le problème lors de l'usinage. Cela se fait en ajoutant des contre-dépouilles à chaque angle vif, en utilisant des congés en T et en forme d'arête de chien pour éliminer l'excédent de matière. Cette méthode est particulièrement efficace pour l'assemblage d'une pièce aux angles extérieurs vifs dans une cavité interne. Elle n'entraîne aucun décalage dans l'assemblage de la pièce. De plus, elle n'affecte pas la fonctionnalité de l'assemblage : elle se contente d'enlever une partie de la matière de la pièce.
- T-bone : Il s'agit simplement d'un filet en T, en forme de T aux bords arrondis, qui prolonge la zone de coupe dans une direction. Généralement, l'extension de la coupe correspond à la moitié du diamètre de l'outil afin de s'adapter à la pièce à usiner, laissant suffisamment d'espace pour l'assemblage.
- Filet d'os de chien : Ce nom vient du fait que la forme de l'angle vif rappelle celle d'un os de chien après usinage. Il prolonge la saignée dans deux directions, contrairement à la saignée unidirectionnelle du T-bone. L'usinage est un peu plus complexe que celui du T-bone, mais l'aspect général est meilleur.
Technologie EDM
Outre le fraisage CNC décrit ci-dessus, nous pouvons également utiliser la technologie d'électroérosion pour obtenir des angles intérieurs nets. Comparé aux méthodes précédentes, l'angle intérieur obtenu par électroérosion est la technologie la plus proche d'un angle intérieur net.
L'électroérosion est une technique d'usinage très courante. Elle utilise une conductivité électrique entre l'outil et la pièce, ce qui permet d'éliminer de la matière par fusion et érosion. Dans cet article, nous aborderons deux techniques d'électroérosion : le moulage par électroérosion et l'électroérosion à fil.
Moulage par électroérosion
Le procédé comprend une électrode et une pièce. Celle-ci est généralement immergée dans un fluide isolant (par exemple, de l'huile ou un autre fluide diélectrique). Lorsque le procédé relie l'électrode et la pièce à une source d'alimentation appropriée, un potentiel électrique est généré entre les deux composants. Lorsque l'électrode est proche de la pièce, un claquage diélectrique se produit dans le fluide. Cela crée un canal de plasma qui provoque des étincelles. Celles-ci fondent et éliminent l'excédent de matière pour obtenir l'angle intérieur net souhaité.
En moulage par électroérosion, l'outil est une électrode personnalisée dotée de propriétés conductrices. Les angles extérieurs de l'électrode peuvent être conçus pour correspondre aux angles intérieurs vifs des cavités de la pièce. Cela permet d'obtenir un angle usiné aussi net que possible.
Découpe par fil EDM
Il s'agit d'une technique différente du moulage par électroérosion. L'outil utilisé est un fil conducteur fin de diamètre inférieur à 0,1 mm. Il traverse la pièce le long du contour de l'élément et enlève l'excédent de matière. Le diamètre du fil fin étant très faible (inférieur à 0,1 mm), il est théoriquement possible d'obtenir un rayon de congé dont le diamètre d'angle intérieur est égal à la moitié du diamètre du fil fin. Ce rayon est suffisamment proche d'un angle intérieur vif pour être acceptable. Il est donc parfaitement adapté à l'usinage d'angles internes vifs.
Cependant, l'électroérosion présente certaines limites. Premièrement, les pièces usinées par ces deux méthodes doivent être conductrices d'électricité. Deuxièmement, leur efficacité d'usinage et la qualité de surface de la pièce sont limitées. Elles sont généralement beaucoup plus lentes que les méthodes d'usinage conventionnelles et la finition de surface de la pièce est médiocre. Découpe par fil EDM L'usinage des angles vifs de la cavité interne ne peut être réalisé qu'à travers la cavité. Par conséquent, les cavités non traversées d'une certaine profondeur ne peuvent pas être usinées par cette méthode.
Coupe manuelle
Lorsque les congés en T et en arête de chien ne peuvent pas être utilisés dans la CNC processus d'usinageIl est inévitable de produire des angles arrondis après la finition de la pièce. À ce stade, il faut procéder à la finition à la main. Nous utiliserons des outils manuels pour couper, meuler et polir l'angle intérieur. C'est ainsi que l'angle intérieur sera net. Parmi les outils courants, on trouve les limes, le papier de verre, etc.
Ce type d'usinage est très exigeant en main-d'œuvre et en temps. De plus, il n'est utilisé qu'après l'usinage, lorsque les angles intérieurs vifs de la pièce sont particulièrement importants.
Influence des matériaux sur l'usinage des angles vifs intérieurs
En usinage CNC, le choix du matériau est crucial. Il influence la qualité des angles vifs. Les matériaux généralement utilisés en usinage CNC sont les métaux, les plastiques et les composites.
Les alliages d'aluminium, d'acier, de laiton et de titane sont couramment utilisés dans les machines-outils à commande numérique. Ces métaux sont réputés pour leur dureté, leur robustesse, leur durabilité et leur résistance à la corrosion. On utilise également de l'ABS, du Delrin et du nylon, faciles à usiner et peu coûteux. Les matériaux composites courants incluent les polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) et la fibre de verre. Le PRFC présente un bon rapport résistance/poids. La fibre de verre offre solidité, flexibilité et résistance à la corrosion.
Le matériau affecte l'usinage des angles vifs intérieurs, notamment par sa dureté, son point de fusion, son usure et sa ductilité.
