En usinage CNC, l'avance et la vitesse de coupe sont deux paramètres critiques qui influencent directement l'efficacité de l'usinage, la qualité des pièces et la durée de vie des outils. Choisir la bonne avance et la bonne vitesse de coupe permet non seulement d'accélérer les processus d'usinage, mais aussi raccourcir le temps de production mais aussi améliorer la qualité de surface et prolonger la durée de vie des outils. Une compréhension approfondie de ces paramètres et de leur application à l'usinage réel est essentielle pour optimiser les processus CNC.
Dans le texte suivant, Yonglihao Machinery explorera plus en détail comment sélectionner la vitesse d'avance et la vitesse de coupe optimales en fonction des besoins d'usinage spécifiques.
Table des matières
Quel est le taux d'alimentation ?
En usinage CNC, la vitesse d'avance (également appelée vitesse d'avance) mesure la distance parcourue par un outil sur la surface de la pièce par unité de temps, généralement exprimée en millimètres par minute (mm/min) ou en pouces par minute (tr/min). La vitesse d'avance est un paramètre essentiel du processus d'usinage, affectant directement l'efficacité, l'usure de l'outil, la qualité et le temps d'usinage global. Le choix de la vitesse d'avance doit être ajusté avec précision en fonction de la tâche d'usinage, des propriétés du matériau, du type d'outil et des exigences de qualité de surface.
Choisir le débit d'alimentation optimal
Lors de la sélection du débit d'alimentation optimal, plusieurs facteurs doivent être pris en compte :
Qualité de la pièce et exigences de surface: La tolérance dimensionnelle, la complexité de la forme et les exigences de finition de surface de la pièce influencent le choix de la vitesse d'avance. Une vitesse d'avance plus faible est généralement nécessaire pour réduire la rugosité de surface et garantir la précision de l'usinage, notamment pour des résultats d'usinage de haute qualité.
Matériau de la pièce et propriétés du matériauLa dureté, la ténacité, la conductivité thermique et d'autres caractéristiques des différents matériaux (tels que les alliages d'aluminium, l'acier inoxydable, etc.) influent directement sur le choix de l'avance. Les matériaux plus durs nécessitent généralement des avances plus faibles pour éviter d'endommager l'outil, tandis que les matériaux à faible conductivité thermique nécessitent des avances encore plus faibles pour éviter la surchauffe et le recuit de l'outil. L'ajustement de l'avance en fonction des propriétés du matériau est essentiel pour garantir une coupe efficace et prévenir l'usure prématurée de l'outil.
Matériau et type d'outilChaque matériau d'outil (carbure, acier rapide, etc.) et chaque type d'outil (fraises, outils de tournage, etc.) ont des exigences spécifiques en matière d'avance. La dureté et la résistance à l'usure de l'outil déterminent ses performances à différentes avances.
Géométrie de l'outil de coupeLa géométrie de l'outil (rayon de pointe, angle de coupe, angle de dépouille, etc.) influence la vitesse d'avance optimale. Certaines géométries particulières peuvent nécessiter des ajustements de la vitesse d'avance pour obtenir des performances de coupe optimales.
Autres facteurs affectant le débit d'alimentation optimal
Type d'opération d'usinage: Différent opérations d'usinage (comme le fraisage CNC, le tournage CNC et le perçage) nécessitent des vitesses d'avance différentes. Le fraisage nécessite généralement une avance plus élevée, tandis que le perçage de précision peut nécessiter une avance plus faible pour garantir la précision.
Largeur de coupe:Une largeur de coupe plus grande augmente la force de coupe, ce qui nécessite une vitesse d'avance plus faible pour éviter la surcharge de l'outil.
Durabilité et durée de vie des outilsUne avance trop élevée augmente la charge de l'outil, accélérant ainsi son usure. Un réglage correct de l'avance peut prolonger sa durée de vie tout en améliorant l'efficacité de l'usinage. L'équilibre entre productivité et durée de vie de l'outil est crucial pour optimiser l'avance.
