Le monde de l'usinage CNC (Commande Numérique par Ordinateur) est vaste et complexe, et acquérir une solide compréhension des principes de base est essentiel pour réussir. Pour ceux qui viennent de se lancer dans le domaine, voici 29 conseils techniques et idées conçus pour améliorer vos connaissances et vous aider à surmonter les défis courants.
1. La relation entre les conditions de coupe et les résultats d'usinage
Trois facteurs majeurs influencent la température de coupe : la vitesse de coupe, le taux d'avance et la profondeur de coupe. Ces mêmes facteurs, lorsqu'ils sont ajustés, affectent également la force de coupe et la durabilité de l'outil de différentes manières. Par exemple, augmenter la profondeur de coupe augmente la force de coupe de manière plus spectaculaire que l'augmentation du taux d'avance ou de la vitesse de coupe.
La force de coupe est proportionnelle à la profondeur de coupe, ce qui signifie que si la profondeur de coupe est doublée, la force de coupe le sera également. En revanche, augmenter la vitesse de coupe tend à réduire progressivement la force de coupe. Ces principes sont cruciaux pour comprendre comment optimiser les paramètres d'usinage afin d'obtenir le meilleur équilibre entre productivité, usure de l'outil et qualité de surface.
2. Surveillance des copeaux comme outil de diagnostic
L'apparence des copeaux (copeaux métalliques) produits lors de l'usinage offre des indices vitaux sur le processus d'usinage. Si les copeaux se cassent ou si leur couleur change brusquement, cela pourrait indiquer des problèmes tels qu'une force de coupe excessive ou une surchauffe. Les opérateurs peuvent utiliser la formation et la couleur des copeaux pour surveiller si les conditions de coupe sont dans les limites normales, évitant ainsi d'endommager potentiellement les outils et les pièces.
3. Changements proportionnels de la force de coupe
En pratique, la force de coupe change de manière prévisible :
- Doubler la profondeur de coupe entraînera un doublement de la force de coupe.
- Doubler le taux d'avance augmente la force de coupe d'environ 70%.
- Doubler la vitesse de coupe réduit la force de coupe, bien que cette diminution soit progressive.
Cette relation explique pourquoi des stratégies d'usinage comme l'utilisation de G99 (avance par révolution) sont privilégiées lors de l'augmentation de la vitesse de coupe sans affecter significativement la force de coupe.
4. Couleur des copeaux comme indicateur de température
Différentes couleurs de copeaux correspondent à différentes plages de température :
- Les copeaux blancs indiquent des températures inférieures à 200°C.
- Les copeaux jaunes suggèrent des températures entre 220–240°C.
- Les copeaux bleu foncé apparaissent à environ 290°C.
- Les copeaux bleus signalent des températures entre 320–350°C.
- Les copeaux violets ou noirs apparaissent à des températures dépassant 500°C.
- Les copeaux rouges représentent des températures extrêmes supérieures à 800°C.
Ces indicateurs de couleur aident les machinistes à maintenir des températures de coupe optimales, qui sont cruciales pour maintenir l'intégrité du matériau et prévenir l'usure de l'outil.
5. Précision dans le tournage d'arcs concaves
Lors du tournage d'arcs concaves, des problèmes peuvent survenir lorsque la valeur mesurée réelle (X) diffère significativement du diamètre prévu (Y). Par exemple, si X dépasse Y de plus de 0,8 mm, l'outil de tournage peut frotter contre le point de départ de l'arc, endommageant potentiellement la surface ou provoquant des erreurs dimensionnelles. Utiliser la bonne géométrie d'outil, comme un outil avec un angle de coupe mineur de 52 degrés, peut aider à éviter ce problème.
6. Codes G courants dans les systèmes FANUC
Comprendre les codes G dans votre système CNC est essentiel pour un usinage efficace. Dans les systèmes FANUC, les codes G courants incluent :
- G21 : Mode d'entrée métrique.
- G54 : Système de coordonnées de travail par défaut.
- G96/G97 : Contrôle de la vitesse de surface constante.
- G99 : Avance par révolution.
- G80 : Annuler le cycle en boîte.
- G40 : Annuler la compensation du rayon de nez d'outil.
Chaque code a une fonction spécifique et aide les opérateurs à contrôler divers aspects du processus d'usinage. Par exemple, utiliser G96 pour contrôler la vitesse de surface peut assurer une finition constante sur toute la pièce, quelles que soient les variations de diamètre.
7. Calcul de la vitesse de coupe du filetage
Lors de la coupe de filetages, une formule générale pour déterminer la vitesse de broche optimale est S = 1200 / facteur de sécurité du pas (avec un facteur de sécurité typique de 0,8). Une vitesse de broche appropriée assure des profils de filetage propres et précis et minimise l'usure de l'outil, en particulier dans les applications de haute précision.
