Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2024-09-29 Origine : Site
En raison des facteurs économiques déraisonnables attribués à l’aluminium, il est essentiel d’utiliser une fraise adaptée à ces matériaux. Ce guide vise à aider les machinistes avec les connaissances essentielles et les détails techniques concernant les fraises en bout pour l'aluminium. Des facteurs tels que le matériau de la fraise en bout, la géométrie de la fraise en bout, les revêtements de la fraise en bout et les techniques de coupe des fraises en bout sont présentés dans cet article afin que les lecteurs puissent apprécier l'article et augmenter l'efficacité et l'efficience des tâches d'usinage. Vous apprendrez quels types de La géométrie des fraises et d'autres masques de caractéristiques, lorsqu'ils sont utilisés, peuvent affecter et affecteront la finition de surface et la durée de vie de l'outil ainsi que la productivité dans l'usinage de l'aluminium. Cet article sera utile à chacun, qu'il soit un praticien chevronné ou un novice dans le monde de l'usinage.
Un La fraise en bout est un outil de coupe généralement utilisé dans de nombreuses applications de fraisage avec des arêtes de coupe en spirale situées sur les surfaces cylindriques ou d'extrémité ou les deux. Par exemple, lors de l'usinage de l'aluminium, des fraises en bout sont utilisées pour couper, rainurer et façonner les composants dans des conceptions complexes. Ces outils sont conçus pour fonctionner en fonction des caractéristiques de l'aluminium lors de l'usinage, à savoir malléable, et produisent des copeaux longs et salissants adaptés à la CNC. L'utilisation d'une fraise en acier rapide ou d'embouts en cobalt ou en carbure conçus pour l'aluminium, avec les angles de coupe et les cannelures appropriés, améliorera les performances de coupe en surface. Lors de l'usinage de l'aluminium, une fraise en bout est très importante et, grâce à une sélection appropriée, tous les joints ainsi que les copeaux sont correctement éliminés avec une usure minimale de l'outil, et une robustesse et une géométrie satisfaisantes sont obtenues.
Les fraises en aluminium sont conçues et développées pour diverses applications afin que leurs performances puissent être optimisées. Par exemple, le choix des matériaux en carbure ou en acier rapide tel que HSS est effectué, ce qui contribue à un processus de coupe efficace dans les applications CNC. Ces outils ont généralement des cannelures lisses pour l'élimination des copeaux afin d'éviter un colmatage important des outils et une production de chaleur. Concernant la géométrie, une simple préférence pour l'angle d'hélice sera celui d'un angle plus élevé en raison de la facilité de coupe et de la réduction des vibrations. Des revêtements spéciaux résistants à l'usure tels que TiN ou ZrN sont appliqués sur l'outil pour une endurance encore plus grande. La prise en compte étroite et l'application des spécifications des fraises aux boîtiers d'usinage en aluminium améliorent la précision, raccourcissent la durée du cycle et améliorent les finitions de surface des composants usinés.
En ce qui concerne l'usinage de l'aluminium, il existe quelques classifications de fraises en bout ayant une utilité particulière : Fraises d'ébauche – Ces instruments de fraisage sont nécessaires dans les processus d'usinage car ils permettent d'atteindre les objectifs fixés dans des délais raisonnables et dans la zone conçue pour l'usinage car ils sont conçus pour des coupes extrêmement rugueuses.
Les outils de fraisage en bout font partie des composants critiques dans la conception du cadre, ils peuvent faire ou défaire tout l'effort déployé dans la fabrication de pièces en aluminium.
Je pense que les opérations sur l'aluminium à l'aide de fraises en bout peuvent être réalisées de la manière suivante. Premièrement, les fraises en bout peuvent produire une bien meilleure finition de surface et des coupes précises, essentielles à la fabrication de pièces avec des tolérances étroites. Leur utilisation est associée à un usinage rapide, ce qui réduit les délais et les coûts de production. Les outils de fraise en bout précis conçus pour l'aluminium possèdent également des revêtements qui aident à couper l'aluminium, ce qui prolonge la durée de vie des outils et réduit le nombre de changements, entraînant une réduction des coûts d'exploitation. Ces avantages contribuent à rendre l’ensemble du processus plus efficace et à améliorer la qualité des produits finaux dans le travail de l’aluminium.
