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Qu’est-ce que le taux d’alimentation ?
La vitesse d'avance est la distance parcourue par un outil de coupe pendant une rotation de broche ou la vitesse à laquelle la pièce fait avancer la fraise ou vice versa. On peut également l'appeler vitesse d'engagement de l'outil de coupe pour fraisage opérations. Les machinistes le mesurent souvent en millimètres/minute ou en pouces/minute (mpm ou ipm). L'avance peut être mesurée en millimètres/tour ou en pouces/tour (mpr ou ipr) pour les opérations d'alésage ou de tournage.
Le matériau de l'outil (Cermet, Céramique, outil de coupe HSS, etc.), le matériau brut (Stee inoxydablel, acier doux, aluminium, bois, etc.), et d'autres paramètres de coupe tels que les caractéristiques de la machine CNC et finition de surface déterminera la variation du taux d’alimentation. La vitesse d'avance détermine l'attrait physique du produit usiné ; par conséquent, l'optimisation de l'avance est essentielle dans les processus d'usinage CNC. Les machinistes calculent la vitesse d'avance en considérant le nombre de cannelures ou de dents sur une fraise CNC et en calculant la vitesse d'avance de chaque dent.
Bien que les mêmes facteurs affectent la vitesse de coupe et l’avance, leurs effets sont moins prononcés. La vitesse d'avance est primordiale pour l'esthétique finale des pièces finies. Ainsi, l’optimisation de la vitesse d’avance est essentielle dans les processus d’usinage CNC.
Voici différents facteurs que les machinistes doivent prendre en compte pour déterminer la valeur optimale de la vitesse d'avance :
Largeur de coupe
La largeur de coupe ou profondeur de coupe radiale (RDOC) est la distance le long de la surface de la pièce à usiner que le Outil CNC s'engage en un seul passage. En règle générale, l’amincissement des copeaux se produit lorsqu’une largeur de coupe est inférieure à la moitié du diamètre. Il s'agit d'un défaut de fabrication courant qui se caractérise par une charge réduite en copeaux ou en matériau que la fraise enlève en un seul tour. Étant donné que l’amincissement des copeaux peut entraîner un délai de livraison prolongé, il est essentiel de l’éviter. En outre, l'augmentation de la vitesse d'avance contribuera à atténuer les effets de l'amincissement des copeaux, à augmenter la productivité et à prolonger la durée de vie de l'outil. Cependant, vous pouvez adopter une vitesse de coupe plus élevée pour résoudre l’amincissement des copeaux.
Productivité
L'objectif principal des opérations d'usinage est de maximiser le taux d'enlèvement de matière sans sacrifier la durée de vie de l'outil et la qualité des pièces finies. Cependant, il existe des cas où vous pouvez augmenter la vitesse d'avance pour une productivité et un temps de cycle plus élevés au détriment d'une qualité de surface supérieure. Néanmoins, vous pouvez maintenir une vitesse et une avance équilibrées pour obtenir une production rentable.
Limite de débit d'alimentation
Typique Machines-outils CNC posséder une tige d'alimentation par alimentation dans les limites d'alimentation minimale et maximale. Le dépassement de la limite n'est pas autorisé pour ces machines-outils, et seules des options d'avance limitées dans la limite autorisée peuvent être appliquées aux tours conventionnels. Par conséquent, maintenez la vitesse d'avance autorisée en fonction des capacités de la machine et comme le spécifie le fabricant de l'outil.
Finition de surface
Pour atteindre un supérieur finition de surface, il est conseillé d'utiliser des vitesses d'avance plus faibles pour la finition de la pièce et d'envisager une vitesse d'avance grossière pour la coupe grossière. Par exemple, vous pouvez adopter 0.01 à 0.05 mm/tr pour les opérations de finition et 0.1 à 0.3 mm/tr pour les opérations de finition. opérations d'ébauche. Par conséquent, la rugosité de surface requise est calculée et la vitesse d'avance est calibrée pour répondre aux spécifications.