- L'impact de la dureté du matériau : plus la dureté du matériau est élevée, plus le traitement du coin intérieur pointu des paramètres des outils de traitement requis est élevé, plus la difficulté de traitement est élevée, cette fois la nécessité d'une dureté plus élevée du traitement d'outils rigides spéciaux.
- L'influence du point de fusion : Lors de l'usinage des plastiques, il est particulièrement important de maintenir un point de fusion bas. Il est alors essentiel de régler la température (haute et basse) afin d'éviter toute déformation ou fusion de la pièce. La qualité des angles intérieurs vifs peut être garantie en ajustant la vitesse de rotation des copeaux et l'avance, ainsi qu'en augmentant le liquide de refroidissement.
- L'impact de l'usure : Lors de l'usinage des matériaux en fibre de carbone, la présence d'abrasifs peut entraîner l'émoussement des angles intérieurs tranchants de l'outil. L'utilisation d'outils d'usinage spécialisés est alors nécessaire pour garantir la précision de l'usinage.
- Influence de la ductilité du matériau : Lors de l'usinage d'angles vifs, il est essentiel de prendre en compte les caractéristiques de ductilité du matériau pour garantir la précision d'usinage des angles arrondis. Cela permet également d'éviter la déformation de la pièce et de réduire les efforts internes.
Optimisation des angles intérieurs usinés avec la conception pour la fabricabilité (DFM)
La DFM est une méthodologie de conception pour la fabrication. Elle vise à optimiser la fabrication des produits afin de réduire les coûts, d'améliorer la qualité et de réduire les délais de production.
Avant d'usiner des angles vifs intérieurs pour la production, la DFM permet d'évaluer la complexité de leur conception et de déterminer leur pertinence pour la réalisation fonctionnelle de la pièce. Si l'utilisation d'angles arrondis plutôt que vifs ne nuit pas à la qualité du produit final, il est possible d'éviter les angles vifs avant l'usinage CNC. D'autre part, la DFM permet d'évaluer l'impact de l'intégration d'angles vifs sur le coût d'usinage. L'ajout d'angles vifs augmente le coût des pièces. Il est donc possible d'éviter ou de remplacer les angles vifs par des angles arrondis. On peut également envisager d'utiliser des procédés d'usinage alternatifs, comme l'arrondi en T ou l'arrondi en os de chien.
Analyse des coûts et de l'efficacité de l'usinage des angles vifs intérieurs
L'usinage CNC des angles vifs des pièces n'est pas une conception particulièrement judicieuse. Les angles vifs sont difficiles à usiner et augmentent considérablement la durée de vie. coûts de production et temps. Par conséquent, évitez les conceptions à coins intérieurs pointus si elles ne sont pas nécessaires.
Pour la plupart des projets, des angles arrondis, en T ou en os de chien peuvent remplacer les angles vifs pour réaliser les fonctions correspondantes. Si la pièce nécessite un angle vif, d'autres méthodes de fabrication sont possibles, comme l'électroérosion, la découpe manuelle et la découpe laser.
Conclusion
Actuellement, en usinage CNC, les paragraphes ci-dessus décrivent plusieurs méthodes courantes pour usiner des angles rentrants pointus. Si vous devez usiner des angles rentrants vifs en CNC, veuillez nous contacter. Yonglihao Machinery Bénéficiez d'une riche expérience et d'un savoir-faire dans l'usinage CNC d'angles intérieurs vifs. Nous pouvons vous proposer une solution complète adaptée à vos besoins.
FAQ
Quelle est la meilleure pratique pour concevoir des pièces avec des angles internes pointus ?
Tout d'abord, utilisez la méthode DFM pour évaluer si le produit doit être usiné avec des angles vifs avant l'usinage. Si les angles vifs peuvent être remplacés par des angles arrondis, modifiez la conception. Si ce n'est pas possible, envisagez l'usinage par électroérosion.
Usinage CNC d'angles vifs quand les compétences sont quelles ?
Les principales techniques de traitement sont principalement les suivantes :
Sélectionnez un diamètre d'outil tranchant aussi petit que possible, ce qui contribue à garantir la précision et la finition de surface du coin tranchant.
Utilisation de fluide de coupe pendant l'usinage. Le fluide de coupe peut contribuer à réguler la température de l'outil, à éliminer les débris de matériau, à lubrifier l'outil et à prolonger sa durée de vie, etc.
L'usinage des outils doit être effectué plusieurs fois pour obtenir le couteau. L'usinage répété de l'outil permet d'améliorer la précision des angles vifs et la finition de surface.
Comment réaliser des angles vifs en électroérosion à fil ?
La découpe par électroérosion permet d'obtenir des angles vifs grâce à un fil-électrode fin. Le fil et la pièce sont alternativement chargés positivement ou négativement. Leur proximité génère une charge thermique qui érode la pièce, parachevant ainsi les angles vifs.
Pourquoi devrions-nous éviter les angles vifs dans l’usinage CNC ?
Il y a deux aspects principaux :
Les angles vifs lors de l'usinage CNC peuvent entraîner des points de tension dans la pièce. Ils augmentent également l'usure de l'outil et les risques d'usinage.
Les angles vifs augmentent les coûts d'usinage et les temps de cycle. Par conséquent, n'usinez pas de machine CNC pour affûter les angles intérieurs si ce n'est pas nécessaire.