ProductivitéUne avance plus élevée augmente généralement la vitesse d'usinage, réduisant ainsi le temps de cycle et améliorant ainsi la productivité. Cependant, une avance trop élevée peut entraîner une dégradation de la qualité de surface et une usure accrue de l'outil. Il est donc important de concilier exigences de qualité et maîtrise des coûts tout en améliorant la productivité.
Capacité des machines-outils: La vitesse d'avance maximale d'une machine-outil dépend de sa conception et des capacités de son système d'entraînement. Dépasser la capacité de la machine peut provoquer des vibrations, des vibrations de l'outil, voire des pannes d'usinage.
Qu'est-ce que la vitesse de coupe ?
La vitesse de coupe est un paramètre essentiel qui mesure la vitesse à laquelle l'arête de coupe d'un outil se déplace par rapport à la surface de la pièce. En usinage CNC, elle est généralement exprimée en mètres par minute (m/min) ou en pieds par minute (pi/min). Elle affecte non seulement l'efficacité de l'usinage, mais a également un impact significatif sur la qualité, l'usure et les coûts d'usinage. Une vitesse de coupe adaptée permet d'optimiser le processus d'usinage, d'accroître l'efficacité de la production et de prolonger la durée de vie de l'outil.
Choisir la vitesse de coupe optimale
Le choix de la vitesse de coupe optimale nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs afin d'équilibrer qualité et efficacité d'usinage. Les principaux facteurs d'influence sont les suivants :
Matériel | Tournant | Forage | Alésage | Fraisage en bout (ébauche) | |
Aluminium | 400-1000 | 250-600 | 100-300 | 600 | |
Laiton | 225-300 | 150-300 | 130-200 | ||
Bronze | 150-225 | 100-250 | 75-180 | Moyen : 250 Difficile : 125 | |
Fonte | Doux | 100-150 | 75-150 | 60-100 | 60 |
Moyen | 75-120 | 70-110 | 35-65 | ||
Dur | 50-90 | 60-100 | 20-55 | 50 | |
Cuivre | 100-200 | 60-100 | 40-60 | ||
Magnésium | 600-1200 | 300-650 | 150-350 | ||
Acier inoxydable | Usinage libre | 100-150 | 65-100 | 35-85 | 304: 55 17-4PH : 35 |
Autres notes | 40-85 | 15-50 | 15-30 | ||
Acier au carbone et allié | Usinage libre | 125-200 | 100-145 | 60-100 | Do grave : 75 4140: 50 4340: 50 |
Moins de 0,3% C | 75-175 | 70-120 | 50-90 | ||
0,3% à 0,6% C | 65-120 | 55-90 | 45-70 | ||
Plus de 0,6% C | 60-80 | 40-60 | 40-50 | ||
Titane | 25-55 | 30-60 | 10-20 | Ti-6AL-4V : 25 |
Dureté de la pièceLa dureté du matériau de la pièce influence directement le choix de la vitesse de coupe. Les matériaux plus durs nécessitent des vitesses de coupe plus faibles pour réduire l'usure de l'outil et prolonger sa durée de vie. À l'inverse, des vitesses de coupe trop élevées peuvent accélérer l'usure de l'outil et dégrader l'état de surface de la pièce.
Résistance de l'outil de coupeLe matériau, la robustesse et la résistance à l'usure de l'outil déterminent la vitesse de coupe qu'il peut supporter. Les outils en carbure peuvent fonctionner à des vitesses de coupe plus élevées, tandis que les outils en acier rapide nécessitent généralement des vitesses plus faibles. Une résistance insuffisante de l'outil peut entraîner sa rupture ou son usure rapide, affectant ainsi le résultat de l'usinage.
Durée de vie de l'outilBien que des vitesses de coupe plus élevées puissent améliorer l'efficacité de l'usinage, elles augmentent également la charge thermique de l'outil, accélérant son usure et réduisant sa durée de vie. Le choix d'une vitesse de coupe adaptée permet de réduire l'usure de l'outil, d'en prolonger la durée de vie et de maintenir une qualité et une efficacité d'usinage élevées. Pour optimiser le processus d'usinage, il est crucial de trouver le meilleur équilibre entre durée de vie et vitesse de coupe.
Pourquoi la vitesse et l’avance sont-elles importantes dans l’usinage ?