Géométrie de l'outil de coupe
Outre la vitesse d'avance, la géométrie de l'outil de coupe peut affecter l'état de surface d'une pièce usinée. Si la géométrie le permet, une valeur plus élevée pour la géométrie de l'outil serait recommandée. Les outils CNC avec plus d'arêtes de coupe cisaillent moins de matériau par passe. Par conséquent, ils peuvent gérer des vitesses d’alimentation plus élevées. En tant que tel, assurez-vous que la géométrie de l'outil est utilisée pour atteindre une vitesse d'avance optimale.
Capacité des machines-outils
Des vitesses d'avance plus élevées entraînent une force de coupe élevée et des vibrations élevées lors de l'usinage. Chaque machine-outil CNC a des limites opérationnelles et des capacités basées sur sa rigidité, sa puissance et son couple. Par conséquent, il serait préférable de choisir la vitesse d’avance en fonction de l’absorption et de la transmission des forces et vibrations élevées de la machine-outil.
Qu’est-ce que la vitesse de coupe ?
La vitesse de coupe décrit la vitesse entre la surface de la pièce et la fraise CNC. Les experts en usinage définissent la vitesse de coupe comme la vitesse à laquelle la pièce dépasse le bord de l'outil CNC. Dans d'autres cas, il peut s'agir de pieds par minute ou d'une distance linéaire de mètres par minute à laquelle l'outil de coupe entre en contact avec la surface de la pièce.
La vitesse de coupe ou de surface est généralement mesurée en pieds/min (pieds par minute) ou en m/min (mètres par minute). La vitesse de coupe est essentielle pour déterminer d'autres paramètres d'usinage CNC, notamment la consommation d'énergie, la température de coupe, la durée de vie de l'outil, etc. Les valeurs des vitesses de coupe d'une fraiseuse varient en fonction de différents matériaux, notamment les plastiques, l'acier à faible teneur en carbone, l'acier à haute teneur en carbone, et l'aluminium. Les machinistes doivent utiliser d'autres machines-outils, telles que moletage et des outils de filetage, et une vitesse de coupe inférieure.
Garantir une vitesse de rotation optimale dans les processus d’usinage CNC est essentiel pour obtenir les meilleurs résultats. Cependant, il est possible de déterminer la vitesse de coupe optimale pour un processus d'usinage CNC spécifique en examinant d'autres facteurs. Ces facteurs peuvent inclure :
Matériaux des outils de coupe
Les machinistes utilisent divers outils de tour pour différents usinages CNC. Chaque outil a des propriétés de dureté différentes car ils sont créés à partir de différents types de matériaux. La vitesse de coupe utilisée dans le processus d'usinage CNC affectera considérablement le matériau de l'outil de coupe. Le machiniste peut utiliser une vitesse de coupe élevée avec de légers effets si le matériau de coupe possède une résistance élevée. Cependant, les matériaux d'outils de coupe plus tendres s'useront probablement rapidement avec des vitesses de coupe plus élevées, ce qui réduira la durée de vie de l'outil.
Dureté de la pièce
La dureté de la pièce être coupé est essentiel pour déterminer la vitesse de coupe optimale pour un processus de coupe. La dureté fait référence à la résistance d'une pièce à la déformation causée par l'indentation, les rayures et l'abrasion. Plus le matériau est tendre, plus la vitesse de coupe est rapide et vice versa. Par exemple, vous aurez peut-être besoin d'une vitesse de coupe plus rapide pour Matériaux CNC comme l'aluminium, contrairement à l'acier, qui peut nécessiter une vitesse de coupe plus lente puisqu'il s'agit d'un métal plus dur.
La durée de vie prévue de l'outil
Un autre facteur déterminant les vitesses de coupe optimales est la durée pendant laquelle le machiniste souhaite que l'outil de coupe CNC dure. Cela inclut souvent l'évaluation de variables telles que le coût de l'outil et le coût par rapport à la quantité de pièces fabriquées. Bien que des vitesses de coupe plus élevées puissent être utilisées, à condition que ces variables soient favorables, des matériaux d'outils de coupe plus tendres entraîneront une usure prématurée de l'outil.
Importance de l'avance et de la vitesse de coupe dans les opérations d'usinage CNC
Dans l'usinage CNC, les vitesses et les avances sont primordiales car elles déterminent la vitesse à laquelle le matériau de la pièce est cisaillé et la quantité de matériau enlevé. En outre, la vitesse et l'avance d'usinage affectent considérablement la durée de vie de l'outil.
