L'usinage CNC de l'aluminium est l'un des services les plus utilisés dans le monde entier dans les industries manufacturières en raison de sa flexibilité et de son service rapide. Le choix des bons paramètres apporte les meilleurs résultats lors de la mise en œuvre des opérations d’usinage.
Cet article abordera les principes fondamentaux des méthodes d'usinage de l'aluminium, de la sélection des matériaux et de l'amélioration de vos performances CNC. La connaissance de ces aspects peut produire un impact positif sur la durabilité de l’outil, la finition de surface et la productivité.
L'aluminium est largement utilisé dans diverses applications en raison de ses propriétés telles que sa légèreté, sa haute résistance à la corrosion et son rapport résistance/poids élevé. Néanmoins, il n’est pas très simple d’usiner l’aluminium. Ces mêmes attributs qui rendent l’aluminium si utilitaire posent également des problèmes d’usinage très spécifiques, à savoir la chaleur et les copeaux.
Ce guide vous aidera avec les meilleurs outils pour relever tous les défis qui se posent lors de l'usinage de l'aluminium.
Le choix de l’alliage d’aluminium approprié est la base d’un usinage CNC réussi. Différents alliages ont des propriétés variables qui peuvent affecter considérablement le processus d'usinage.
Les alliages d'aluminium les plus couramment utilisés dans Usinage CNC l'aluminium comprend :
• Aluminium 6061 : Il possède de bonnes propriétés mécaniques et se soude facilement. Grâce à son rapport résistance/poids élevé, il convient à des fins structurelles et présente une bonne résistance à la corrosion.
• Aluminium 7075 : Ce matériau spécifique est un alliage à haute résistance, qui trouve des applications dans les industries aérospatiales. Il a un rapport résistance/poids élevé mais légèrement moins soudable que le 6061.
• Aluminium 2024 : Populaire pour sa résistance à la fatigue et sa haute résistance, cet alliage est utilisé dans l'industrie aérospatiale pour ses productions. Mais cela est possible en utilisant des méthodes d’usinage appropriées pour obtenir des résultats précis à chaque fois.
C'est-à-dire que chacun de ces alliages possède certaines caractéristiques pour l'usinage. Par exemple, bien que le 6061 soit plus facile à empêcher la résolution et la forme, le 7075 nécessite beaucoup d'attention sur d'autres paramètres comme l'avance, la vitesse de coupe pour éviter la surchauffe et l'usure des outils.
La connaissance des caractéristiques des différents alliages d'aluminium vous guidera sur l'outil CNC aluminium approprié à utiliser et les bons paramètres à régler sur votre machine. Par exemple, il est plus facile d'usiner l'aluminium 6061 que l'aluminium 7075, ce qui provoque plus de chaleur et donc une vitesse de coupe et des avances inférieures. Ces propriétés déterminent votre stratégie d'usinage et le choix de l'alliage doit dépendre des exigences de son application.
L'usinage CNC repose sur un certain nombre de facteurs clés qui déterminent la productivité du processus d'usinage et les caractéristiques du produit fabriqué. Il s'agit de la vitesse de coupe, de la vitesse de broche, de l'avance, de la profondeur de coupe, de la vitesse de plongée, de la charge de copeaux et autres. La connaissance de ces paramètres est importante pour obtenir les bons résultats comme prévu.
La vitesse de coupe peut être définie comme la vitesse à laquelle l'outil de coupe avance à travers le matériau, normalement exprimée en pieds par minute ou en mètres par minute. Ce paramètre influence directement le taux d'enlèvement de matière et les caractéristiques de finition de la pièce à usiner.