Il est important de savoir pourquoi chacune des fraises à deux et trois dents utilisées pour l'usinage de l'aluminium présente ses propres avantages. En raison des espaces de goujures plus grands d'une fraise en bout à 2 goujures, une élimination des copeaux plus efficace se produira, ce qui est avantageux lorsque les alliages d'aluminium plus tendres sont usinés rapidement. Cela réduit les forces de coupe et les risques d'écaillage. Cependant, une fraise à 3 dents est un compromis à mi-chemin entre le dégagement des copeaux et l'état de surface. Elle est plus performante que la fraise à 2 cannelures en termes de rigidité et de finition de surface, convenant ainsi aux processus de haute précision. Dans l’ensemble, ma décision dépendra des spécificités du projet, telles que les exigences de surface et le taux d’enlèvement de matière.
La géométrie de la fraise et l'angle d'hélice font partie des variables qui ont un effet direct sur les performances d'usinage et la surface résultante des pièces en aluminium. La plage moyenne de l'angle d'hélice est comprise entre 35 et 450 et elle influence le dégagement des copeaux et l'efficacité de la coupe de forme. Des coupes plus nettes et de meilleures finitions sont obtenues avec un angle d'attaque accru grâce à une force de coupe réduite et à une élimination efficace des restes. En l'attribuant à la géométrie, souvent l'angle de coupe et l'angle de dépouille, qui détermine la cinématique de coupe, ce point de vue est judicieux. Les arêtes vives des outils et les angles de dépouille corrects aident à réduire le confinement de l'écrouissage tout en offrant une résistance suffisante pour l'usinage de l'aluminium à grande vitesse. Il a été noté qu'une géométrie précise et une sélection appropriée de l'angle d'hélice au sein des outils de fraisage sont les clés de l'amélioration du rendement et de la précision du produit final.
Les fraises pleines sont principalement utilisées dans l'aluminium et les matériaux similaires, principalement en raison de leur dureté et de leur résistance à l'usure. Tungstène solide Les fraises en carbure aux États-Unis permettent une coupe à grande vitesse tout en conservant une excellente résistance et longévité de l'outil. Les meilleures performances des fraises en carbure monobloc en termes de rigidité signifient que les vibrations sont réduites, ce qui permet à ces outils d'être plus précis et d'avoir une meilleure finition de surface. Cela les rend également adaptés aux travaux exigeants, car ils peuvent résister à beaucoup de chaleur ou de contraintes sans déformation et on peut compter sur leur efficacité sous la contrainte. De plus, le fait que les fraises en carbure monobloc puissent conserver leurs arêtes de coupe améliore également l'efficacité de ces outils en termes de précision, essentielle en usinage.
L'application de revêtements sur les fraises en aluminium haute performance est essentielle pour améliorer leurs performances dans les opérations de coupe et leur résistance à l'usure. Parmi les revêtements disponibles, le nitrure de titane et d'aluminium (TiAlN) et le carbone de type diamant (DLC) se distinguent lors de l'usinage de l'aluminium, principalement en raison de leur dureté élevée, qui garantit la stabilité thermique et un faible frottement de glissement. Le revêtement TiAlN confère une durabilité à l'outil dans des conditions extrêmes d'usure et de chaleur, de sorte que l'outil peut être utilisé sans défaillance à des vitesses de coupe élevées et dans des conditions de température plus élevées. Les revêtements DLC, spécialement conçus avec des caractéristiques de frottement très faibles, réduisent la force de cohésion entre le matériau en aluminium et la surface de l'outil, ce qui contribue à atténuer le BUE et permet ainsi d'obtenir une meilleure qualité de surface. Le choix du ou des revêtements est un facteur important qui peut affecter positivement les performances de l'outil, en raison d'une durée de vie accrue de l'outil et d'une meilleure productivité dans les opérations d'usinage de fraisage d'aluminium à grande vitesse.