Un facteur crucial appelé température de coupe détermine les différences entre l’avance et la vitesse de coupe. Des températures de coupe plus élevées peuvent affecter négativement les paramètres, notamment la rugosité de la surface et la durée de vie de l'outil. Cependant, comme il existe une grande marge d'erreur, les effets des vitesses et des avances ne sont pas visibles sur les matériaux plus tendres tels que l'aluminium ou la résine. Néanmoins, les mauvais effets des vitesses et des avances sont perceptibles sur les matériaux plus durs comme l'Inconel et le titane en raison de la plage d'erreur limitée.
La casse rapide de l'outil se produit généralement en raison de légères différences entre l'avance et la vitesse. Par conséquent, l'avance et les vitesses sont obligatoires pour obtenir une rugosité de surface supérieure sur pièces usinées. Les marques de broutage apparaîtront sur la surface usinée si la machine fonctionne à des vitesses de broche et à une cadence d'outil élevées.
Explorer les différences entre l'avance et la vitesse de coupe
Bien qu'elles soient étroitement liées aux opérations d'usinage, l'avance et la vitesse de coupe sont deux mouvements distincts dans l'usinage CNC. Voici quelques différences clés entre ces paramètres :
Directrice et génératrice
Une génératrice en géométrie fait référence à une surface, un point ou une ligne dont le mouvement le long d'un chemin défini crée une nouvelle forme. La directrice est le chemin suivi par la génératrice. Les machinistes désignent une directrice par s ou f et la mesurent en mm/tr ou mm/min. En revanche, une génératrice est notée Vc alors qu'elle se mesure en m/min ou ft./min.
Par conséquent, les paramètres d’avance et de vitesse de coupe sont primordiaux pour les opérations d’usinage. Les avances et les vitesses diffèrent dans l'usinage car la vitesse de coupe produit la génératrice tandis que l'avance produit la directrice.
Rugosité de surface et marques de festons
Les pétoncles, appelés marques d'avance, sont des irrégularités de surface dans l'usinage CNC. Cette irrégularité de surface se présente sous la forme de minuscules crêtes qui donnent lieu à des surfaces usinées plus rugueuses. Une faible vitesse d'avance atténuera les marques d'avance et la rugosité de la surface et vice versa.
Cependant, la vitesse de coupe n’a pas d’impact sur les pétoncles ; par conséquent, cela n’affecte pas la finition de la surface. Parallèlement, l'implication directe de la vitesse d'avance influence les marques de pétoncles sur la surface de la pièce.
Température de coupe et durée de vie de l'outil
La manière dont l’avance et la vitesse de coupe influencent la température de coupe constitue une autre différence essentielle entre ces paramètres. La pièce à usiner et les outils de coupe peuvent être endommagés lorsqu'ils sont exposés à une chaleur excessive lors de l'usinage CNC.
La vitesse de coupe a un impact considérable sur la température de coupe, car des vitesses de coupe plus élevées entraînent une augmentation des températures, tandis que des vitesses de coupe plus lentes garantissent des températures modérées. À l’inverse, la vitesse d’avance a un impact comparativement plus faible sur la température de coupe et la durée de vie de l’outil CNC.
Comment déterminer la vitesse d'avance par rapport à la vitesse de coupe en usinage
La définition de paramètres tels que les avances et les vitesses de coupe est primordiale pour des conditions d'usinage optimales. Le tableau ci-dessus fournit les paramètres essentiels pour déterminer les unités d'avance et les vitesses de coupe des différentes opérations d'usinage. La vitesse de broche est la principale exigence pour déterminer la vitesse de coupe et l’avance.
Vous devez suivre deux méthodes pour obtenir l'avance finale : la première méthode consiste à déterminer l'avance par dent, tandis que la seconde méthode consiste à déterminer l'avance de l'outil à l'aide de l'avance par dent.