Une vitesse de coupe optimale optimise la durée de vie et la productivité des presses et des outils. Les vitesses élevées peuvent produire une chaleur nocive pour l'outil de coupe et une mauvaise usinabilité et un mauvais état de surface à basse vitesse. La formule de calcul de la vitesse de coupe (Cs) est la suivante :
Cs = πxdxn
Où:
π = 3,14
d = diamètre de la pièce
n = vitesse de broche en tr/min
La vitesse d'avance fait référence à la distance sur laquelle l'outil de coupe pénètre dans la pièce par tour de broche, affectant la finition de la surface, la durabilité de l'outil et la vitesse d'usinage. Il est normalement défini en pouces par minute (IPM) ou en millimètres par minute (MM/min).
Le contrôle de la vitesse d'avance, du taux d'enlèvement de matière et du taux de détérioration de l'outil est maintenu. Ces conditions exposent les outils à une usure très rapide lorsque l'avance est augmentée, tandis que cela prend beaucoup de temps lorsque l'avance est réduite.
La formule pour la vitesse d'avance (F) est :
F=f×n
Où:
f = changement d'outil par tour (mesuré en mm/tour)
n = vitesse de broche (mesurée en tr/min)
Déterminer la bonne vitesse d'alimentation
En fait, l'avance a sa valeur en fonction du type de matériau, de l'état de l'outil, de la puissance disponible de la machine, de la qualité de finition et de la durée de vie de l'outil.
En règle générale, travailler avec des matériaux de nature plus tendre permet d'utiliser des vitesses d'avance plus élevées, tandis que des matériaux tels que l'aluminium et le cuivre, qui sont de dureté plus élevée, doivent être utilisés à des vitesses d'avance plus faibles pour éviter une usure accrue de l'outil tout en conservant la qualité. en haut.
La profondeur de coupe indique l'épaisseur du matériau enlevé en un seul passage, allant généralement de 0,5 à 2 millimètres, selon le type de matériau et les capacités de la machine. La profondeur spécifique n'est pas standardisée mais doit être sélectionnée en fonction des propriétés des matériaux et des capacités des outils.
Lignes directrices pour la profondeur de coupe
• Matériaux souples (par exemple, aluminium) : les profondeurs peuvent être plus élevées (1 à 2 mm).
• Matériaux durs (par exemple, acier) : les profondeurs doivent être inférieures (0,5 à 1 mm).
La vitesse de broche est la vitesse de rotation de l'outil de coupe ou de la pièce à usiner, mesurée en tours par minute (RPM). Il joue un rôle essentiel dans l’efficacité de coupe, la durée de vie de l’outil et la qualité de l’état de surface. La vitesse de rotation de la broche doit être ajustée en fonction du matériau à usiner.
Calcul de la vitesse de broche
La formule pour la vitesse de broche (n) est :
n=Cs×1000 / π×d
Où:
• Cs= vitesse de coupe (m/min)
• d= diamètre de la pièce (mm)
Les pieds de surface par minute (SFM) mesurent la vitesse de coupe à la surface de la pièce et influencent considérablement l'efficacité de coupe et la qualité de la surface. La formule pour SFM est :
SFM = π × D × RPM / 12
Où:
D = diamètre de la pièce (pouces)
RPM= vitesse de broche (tours par minute)
La vitesse de plongée est la vitesse à laquelle l'outil de coupe se déplace verticalement dans le matériau, généralement mesurée en pouces par minute (IPM) ou en millimètres par minute (MM/min). Un taux de plongée bien optimisé réduit l'usure de l'outil de coupe et améliore l'efficacité de l'usinage. La formule du taux de plongée est la suivante :
Taux de plongée = Avance par dent Nombre de cannelures Vitesse de broche
La charge de copeaux fait référence au matériau enlevé par chaque arête de coupe lors d'une passe. Le maintien d'une charge de copeaux optimale est essentiel pour la santé de l'outil, la qualité de l'état de surface et l'efficacité de l'usinage. La bonne charge de copeaux équilibre plusieurs facteurs, notamment le type de matériau, l’état de l’outil de coupe et les capacités de la machine.
Équilibrage de la charge des puces
• Type de matériau : Les matériaux plus souples permettent généralement des charges de copeaux plus élevées.