Les fraises en bout en aluminium et fabriquées pour des performances élevées ont leur diamètre de coupe et leur longueur totale considérés comme des paramètres critiques affectant les fonctionnalités et l'efficacité de l'outil. Le diamètre de coupe détermine la quantité de matière que l'outil peut enlever, le volume qui peut être modifié et la qualité de la surface sur laquelle on travaille. Les diamètres plus grands se traduiront par des taux d'enlèvement de matière élevés, ce qui améliorera l'efficacité et diminuera le temps d'usinage requis. En revanche, des diamètres plus petits sont utilisés pour des travaux fins et détaillés avec une très grande précision.
Une autre raison pour laquelle il faut tenir compte de la longueur totale de la fraise en bout dans sa conception est le fait qu'elle doit également être structurelle sur les côtés entre portée et rigidité. Les fraises en bout plus longues facilitent l'accès indispensable aux cavités profondes et aux endroits difficiles d'accès mais s'accompagnent de déflexions et de vibrations élevées, endommageant ainsi l'état de surface et la précision. Comme tout autre outil de coupe, la forme des fraises en bout détermine également la rigidité ou la déflexion à prévoir. Lorsque des informations sur la conception de la jante peuvent être présentes, des fraises à bout court doivent être utilisées pour obtenir les informations de conception de jante requises, de préférence là où la rigidité et moins de déviation sont nécessaires, d'autant plus lors d'efforts à grande vitesse pour atteindre la précision. Afin d'éviter des performances sous-optimales, des dommages et un fonctionnement incorrect de la fraise en bout pour les tâches technologiques spécifiées, il est possible de choisir le meilleur diamètre de coupe et la meilleure longueur totale.
Il est à noter que les fraises à grande avance et les fraises d'ébauche ont des utilisations différentes dans les opérations de fraisage, mais toutes deux mettent l'accent sur l'amélioration de l'efficacité des processus d'enlèvement de matière. Les fraises en bout à grande avance fonctionnent à un taux efficace d'enlèvement de matière et de conservation de la chaleur en utilisant une faible profondeur de coupe et des vitesses d'avance élevées pendant une courte période. Ils sont particulièrement recommandés dans les environnements de production en vrac qui nécessitent une certaine urgence pour terminer les tâches rapidement et/ou minimiser les temps de cycle, ce que l'on trouve le plus souvent dans les applications de moules et de matrices ou dans d'autres processus nécessitant l'usinage de cavités profondes avec moins de vibrations possibles.
Les fraises d'ébauche, souvent appelées hoggers, sont spécialement conçues pour enlever de grandes quantités de matière dès les premières phases d'un cycle d'usinage. Ce type de fraise en bout est généralement conçu avec des grumeaux sur ses pointes de coupe, c'est-à-dire des bords dentelés, qui aident à réduire les forces impliquées et à générer de la chaleur ; ainsi, une ébauche plus efficace peut être réalisée sans usure élevée de l'outil. Dans les matériaux durs ou avant les opérations de finition, les fraises d'ébauche sont idéales pour enlever de grandes quantités de matière. La décision d'utiliser des fraises à grande avance ou des fraises d'ébauche est finalement dictée par le type et la quantité d'usinage à effectuer, le matériau à usiner et ce qui doit être obtenu en termes de temps, de précision et de qualité de finition de surface.
La sélection de la fraise adaptée aux applications en aluminium est une question à multiples facettes qui implique de prendre en compte un certain nombre de critères, notamment la géométrie de l'outil, le revêtement du matériau de l'outil et les conditions de coupe. Des fraises en bout à section transversale avec des angles d'hélice élevés doivent être utilisées car elles analysent les copeaux, ce qui rend assez rare le risque de soudage des copeaux lors de la coupe d'alliages d'aluminium plus tendres. Pour le fraisage de l'aluminium, les fraises en carbure simples non revêtues sont souvent choisies car elles possèdent des arêtes de coupe très bien définies et sont moins sujettes à l'accumulation d'aluminium. De plus, certains outils conçus avec un revêtement peuvent améliorer la qualité de surface et la durée de vie des outils lors des opérations de coupe, en particulier pour l'usinage CNC de types d'aluminium abrasifs. Plus important encore, la configuration de la vitesse de coupe et de l'avance dans l'usinage CNC est également essentielle, des vitesses plus élevées s'avérant préférables car l'enlèvement de matière est efficace et l'adhérence des copeaux est réduite. Le liquide de refroidissement ou le jet d'air peuvent contribuer à la température optimale de décomposition et au colmatage des copeaux. Enfin, dans cette section, le choix de l'outil doit répondre aux exigences opérationnelles particulières en mettant davantage l'accent sur l'efficacité du processus, la rugosité de la surface et la durée de vie de l'outil.
