Une approche efficace de l'usinage à grande vitesse
La technologie de l'usinage à grande vitesse (UGV) aide les fabricants à augmenter leur production et à réduire leurs coûts. Cependant, l'application de l'usinage à grande vitesse implique bien plus que la simple combinaison des bons outils et d'une vitesse plus élevée. Cet article explique comment tirer le meilleur parti de l'usinage à grande vitesse, ses avantages et la bonne stratégie pour l'utiliser.Ces dernières années, l'usinage à grande vitesse (UGV) est devenu une stratégie populaire dans la technologie de l'usinage. Défini simplement, l'UGV est une méthodologie qui permet d'augmenter les débits copeaux en utilisant des vitesses de coupe plus élevées, associées à des avance plus importantes, sans compromettre la qualité des pièces finies.
En d'autres termes, nous pouvons dire que l'UGV est une stratégie avec une approche systématisée de l'usinage qui permet d'obtenir des pièces plus précises en moins de temps tout en réduisant les coûts d'usinage. Comparée au processus d'usinage conventionnel, l'UGV permet d'augmenter la productivité et la qualité de la pièce. Elle se caractérise par une faible profondeur de passe et une faible profondeur de coupe radiale (faible épaisseur de copeaux). Par conséquent, la vitesse de coupe et d'avance peuvent être augmentées à des niveaux très élevés. Il en résulte de faibles efforts de coupe, une moindre accumulation de chaleur dans l'outil et la pièce, une réduction de la formation de bavures et une grande précision dimensionnelle sur la pièce.
La clé de la mise en œuvre de la stratégie HSM
La sélection des outils coupants et des paramètres de coupe, en fonction des matières usinées, joue un rôle essentiel dans la mise en œuvre réussie de l'UGV. Il est en effet essentiel que la préparation de l'arête de coupe, le revêtement et la conception de l'outil soient adaptés à l'application. Comme chaque matière a des propriétés différentes et se comporte différemment lors de l'usinage, la combinaison de la géométrie de l'arête, du revêtement du style des plaquettes et des bons paramètres de coupe est la clé d'un usinage réussi en utilisant la stratégie UGV. En outre, c'est l'épaisseur du copeau non déformé mesurée à l'angle droit de l'arête de coupe effective qui détermine les efforts de coupe, la formation et le débit copeaux ainsi que la durée de vie de l'outil.
Le deuxième facteur important de la technologie UGV est le facteur de compensation ou de vitesse. Lorsque nous engageons une petite partie de la fraise dans le travail, c'est-à-dire un petit engagement radial, le facteur de compensation permet d'augmenter les vitesses de coupe de la fraise, ce qui réduit le temps d'usinage et améliore la productivité. Le facteur de vitesse de coupe réduit le temps de frottement, de sorte que la chaleur est évacuée avec les copeaux au lieu d'être retenue dans la fraise ou la pièce. Cela permet de maintenir l'épaisseur des copeaux et la température de travail dans la zone de coupe à la même valeur que pour une fraise complètement engagée.
Application de la technologie HPM
Auparavant, l'UGV était utilisée pour quelques applications, telles que les moules et les matrices. Cependant, nous constatons aujourd'hui que cette tendance s'étend à presque tous les segments, en particulier à celui de l'aéronautique. Comme la plupart des machines à commande numérique sont équipées d'une broche dont la vitesse de rotation est inférieure à 12 000 tr/min, l'usinage à haute performance (HPM) est également une stratégie très productive. L'application de la technologie HPM signifie un engagement radial plus petit avec une profondeur de coupe plus élevée. L'important ici est de maintenir la valeur moyenne de l'épaisseur des copeaux en conservant les valeurs correctes de l'avance/dent et du facteur de vitesse. Compte tenu de ces avantages, de nombreuses stratégies d'usinage, telles que l'usinage trochoïdal et l'usinage dynamique, ont été introduites et sont désormais bien prises en charge par les logiciels de CAO/FAO et les machines-outils les plus récents.
Avantages vitaux de l'UGV
L'utilisation du fraisage à grande vitesse dans la fabrication de produits en matériaux avancés présente des avantages considérables. Très souvent, l'usinage à grande vitesse est considéré comme un simple moyen d'améliorer la productivité grâce à des vitesses de coupe plus rapides que celles utilisées traditionnellement. Il est rarement souligné que la qualité de la pièce peut être améliorée grâce à une précision accrue et à un meilleur état de surface. Les avantages de l'UGV ne peuvent être obtenus que si les interactions entre la pièce et l'outil sont prises en considération, si la machine-outil a été sélectionnée correctement, si les programmes NC ont été établis correctement, si les bons paramètres de coupe sont utilisés et si les aspects liés à la sécurité ont été pris en compte.
L'un des grands avantages de l'usinage à grande vitesse est qu'à des vitesses et des avances élevées, le copeau est coupé et évacué si rapidement qu'il tend à transférer peu ou pas de chaleur à la pièce usinée. Aux vitesses d'usinage conventionnelles, la chaleur a le temps de se déplacer du copeau au métal non coupé et de créer un état d'écrouissage. Cela augmente les effets nécessaires pour créer un copeau, ce qui génère plus de chaleur, et ainsi de suite. L'arrosage atténue le cycle en réduisant la température dans la zone de coupe et en évacuant les copeaux. À un régime très élevé, la rotation de l'outil repousse l'arrosage hors de la zone de coupe. Par conséquent, sans une pression extrêmement élevée ou des canaux d'arrosage internes à l'outil, l'arrosage n'atteint jamais efficacement la zone de coupe. En remplacement de cette faible pression d'arrosage, le système Jetstream améliore les performances en usinage. Ce système fournit une pression d'arrosage très élevée, permettant de fragmenter les copeaux, de les évacuer et de maintenir l'assemblage à une température optimale.
Importance du faux-rond de l'assemblage et de l'équilibre de l'outil
Dans l'UGV, le faux-rond de l'assemblage et de l'équilibre de l'outil joue un rôle important. Le faux-rond signifie que toutes les arêtes de coupe ne coupent pas avec une épaisseur de copeau correcte, ce qui peut entraîner une usure plus rapide de l'arête de coupe et une mauvaise coupe. Le léger déséquilibre à cette vitesse de coupe élevée entraîne une force centrifuge importante, qui provoque des vibrations. Celles-ci se traduisent par un mauvais état de surface, un niveau sonore élevé et un manque de sécurité. La réduction des faux-ronds de l'outil et l'amélioration de la qualité de l'équilibre améliorent les performances de l'outil et la qualité de la pièce. Des systèmes d'adaptation peuvent être utilisés, comme les pinces de serrage de haute précision, les pinces hydrogrip et le système de frettage. Sur les machines à haut régime, la partie arrière est équipée d'un cône HSK.
Des avantages significatifs peuvent être obtenus en utilisant le fraisage à grande vitesse dans la fabrication de produits en matériaux avancés.
Rajesh Gupta
Chef de produit - Fraisage
Seco Tools India