• Outil de coupe : les outils de haute qualité peuvent gérer des charges de copeaux plus importantes.
• Puissance de la machine : les machines plus puissantes peuvent supporter des charges de copeaux plus élevées sans compromettre la précision.
L'aluminium est l'un des matériaux les plus utilisés dans l'usinage CNC car il est léger, solide et facile à usiner. Afin d'obtenir les meilleurs résultats, les instruments de coupe doivent être affûtés pour réduire la quantité de chaleur produite lors de l'usinage. en outre, le taux de refroidissement et de lubrification joue un rôle considérable dans la durée de vie de l'outil de coupe ainsi que dans la finition de la surface.
• Vitesse de broche : 3 000 à 6 000 tr/min
• Vitesse de coupe : 600 à 1 000 pieds par minute (pieds/min)
• Taux d'avance : 0,002 à 0,005 pouces par dent (IPT)
• Profondeur de coupe : 0,04 à 0,10 pouces
• Finition de surface : des vitesses de broche élevées combinées à de faibles vitesses d'avance permettent d'obtenir une finition de surface lisse.
Le choix du bon outillage fait partie des facteurs critiques dans les processus de fraisage CNC de l’aluminium. La sélection de l'outillage affecte l'ensemble du processus d'usinage ou de production et la qualité globale des produits finis.
Lorsqu'il s'agit d'usinage de l'aluminium, le type de matériau utilisé sur l'outil exerce une grande influence. Les matériaux courants comprennent :
• Outils en carbure : Les outils en carbure sont utilisés dans l'usinage de l'aluminium en raison de leur dureté ou de leur résistance à l'usure. Nécessitant moins de force, ils peuvent gérer des vitesses de broche élevées et également fournir des surfaces finies plus riches que les outils HSS.
• Outils HSS : Les HSS sont moins chers que le carbure, bien que leurs performances ne soient pas aussi rapides et n'aient pas une longue durée de vie que les outils en carbure. Mais ils peuvent convenir à des travaux en petite quantité ou à un usage moins intensif.
Les revêtements d'outils, tels que TiN (nitrure de titane) ou TiAlN (nitrure de titane et d'aluminium), peuvent améliorer considérablement les performances en réduisant la friction et en améliorant la résistance à l'usure. De plus, la sélection de la bonne géométrie d'outil peut optimiser les performances :
• Angles d'hélice élevés : les outils ayant des angles d'hélice élevés peuvent améliorer l'évacuation des copeaux et réduire le risque de coincement de l'outil, ce qui est essentiel dans l'usinage de l'aluminium.
• Flûtes polies : les conceptions de flûtes polies aident à éliminer efficacement les copeaux et à prévenir l'emballage des copeaux, améliorant ainsi l'efficacité globale.
L'application des meilleures pratiques en usinage CNC est cruciale si l'on veut atteindre une productivité optimale, une durabilité des outils et obtenir des pièces de qualité. Voici quelques stratégies à considérer :
Les stratégies de paramètres de coupe adaptatifs permettent à l’utilisateur de modifier un ou plusieurs paramètres d’une ligne pendant la phase d’usinage en fonction des conditions du moment. En outre, cela augmente également les performances et diminue la probabilité de casse de l'outil, augmentant ainsi la durabilité de l'outil.
De telles applications peuvent être intégrées pour surveiller les régions souhaitées et apporter les corrections nécessaires aux paramètres de coupe lorsque les conditions le permettent. La surchauffe des outils peut être éliminée grâce au contrôle de la température, comme le montre la surveillance des performances, comme le temps d'utilisation avant de devoir être remplacé.
Chaque machine CNC actuelle contient des programmes informatiques capables d'affiner automatiquement les paramètres de base en fonction de l'utilisation. L'utilisation de ces fonctionnalités peut entraîner une amélioration des tests et de la qualité des produits finaux et un meilleur usinage des pièces.