Les performances des fraises en bout dans l'extrusion d'aluminium dépendent fortement de facteurs d'influence tels que la vitesse et les vitesses d'avance. En fraisage, des vitesses de coupe appropriées sont importantes pour améliorer le taux d'enlèvement de matière et éviter des problèmes tels que l'adhérence des copeaux et l'usure excessive des outils. Le type d'usinage où l'on utilise des vitesses de coupe élevées, comme l'usinage de l'aluminium, entraîne une force de coupe réduite et une meilleure finition de surface. Ceci doit être atténué en utilisant des vitesses d'avance appropriées afin que l'outil ne soit pas soumis à une charge excessive. L'augmentation de la vitesse d'avance réduit le temps de cycle et augmente la productivité, mais ces facteurs ne doivent pas compromettre l'état de surface requis. La combinaison des paramètres d'avance et de vitesse pour des alliages d'aluminium particuliers nécessite une connaissance de la composition des alliages et de la configuration de l'outil. Des paramètres MPB appropriés, un réglage fin et une surveillance active de tous les paramètres et commandes améliorent les performances, l'outil et la finition de surface. Il est également conseillé d'activer des surveillances et des routines pour ajuster des paramètres spécifiques en fonction des conditions d'usinage en temps réel.
Lors du travail de l'aluminium pendant l'usinage, des facteurs tels que la formation de copeaux, l'usure de l'outil et la qualité superficielle du produit final présentent des défis persistants qui peuvent être résolus avec le bon choix de fraises pour éviter l'effet du soudage des copeaux, la vitesse de coupe doit être adéquate. Si nécessaire, il faut utiliser un liquide de refroidissement ou un coup d'air pour abaisser la température afin qu'il n'y ait pas de dépôts. L'usure des outils peut se produire si le mauvais matériau ou la mauvaise conception est sélectionné pour l'équipement ou si des courants d'alimentation incorrects sont appliqués. Une vitesse, une avance ou des conditions d'outil incorrectes peuvent être à l'origine de mauvais états de surface ; les aspects d’usinage pourraient être améliorés pour améliorer la finition. Ces problèmes peuvent être résolus de manière adéquate, notamment en améliorant les performances d'usinage grâce à des contrôles et à un entretien de routine, notamment l'affûtage et le changement des outils.
Les fraises en carbure et les fraises en carbure monobloc sont toutes deux utilisées lors de l'usinage, mais elles diffèrent en termes de composition et de leurs applications. En règle générale, les fraises en carbure comprennent une fraise rotative en carbure et une tige en acier qui permet une flexibilité dans le champ d'application. Ils sont également recouverts de divers revêtements, notamment lorsque les conditions de travail sont sévères, et nécessitent une protection pendant leur utilisation. Cependant, les fraises en carbure monobloc sont fabriquées uniquement à partir de carbure de tungstène, ce qui implique une rigidité accrue ou une réduction de la flexibilité. Avec ce type de fraises en bout, il est possible de travailler avec des vitesses de rotation et d'échauffement élevées des pièces travaillantes – en d'autres termes, la vitesse de travail de ces équipements est plusieurs fois accélérée par rapport aux autres fraises en bout, ce qui garantit un usinage de haute précision avec des tolérances plus strictes et une meilleure finition de surface. Enfin, la distinction entre les deux repose sur les exigences opérationnelles telles que le matériau à usiner, l'état de surface à réaliser et les volumes de production.