8. Normes de pas de filetage
Dans les filetages externes, le pas est généralement **1,3 fois le pas nominal (P)**, tandis que les filetages internes utilisent un pas de **1,08P**. Comprendre cette différence est essentiel pour obtenir des tolérances serrées et garantir que les filetages externes et internes s'accouplent correctement lors de l'assemblage.
9. Compensation manuelle du rayon de nez d'outil pour le chanfreinage
Lors du chanfreinage manuel, le calcul de la compensation du rayon de nez d'outil est crucial pour un usinage précis. Pour le chanfreinage de bas en haut :
- Z = R * (1 - tan(a/2))
- X = R * (1 - tan(a/2)) * tan(a)
Lors du chanfreinage de haut en bas, la formule change légèrement, mais les principes restent les mêmes. Une compensation correcte assure des angles précis et des transitions fluides entre les surfaces.
10. Impact de la vitesse de coupe et de la force sur la durée de vie de l'outil
La relation entre la vitesse de coupe et la force de coupe est cruciale pour la durée de vie de l'outil. À mesure que la vitesse de coupe augmente tandis que le taux d'avance reste constant, la force de coupe diminue. Cependant, des vitesses de coupe élevées peuvent également entraîner une usure accélérée de l'outil en raison de l'augmentation de la chaleur générée. Lorsque les forces de coupe et les contraintes internes dépassent la capacité de l'outil, une défaillance catastrophique de l'outil peut se produire.
11. Ajustement de la vitesse de broche pour compenser l'augmentation de l'avance
Pour chaque augmentation de 0,05 mm du taux d'avance, réduisez la vitesse de broche de 50 à 80 tr/min. Cette réduction compense l'augmentation de la force de coupe et de la chaleur générée par l'avance plus élevée, permettant une usure plus équilibrée de l'outil et évitant la défaillance de l'outil.
12. Considérations spéciales dans le tournage CNC
Lors de l'utilisation de tours CNC, gardez ces facteurs à l'esprit :
- De nombreux tours CNC économiques utilisent des variateurs de fréquence (VFD) pour un contrôle de vitesse sans paliers, ce qui peut causer des problèmes de couple à basse vitesse.
- Assurez-vous que les outils peuvent terminer leur opération complète en un seul cycle, en particulier lors des opérations de finition.
- Utilisez G96 pour contrôler la vitesse de surface et maintenir une finition constante sur des diamètres variés.
De plus, lors du filetage sur un tour CNC, des vitesses plus élevées doivent être utilisées pour assurer des filetages lisses et de haute qualité.
13. Vibration et Casse d'Outil Pendant le Rainurage
Le rainurage provoque souvent des vibrations et la casse de l'outil, résultant d'une force de coupe excessive et d'une rigidité insuffisante de l'outil. Utiliser des porte-à-faux d'outil plus courts, des angles de dégagement plus grands et des inserts plus larges peut améliorer la rigidité de l'outil et réduire le risque de défaillance. Lors de la sélection des outils de rainurage, considérez l'équilibre entre la taille de l'outil et les forces de coupe qu'ils peuvent supporter.
14. Causes de Vibration Pendant le Rainurage
Les causes courantes de vibration incluent :
- Le porte-à-faux de l'outil étant trop long, réduisant la rigidité.
- La rigidité de la machine étant insuffisante, ce qui fait que l'outil supporte plus de force de coupe que la machine ne peut en supporter.
- Vitesses d'alimentation lentes, qui augmentent la force de coupe unitaire et provoquent des vibrations.
Augmenter la vitesse de la broche ou utiliser des configurations de machine plus rigides peut atténuer ces problèmes.
15. Instabilité Dimensionnelle au Fil du Temps
Lors de l'usinage d'un lot de pièces, les dimensions peuvent commencer à dériver après plusieurs heures en raison de l'usure de l'outil. À mesure que les outils s'usent, les forces de coupe augmentent, ce qui peut entraîner un déplacement de la pièce dans le mandrin, entraînant des dimensions instables. Inspecter régulièrement l'état de l'outil et réajuster la force de serrage peut aider à maintenir la précision dimensionnelle sur de longues séries.
16. Formats de Sous-programmes FANUC
Dans les systèmes FANUC, les sous-programmes peuvent être formatés de deux manières :
- P0000000 : Les trois premiers chiffres indiquent le nombre de cycles, tandis que les quatre derniers chiffres indiquent le numéro du programme.
- P0000L000 : Les quatre premiers chiffres indiquent le numéro du programme, suivis du nombre de cycles.