La vitesse (vitesse de coupe) et la vitesse d'avance sont deux paramètres cruciaux dans l'usinage, car ils affectent directement divers aspects du processus d'usinage, notamment l'efficacité, la qualité de surface, la durée de vie de l'outil et les coûts d'usinage globaux.
Efficacité d'usinage:Des vitesses de coupe plus élevées peuvent réduire le temps d'usinage, tandis qu'une vitesse d'avance appropriée garantit un enlèvement rapide de matière, raccourcissant ainsi les cycles de production et augmentant le rendement.
Qualité de surfaceDes vitesses de coupe excessivement élevées peuvent augmenter la rugosité de la surface, tandis qu'une avance trop rapide peut provoquer des marques d'outil ou des défauts de surface. Le réglage de la vitesse et de l'avance permet d'obtenir la finition de surface et la précision souhaitées.
Durée de vie de l'outilDes vitesses de coupe et des avances plus élevées augmentent la charge thermique de l'outil, ce qui accélère son usure et réduit sa durée de vie. L'optimisation de ces deux paramètres permet de prolonger efficacement la durée de vie de l'outil, réduisant ainsi la fréquence de changement et les coûts de production.
Coûts d'usinage:Des paramètres mal réglés, qu'ils soient trop élevés ou trop bas, peuvent entraîner des augmentations de coûts inutiles. L'optimisation de ces deux paramètres peut réduire le gaspillage de matière, diminuer la consommation d'outils et diminuer les coûts énergétiques, améliorant ainsi les économies d'usinage.
Stabilité d'usinage:Des réglages raisonnables de vitesse et de vitesse d'avance aident à maintenir la stabilité du processus d'usinage, réduisant les vibrations et le bruit, garantissant un fonctionnement fluide et améliorant ainsi la cohérence et la fiabilité du produit.
Différences entre la vitesse d'avance et la vitesse de coupe
L'avance et la vitesse de coupe ont des significations et des impacts physiques différents en usinage CNC. L'avance contrôle la vitesse d'avancement de l'outil par rapport à la pièce, tandis que la vitesse de coupe contrôle la vitesse de déplacement de l'arête de coupe sur la surface de la pièce. L'avance influence principalement l'efficacité de l'usinage et la qualité de surface, tandis que la vitesse de coupe influence davantage la durée de vie de l'outil et la température d'usinage. Le graphique suivant, comparant la vitesse de coupe et l'avance, permet de mieux visualiser cet écart :
Paramètre | Vitesse de coupe | Taux d'alimentation |
Génératrice et Directrice | La directrice est générée par la vitesse de coupe | La génératrice est générée par la vitesse d'alimentation |
Unités de mouvement et forme abrégée | Mesuré en mètres par minute (m/min) ou en pieds par minute (ft/min) et noté Vc | Mesuré en mètres par tour (mpr) ou en pouces par tour et désigné par s ou f |
Direction de la puce | Aucun effet sur l'écart par rapport à la direction orthogonale de la puce | Affecte la direction réelle du flux de copeaux |
Force de coupe et consommation d'énergie | Influencer la force de coupe et la consommation d'énergie | N'influence pas la force de coupe et la consommation d'énergie |
Rugosité de surface et marques de feston | Pas directement lié aux festons ou aux marques produites sur la surface usinée | Directement lié aux marques festonnées sur la surface finie |
Température de coupe, durée de vie de l'outil et usure de l'outil
| Fortement impacté | Moins impacté |
Température de coupe et durée de vie de l'outil
La température de coupe affecte directement la durée de vie de l'outil. Des températures de coupe élevées accélèrent son usure et réduisent sa durabilité. Un réglage approprié de la vitesse de coupe et de l'avance permet de réduire la température de coupe et ainsi de prolonger la durée de vie de l'outil.
Rugosité de surface et marques de feston
L'avance et la vitesse de coupe ont un impact significatif sur la qualité de surface de la pièce. Une avance élevée peut augmenter la rugosité de la surface et même provoquer des marques de feston. Pour obtenir une surface plus lisse, il est nécessaire de réduire l'avance et d'optimiser la vitesse de coupe.