Le fraisage de l'aluminium dépend particulièrement du type de fraise en bout ; par conséquent, l'utilisation correcte de l'outil est l'élément clé à la fois des performances et de la durée de vie de l'outil. Les fraises en carbure monobloc sont les plus courantes car elles ne se plient pas et ne perdent pas leurs arêtes de coupe, même sous des contraintes thermiques élevées, ce qui se traduit par une meilleure qualité de surface et une meilleure productivité. Compte tenu des vitesses rapides nécessaires pour l’aluminium, ces outils offrent une précision car ils sont entièrement fabriqués en carbure. Les fraises en bout en carbure revêtu sont les suivantes, car leurs revêtements traditionnels résistants à l'usure permettent aux fraises en bout de couper plus rapidement, mieux et plus efficacement dans les alliages d'aluminium durs. L'optimisation du choix des outils combinée à l'optimisation des paramètres d'usinage corrects permet une meilleure durabilité des outils, réduisant ainsi la fréquence de remplacement des outils et rendant finalement les processus de fraisage moins chers.
Lors de l'analyse des coûts des fraises en carbure, le coût fonctionnel, c'est-à-dire l'achat de l'outil et la durée de vie totale de l'outil, doit être analysé en fonction des applications de fraisage. Les fraises en carbure monobloc sont plus épaisses et durent plus longtemps. Cela justifie le coût initial élevé en économisant de nombreux coûts liés aux remplacements fréquents dans de telles applications, qui sont potentiellement de grand volume et de précision et nécessitent des tolérances serrées. Ils sont également plus efficaces en termes de temps car ils peuvent être utilisés à des vitesses de broche plus rapides et raccourcissent ainsi le temps d'usinage. D'autre part, les fraises en carbure revêtues sont initialement moins chères en raison du faible coût des intrants et de l'efficacité de fonctionnement dans les applications où une précision modérée et des qualités de résistance à l'usure sont requises, ce qui les rend moins chères par rapport aux coûts initiaux tout en étant optimales dans une situation opérationnelle moins stressante. L'application guide la sélection des outils en considérant des éléments tels que les matériaux utilisés et les produits finaux attendus, permettant ainsi d'améliorer les performances tout en restant économique.
Les fraises en bout spécialisées pour couper des matériaux non ferreux comme l'aluminium, par exemple, sont d'une grande importance car ces matériaux sont souples et malléables. Les outils spécifiques aux non-ferreux sont fabriqués de manière à rendre la coupe plus efficace en contrôlant les arêtes accumulées, ce qui est un problème courant avec les outils normaux utilisés dans l'usinage de l'aluminium. Ces outils ont des conceptions spécifiques, notamment des bords plus tranchants et de grandes cannelures pour l'évacuation des copeaux. Ils évitent également la génération de chaleur, ce qui se traduit par des finitions lisses et une meilleure résistance à l'usure. L'utilisation des bons types de fraises permet d'accomplir efficacement les tâches à accomplir avec un minimum d'énergie consacrée à la fabrication des pièces mécaniques requises, éliminant ainsi les opérations « sur-tuées » des outils.
Les fraises à une cannelure sont très utiles lors de l'usinage de matériaux tels que l'aluminium, car elles améliorent l'élimination des copeaux, réduisent les risques de compactage des copeaux et diminuent la quantité de chaleur générée au cours du processus. Ce type de fraise en bout garantit d'excellents états de surface et des avances plus élevées, permettant ainsi la productivité. Les fraises à bout carré, en revanche, ont des angles vifs qui facilitent les opérations de coupe et sont donc particulièrement adaptées au rainurage et à la découpe de contours. Ces types de fraises en bout ont un fond plat, ce qui permet de soulager les caractéristiques proéminentes des géométries plus complexes. L'utilisation de ces fraises en bout améliore l'efficacité et la précision de processus d'usinage particuliers, de sorte que la productivité et la durée de vie des outils soient améliorées.