Vous trouverez ci-dessous d'autres considérations essentielles pour déterminer les avances et les vitesses d'usinage :
Limite de vitesse de broche
En fonction de la matière première, vous devez tenir compte du diamètre de l'outil de fraisage et de la surface en pieds par minute (SFM) pour déterminer la vitesse de coupe en tr/min. Cependant, la vitesse calculée peut s'avérer irréalisable, en particulier avec des outils plus petits et certains matériaux.
Par conséquent, les machinistes devraient faire fonctionner l'outil à la vitesse maximale de la machine disponible tout en maintenant la charge de copeaux requise pour le diamètre. Vous pouvez ainsi atteindre des paramètres optimaux à la vitesse maximale de la machine.
Interaction entre la vitesse de coupe et l'avance
L'outil de coupe comprime la surface de la pièce lors de l'usinage et cisaille une fine couche de matériau sous forme de copeau. La vitesse relative entre l'outil CNC et la pièce est nécessaire pour transférer la force de compression prévue. La vitesse de coupe produit la vitesse relative primaire, qui permet d'envisager l'enlèvement de matière.
Un autre mouvement synchrone (mouvement d'avance) doit être fourni à l'outil CNC ou à la pièce à usiner dans la direction requise pour envisager le matériau retiré de la surface totale de la pièce. La vitesse d'avance, les actions simultanées des outils de coupe et la vitesse d'avance répondront aux exigences de base du processus d'usinage.
Chemin non linéaire
La vitesse d'avance implique généralement un mouvement linéaire (c'est-à-dire la distance parcourue en ligne). Cependant, il existe certaines situations dans lesquelles les vitesses d'avance sont considérées comme étant dans une trajectoire d'interpolation en arc ou en cercle (diamètre intérieur ou extérieur). Il y a une augmentation de l'angle d'engagement sur un outil, ce qui entraîne une trajectoire non linéaire à mesure que la profondeur de coupe augmente. L'engagement de l'outil est plus élevé pour les coins internes que pour les coins externes.
Conclusion
L'avance et la vitesse de coupe sont des variables primordiales pour optimiser l'efficacité et la qualité de votre processus d'usinage CNC. La compréhension de ces paramètres aide les machinistes à les ajuster pour obtenir une longévité optimisée des outils, la finition de surface souhaitée sur les pièces usinées, une productivité améliorée et des résultats globaux d'usinage CNC. Lorsqu’il s’agit d’optimiser la vitesse des machines CNC et l’avance, il n’existe pas de solution unique. Ainsi, des variables telles que la profondeur de coupe, l'état de surface, le matériau de l'outil, la durée de vie prévue de l'outil et le type de matériau de la pièce à usiner déterminent la configuration idéale.
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FAQ
La force de coupe influence-t-elle la rugosité de surface des pièces finies ?
La force de coupe est un déterminant crucial de la qualité d’une pièce finie. Par conséquent, une force de coupe excessive peut entraîner des vibrations, des déviations et des vibrations de l’outil, affectant négativement la qualité globale des produits fabriqués, la finition de surface et la précision dimensionnelle.
Comment l’avance et la force de coupe affectent-elles l’outil de coupe ?
Généralement, une augmentation de la vitesse d'avance pour toutes les vitesses de coupe et toutes les profondeurs de coupe entraîne une augmentation de la force de coupe. De plus, la force de coupe augmente à mesure que l’outil s’use puisqu’un outil de coupe usé a des dents (tranchant) moins efficaces. Par conséquent, il serait préférable d’atténuer l’usure excessive de l’outil et d’ajuster l’avance en conséquence pour garantir une force de coupe constante et une durée de vie prolongée de l’outil.
Que se passe-t-il si la vitesse d'alimentation est trop faible ou trop élevée ?
Une alimentation trop lente du matériau pendant l'usinage CNC peut provoquer un frottement au lieu de couper, ce qui entraîne une mauvaise durée de vie de l'outil. À l’inverse, une avance extrêmement élevée ou une vitesse supérieure au régime maximum entraîne une surchauffe ou une casse de la fraise en raison de la friction excessive générée lors de l’usinage. En tant que tel, il est essentiel de maintenir des vitesses d’avance optimales lors des différentes opérations d’usinage pour une durée de vie d’outil et une rugosité de surface optimales.