Lead et Generatrice
Le pas et la génératrice sont des facteurs essentiels pour décrire la géométrie de la pièce. L'avance et la vitesse de coupe influencent la précision de ces formes géométriques, ce qui affecte à son tour les tolérances dimensionnelles et de forme globales de la pièce.
Différences physiques et fonctionnement
Les caractéristiques physiques de l'avance et de la vitesse de coupe déterminent leurs différentes applications. L'avance influence la vitesse d'avancement de l'outil, tandis que la vitesse de coupe affecte la vitesse de contact entre l'outil et la pièce.
Mouvement de l'outil
Le mouvement de l'outil est déterminé conjointement par la vitesse d'avance et la vitesse de coupe, influençant la trajectoire de l'outil et le résultat final de l'usinage pendant le processus.
Direction de la puce
La vitesse d'avance et la vitesse de coupe influencent la formation et la direction d'éjection des copeaux. Un réglage incorrect peut entraîner une accumulation de copeaux, entravant ainsi le bon déroulement de l'usinage.
Force de coupe et consommation d'énergie
L'avance et la vitesse de coupe influencent directement l'intensité de l'effort de coupe, qui, à son tour, affecte la consommation d'énergie de la machine-outil. Un réglage approprié permet de réduire l'effort de coupe, de diminuer la consommation d'énergie et de prolonger la durée de vie de l'outil.
Détermination de la vitesse d'avance et de coupe
Facteurs affectant la vitesse d'avance et la vitesse de coupe
Lors de la détermination de la vitesse d'avance et de la vitesse de coupe, il est essentiel de prendre en compte plusieurs facteurs, notamment les propriétés du matériau, le type d'outil, la méthode d'usinage et la capacité de la machine, afin de garantir l'efficacité et la qualité de l'usinage.
Propriétés des matériaux et type d'outilLa dureté, la ténacité et la conductivité thermique du matériau de la pièce influencent directement le choix de l'avance et de la vitesse de coupe. En général, les matériaux plus durs nécessitent des vitesses de coupe et des avances plus faibles afin de réduire l'usure de l'outil. Le matériau et la géométrie de l'outil déterminent également l'avance et la vitesse de coupe appropriées. Par exemple, les outils en carbure supportent des vitesses de coupe plus élevées, tandis que les outils en acier rapide sont adaptés à des vitesses plus faibles.
Type d'usinage et exigences de surfaceLes différentes opérations d'usinage ont des exigences variables en matière d'avance et de vitesse de coupe. De plus, les exigences de finition de la pièce influencent le choix de ces paramètres. Les surfaces de haute qualité nécessitent généralement des avances et des vitesses de coupe plus faibles afin de minimiser la rugosité et les défauts de surface.
Vitesse de broche et capacité de la machineLa limite de vitesse de broche affecte directement la vitesse de coupe. Il est donc crucial d'adapter la vitesse de coupe à celle de la broche tout en fonctionnant dans la plage autorisée de la machine. De même, la capacité d'avance de la machine doit être conforme aux paramètres définis pour éviter les surcharges et garantir la stabilité de l'usinage.
Interaction entre la vitesse de coupe et la vitesse d'avance:La vitesse de coupe et la vitesse d'avance s'influencent mutuellement et il est nécessaire de trouver l'équilibre optimal entre elles lors de l'usinage pour garantir la qualité, l'efficacité et la durée de vie de l'outil.
Chemins non linéaires et ajustements opérationnelsPour les trajectoires d'usinage non linéaires complexes, il peut être nécessaire d'ajuster dynamiquement l'avance et la vitesse de coupe en fonction des variations de la trajectoire afin de garantir une coupe uniforme et un usinage stable. En pratique, les paramètres doivent être ajustés en continu en fonction des informations d'usinage. En cas d'usure rapide de l'outil ou de mauvaise qualité de surface, des ajustements doivent être effectués rapidement pour optimiser les résultats d'usinage.