Comprendre ces formats aide à rationaliser la gestion des programmes et à éviter les erreurs.
17. Limites de Numéro de Séquence G71
Lors de l'utilisation de G71 pour les cycles d'ébauche, assurez-vous que les valeurs P et Q ne dépassent pas les numéros de séquence du programme. Dépasser ces limites dans les systèmes FANUC entraînera une alarme signalant un formatage incorrect de G71-G73.
18. Perçage de Trous Profonds
Lors du perçage de trous profonds, évitez de meuler les rainures de copeaux pour maintenir l'efficacité de l'évacuation des copeaux. Une évacuation correcte des copeaux est cruciale pour éviter la casse de l'outil et garantir des trous profonds propres et précis.
19. Décalage d'Arc dans la Direction Z
Lorsque le point de départ de l'arc reste le même mais que la direction Z est décalée de "a" mm, le diamètre de base de l'arc se décalera de a/2. Ce principe aide les machinistes à effectuer des ajustements précis des dimensions des pièces sans altérer la géométrie globale.
20. Modification du Diamètre du Trou
En faisant tourner le foret pendant l'usinage, les machinistes peuvent ajuster le diamètre du trou percé. Cette méthode est particulièrement utile dans les applications d'usinage sur mesure où des ajustements mineurs de diamètre sont nécessaires sans changer d'outil.
21. Options de Chargement de Matériau
Lors de l'alimentation de matériau dans les machines CNC, il existe trois options principales :
- Une pièce par configuration.
- Deux pièces par configuration.
- Alimentation complète de la barre.
Chaque méthode a ses avantages, selon le matériau utilisé et la taille des pièces.
22. Perçage de l'Acier Inoxydable
Lors du perçage de l'acier inoxydable, utilisez un foret central plus petit pour assurer une action de coupe appropriée. Pour les forets en cobalt, évitez de meuler les rainures de copeaux pour éviter le recuit pendant le processus de perçage.
23. Utilisation de Programmes Macro au Lieu de Sous-programmes
Les programmes macro peuvent remplacer les sous-programmes dans certains systèmes, réduisant le nombre de programmes et simplifiant la gestion des programmes. L'utilisation de macros élimine également de nombreuses erreurs courantes associées aux appels de sous-programmes.
24. Gérer l'Ovalité dans les Filetages
Si une ovalité se produit pendant le filetage, la pièce peut s'être desserrée dans le mandrin. Dans de tels cas, prendre des passes de filetage supplémentaires avec l'outil de filetage peut aider à corriger le problème.
25. Minimiser la Déviation de Diamètre sur une Perceuse à Colonne
Lors du perçage directement sur une perceuse à colonne, des déviations de diamètre peuvent se produire. Cependant, l'alésage du trou aboutit généralement à
déviations de diamètre dans les tolérances acceptables.
26. Identifier les Problèmes avec les Outils
Un problème courant avec les filetages externes est les forces de coupe excessives qui provoquent la casse de l'outil. Pour éviter cela, les machinistes doivent surveiller de près les forces de coupe et remplacer les outils au besoin pour éviter la défaillance de l'outil.
27. Gestion des Vitesses d'Alimentation Élevées
Lors de l'utilisation de vitesses d'alimentation élevées, réduire la vitesse de la broche peut aider à équilibrer les forces de coupe accrues générées par l'alimentation plus élevée. Pour chaque augmentation de 0,05 mm de l'alimentation, réduisez la vitesse de la broche de 50 à 80 tr/min.
28. Comprendre la Durée de Vie de l'Outil Pendant le Tournage
Lors des opérations de tournage, augmenter la vitesse de coupe peut réduire les forces de coupe mais accélère également l'usure de l'outil. Inversement, des vitesses de coupe plus faibles prolongent la durée de vie de l'outil mais peuvent entraîner une augmentation des forces de coupe si la vitesse d'alimentation est trop élevée.
29. Finition de Surface et Géométrie de l'Outil
La géométrie de l'outil joue un rôle significatif dans la détermination de la finition de surface des pièces usinées. L'utilisation d'outils avec les angles de coupe, angles de dégagement et préparation des arêtes appropriés aide à minimiser les bavures et assure des finitions de surface lisses, ce qui est crucial dans les opérations d'usinage de haute précision.
En comprenant ces 29 conseils d'usinage CNC, les débutants comme les professionnels peuvent acquérir des connaissances plus approfondies sur le métier, améliorer l'efficacité et éviter les pièges courants. Pour toute personne impliquée dans l'usinage CNC, maîtriser ces principes améliorera considérablement leurs capacités, conduisant finalement à des produits de meilleure qualité et à des flux de travail plus efficaces.