Le contrôle de la chaleur est très important dans l’usinage CNC de l’aluminium. En sélectionnant les vitesses de coupe et les avances appropriées ainsi que la bonne approche d'application du liquide de refroidissement, il est possible de minimiser l'accumulation de chaleur et donc de réduire la tendance à l'usure des flancs d'outils et aux finitions Globe.
Il existe des géométries d'outils optimales à utiliser afin que les performances et le résultat puissent également être améliorés en fonction de la tâche à usiner. Fondamentalement, les outils utilisés dans l'usinage de l'aluminium doivent notamment donner la priorité à la question de l'évacuation des copeaux et de la dissipation de la chaleur.
Une utilisation appropriée des liquides de refroidissement et de la lubrification est essentielle dans l'usinage CNC pour gérer la chaleur et améliorer les performances des outils.
• Importance du liquide de refroidissement pour la gestion de la chaleur : les liquides de refroidissement réduisent l'accumulation de chaleur pendant l'usinage, empêchant ainsi l'usure des outils et assurant une meilleure finition de surface. Ils peuvent également aider à éliminer les copeaux, améliorant ainsi leur gestion.
• Meilleures pratiques en matière de liquides de refroidissement : les liquides de refroidissement solubles dans l’eau sont souvent efficaces pour l’usinage de l’aluminium. Il est essentiel de choisir un liquide de refroidissement compatible avec l’aluminium pour éviter les réactions chimiques qui pourraient dégrader le matériau ou l’outillage.
Étonnamment, même les machinistes experts peuvent se retrouver pris au piège des impacts sur le processus d'usinage. Voici les erreurs courantes à surveiller :
Lorsque vous faites fonctionner une broche à des vitesses incorrectes, les outils finissent souvent par être brûlés et développent d'autres signes précoces de défaillance. N'oubliez pas que la vitesse de votre broche doit toujours être adaptée au type d'alliage d'aluminium avec lequel vous devez travailler.
L'application de vitesses d'avance incorrectes peut entraîner une usure importante de l'outil ou une mauvaise qualité de finition de surface. La vitesse d'avance doit être égale à la vitesse de coupe pour obtenir d'excellents résultats.
Une évacuation des copeaux mauvaise ou inadéquate pose également des problèmes tels que le tassement des copeaux, d'où une mauvaise finition et une forte usure de l'outil. Il sera donc important pour votre stratégie d'usinage de toujours avoir un plan approprié pour gérer les copeaux.
L'utilisation de liquides de refroidissement inappropriés signifie qu'ils peuvent surchauffer, ce qui réduira la durée de conservation des outils. Modifiez une technique de refroidissement qui conviendra aux conditions d'usinage de votre projet.
Lorsque la trajectoire correcte de l'outil n'est pas planifiée, l'usinage prend plus de temps et l'usure de l'outil augmente. Il est toujours conseillé de consacrer plus de temps à développer le bon chemin d'outil afin de prendre en compte toutes les instances accessibles dans le processus.
Choisir les bons paramètres d’usinage CNC de l’aluminium implique non seulement quelques étapes spécifiques, mais prend également en compte plusieurs facteurs. La sélection des alliages et du type d'outillage, les vitesses de coupe et les avances sont autant de petites décisions qui ont un impact sur l'efficacité globale de votre processus d'usinage. Lorsque toutes les spécificités de l'usinage de l'aluminium et de l'utilisation de la CNC en aluminium Chevron sont parfaitement comprises, il est alors possible d'obtenir les meilleurs rendements avec peu d'efforts et de dépenses nécessaires.
Les informations contenues ici vous inciteront à rechercher constamment de nouvelles technologies et méthodes pour devenir un opérateur de machines d'usinage de premier ordre, où que vous soyez affecté. En effet, l'adoption d'une culture d'amélioration continue du flux de travail améliorera non seulement la qualité de vos produits, mais également la durabilité de vos opérations CNC.
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