Calcul de la vitesse d'avance et de coupe
Le calcul de l'avance et de la vitesse de coupe est une étape cruciale pour déterminer les paramètres d'usinage. Ces calculs reposent généralement sur le type de matériau, les spécifications de l'outil, les conditions d'usinage et le résultat souhaité. Les formules empiriques et les données fournies par les fabricants d'outils constituent des outils de référence courants. Des calculs précis garantissent que les paramètres sélectionnés répondent aux exigences d'usinage tout en conciliant efficacité, qualité et durée de vie de l'outil. Pour les opérations d'usinage complexes, une attention particulière doit être portée aux trajectoires non linéaires ou aux matériaux spéciaux lors des calculs afin de garantir des résultats finaux conformes aux attentes.
Conclusion : Maximiser l'efficacité de l'usinage CNC
La clé pour maximiser l'efficacité de l'usinage CNC est de comprendre et d'appliquer les vitesses d'avance et de coupe. Choisir la meilleure vitesse d'avance et de coupe améliore la productivité, prolonge la durée de vie de l'outil et garantit des pièces de haute qualité. Il est essentiel d'ajuster ces paramètres avec précision. Tenez compte des matériaux de la pièce et de l'outil, du type d'usinage et des capacités de la machine. C'est la base d'un usinage efficace et économique. Il est donc essentiel de comprendre l'impact de ces paramètres d'usinage. Trouver les meilleurs réglages pour une tâche grâce à des tests continus est un moyen efficace d'améliorer l'efficacité de l'usinage CNC. Ce que vous devez savoir avant d'effectuer l'usinage de production CNC Cela inclut la manière dont ces paramètres clés sont définis et ajustés, ainsi que la manière de sélectionner les conditions d'usinage adaptées à votre tâche et à votre matériau spécifiques.
FAQ
Les vitesses d’avance et de coupe affectent-elles la durée de vie de l’outil ?
Oui, l'avance et la vitesse de coupe ont un impact significatif sur la durée de vie de l'outil. Une coupe trop rapide peut entraîner une surchauffe et une usure rapide de l'outil. Une avance trop rapide peut provoquer une rupture ou une usure prématurée de l'outil. Choisir et optimiser correctement ces paramètres est essentiel pour prolonger la durée de vie de l'outil. Cela garantit la qualité de l'usinage et améliore la productivité.
La vitesse de coupe et la vitesse d'avance sont-elles les mêmes ?
Non, ce n'est pas la même chose. La vitesse de coupe désigne la vitesse superficielle du tranchant de l'outil, tandis que l'avance désigne la vitesse à laquelle l'outil se déplace par rapport à la pièce.
Quelle est la vitesse d'avance dans l'usinage CNC ?
La vitesse d'avance fait référence à la vitesse à laquelle l'outil se déplace par rapport à la pièce, généralement mesurée en millimètres par minute ou en pouces par minute.
Que se passe-t-il si ma vitesse de coupe est trop élevée ?
Une vitesse de coupe excessivement élevée peut entraîner une usure rapide de l'outil, générer des températures élevées, dégrader la qualité de l'usinage et peut même endommager l'outil ou la pièce.
Qu'est-ce qui a le plus d'influence sur la vitesse d'avance et la vitesse de coupe ?
La dureté de la pièce et la résistance à l'usure de l'outil sont les principaux facteurs. Elles ont un impact majeur sur l'avance et la vitesse de coupe. Les matériaux durs nécessitent des vitesses de coupe plus faibles et des avances adaptées pour minimiser l'usure de l'outil. Parallèlement, le carbure et d'autres matériaux hautes performances permettent des vitesses de coupe plus élevées, sans impact significatif sur la durée de vie de l'outil.
Puis-je utiliser la même vitesse d'avance et de coupe pour différents matériaux ?
Généralement non. Les différents matériaux présentent des duretés et des caractéristiques variables, nécessitant des vitesses d'avance et de coupe différentes pour éviter l'usure des outils et les problèmes de qualité d'usinage.
Pourquoi les ingénieurs et les machinistes doivent-ils prendre en compte la vitesse de coupe et la vitesse d'avance dans l'usinage CNC ?
Parce que ces deux paramètres affectent directement l’efficacité de l’usinage, la qualité de surface, la durée de vie de l’outil et les coûts d’usinage globaux.