Les techniques de revêtement sont principalement utilisées pour améliorer la durée de vie des outils de coupe des matériaux non ferreux utilisés en usinage. Nitrure de titane (TiN), carbonitrure de titane (TiCN), nitrure d'aluminium-titane (AlTiN), etc. Étant rigides et ayant un faible frottement, ces revêtements aident à réduire l'usure et la génération de chaleur sur l'outil pendant le fonctionnement. Certains revêtements renforcent correctement les arêtes de coupe et améliorent la résistance à la chaleur, ce qui est essentiel pour la coupe à grande vitesse ou en continu. En utilisant le revêtement approprié lors de la fabrication des composants du dispositif, l'efficacité des outils sera améliorée, les outils faciliteront de faibles changements au fil du temps et l'obtention d'une qualité et d'une précision élevées des pièces usinées deviendra une réalité.
R : Lors du choix d'une fraise en bout pour la coupe de l'aluminium, des facteurs tels que le matériau de la fraise en bout, le nombre de cannelures, qui est généralement de 2 cannelures pour l'aluminium, le diamètre de la tige, la longueur de la coupe et le fait que la fraise en bout soit recouverte ou non de Zrn doivent également être pris en compte. De telles fraises en bout s'usent et un taux d'enlèvement de matière élevé devient inefficace.
R : Une fraise à 2 cannelures est recommandée avec l'aluminium car elle présente l'arcade la plus large pour un dégagement rapide des copeaux, donc moins de risque de colmatage et de meilleures coupes. Cela concerne davantage le fraisage de l’aluminium et d’autres métaux non ferreux, qui nécessitent plus de respect.
R : Les fraises en bout à revêtement Zrn conçues pour les alliages d'aluminium présentent des avantages tels que la résistance aux températures élevées, favorisant ainsi une meilleure durabilité de l'équipement et une friction moindre lors de la coupe. De nombreux outils à revêtement multi-carbure qui sont difficiles à user peuvent rendre leur entretien plus difficile et causer des problèmes lorsqu'il est temps de réutiliser ces outils.
R : Le diamètre de la tige affecte la rigidité et la stabilité du fonctionnement d'une fraise en bout. Un diamètre de tige plus grand pourrait minimiser la déflexion de l'outil, augmentant ainsi les performances avec des opérations à grande vitesse et des coupes de précision.
R : La longueur de la coupe est la mesure qui détermine la hauteur maximale que la fraise peut creuser dans la pièce. Il est également important de sélectionner la longueur de coupe appropriée qui sera efficace pour enlever une énorme quantité de matière tout en garantissant que la stabilité de l'outil n'est pas compromise, augmentant ainsi les risques de casse de l'outil.
R : Oui, il existe des fraises en bout multifonctionnelles conçues pour le profilage et le contournage, qui sont utilisées pour les processus d'ébauche et de finition des opérations. Ces fraises en bout contiennent généralement des technologies efficaces dans les deux processus pour une meilleure utilisation et de meilleures performances de la fraise en bout : le dépôt utilisé dans le processus d'ébauche et le dépôt d'une finition de surface lisse dans le processus de finition.
R : Les fraises en bout à grande vitesse, comme on les appelle souvent, sont très utiles, en particulier avec l'aluminium et d'autres métaux non ferreux.
R : Les rayons des coins d'une fraise en bout peuvent affecter la résistance de l'arête de coupe et la finition du produit final. Un rayon de coin plus important contribue à réduire l'usure de l'outil et permet des avances et des vitesses plus élevées.
R : Les fraises en bout de type U à grande avance peuvent éliminer plus de matière sur une période de temps donnée que les matériaux à haute rhéologie. Parce qu'ils améliorent l'élimination des copeaux et réduisent les forces de coupe, ils conviennent parfaitement à l'usinage lourd de l'aluminium et même d'autres métaux légers.
R : De nombreuses fraises produites aux États-Unis ont tendance à répondre à des normes élevées et fonctionnent donc comme prévu. Lors du fraisage de l'aluminium, le changement d'outils pour utiliser des fraises en bout haut de gamme améliorera la finition de surface, la durée de vie de l'outil et la productivité générale.
