Calcul de la force de coupe de la fraiseuse. Calcul des conditions de coupe lors du fraisage (Recommandations méthodologiques). Détermination du temps de fraisage partiel
L'une des façons de finir les matériaux est le fraisage. Il est utilisé pour le traitement de pièces métalliques et non métalliques. Le flux de travail est contrôlé par les modes de coupe.
L'essence du processus
Le fraisage est effectué à des fins d'ébauche et de finition profondes, de formation d'un certain profil de surface (rainures, rainures), de coupe de dents sur les engrenages, de correction de la forme, de motifs de tournage artistiques et d'inscriptions.
L'outil de travail - une fraise - effectue le mouvement de rotation principal. L'auxiliaire est l'avance en translation de la pièce par rapport à sa course. Ce processus est intermittent. Sa caractéristique la plus importante, qui la distingue du tournage et du perçage, est le fait que chaque dent travaille séparément. À cet égard, il se caractérise par la présence de charges de choc. Il est possible de réduire leur influence en tenant compte d'une évaluation rationnelle de la situation et du choix des régimes.
Notions de base sur le fonctionnement des fraiseuses
En fonction de la position de la broche et de la fixation de la fraise, des types d'actions effectuées et des méthodes de contrôle, on distingue les principaux types d'équipements de fraisage:
- horizontal;
- verticale;
- universel;
- Fraiseuses CNC.
Les principaux composants de la fraiseuse verticale :
- Un lit qui abrite une boîte de vitesses qui régule la rotation d'une broche montée verticalement et une fraise montée dessus.
- Une table qui comprend une console avec des patins transversaux pour la fixation et le déplacement de la pièce et une boîte d'alimentation qui régule les mouvements d'alimentation.
Dans les fraiseuses horizontales, l'outil est fixé horizontalement. Et universel ont plusieurs variétés.
Il existe un équipement horizontal universel, qui se caractérise par la présence d'une table de rotation et, par conséquent, élargit la gamme des travaux possibles effectués. De plus, il en existe un large universel, qui a les deux broches dans sa structure et vous permet d'effectuer tous les types de fraisage.
Les machines CNC se distinguent par la présence de logiciels et de contrôle par ordinateur. Ils sont conçus pour le traitement artistique des pièces, y compris celles au format 3D.
Classement des fraises
Les fraises sont des outils coupants. Les principaux paramètres physiques par lesquels ils sont évalués sont : la hauteur, le diamètre, les valeurs de chanfrein et de relief, le pas circonférentiel. Il en existe une grande variété, réparties selon divers critères :
- par le type de surfaces traitées (pour le bois, le plastique, l'acier, les métaux non ferreux, etc.) ;
- dans le sens du mouvement de rotation - coupe à droite et coupe à gauche;
- selon les caractéristiques de conception - solide, soudé, pliant (ils ont des couteaux enfichables), soudé;
- en forme : conique, cylindrique, disque ;
- selon les conditions de travail et les exigences de la partie coupante, ils peuvent être constitués de différents matériaux. Ceux-ci incluent: outil au carbone et acier rapide (allié, à haute teneur en tungstène), alliage dur (durable - pour l'ébauche, résistant à l'usure - pour la finition). Les variantes sont courantes lorsque le corps est en carbone ou en acier rapide et que les couteaux sont en carbure enfichable;
- selon l'usage : cylindrique, fin, fin, fendu, coupant, façonné.
Les caractéristiques les plus informatives : matériau et objectif de pointe.
Types de fraises pour surfaces planes
Afin d'enlever des couches de matériau sur des plans horizontaux, verticaux ou inclinés, des fraises cylindriques et en bout sont utilisées.
L'outil du premier type peut être solide ou avec des couteaux attachés. Les grandes pointes de fraisage pleines sont conçues pour l'ébauche et les petites pour la finition. Les couteaux d'insertion pour têtes de coupe pliantes peuvent être en acier rapide ou équipés de lames en carbure de tungstène. Les fraises en carbure sont plus productives que celles en acier allié.
L'extrémité est utilisée pour les plans allongés, ses dents sont réparties sur la surface d'extrémité. Les grands pliants sont utilisés pour les avions larges. Soit dit en passant, pour enlever les copeaux des métaux réfractaires difficiles à usiner, des couteaux en carbure sont nécessaires. Pour utiliser ces groupes de dispositifs de fraisage, une largeur et une longueur de produit importantes sont nécessaires.
Types d'outils pour le fraisage artistique
Pour donner au matériau un certain profil, appliquez un motif, formez des évidements étroits, des buses de fraisage en bout et à disque sont utilisées.
Fin ou commun pour couper des rainures, des plans étroits et courbes. Tous sont solides ou soudés, la partie coupante est en acier allié rapide, un rechargement dur peut être appliqué et le corps est en acier au carbone. Il existe des démarrages bas (1 à 3 spirales) et des démarrages multiples (4 ou plus). Utilisé pour les machines CNC.
Le disque est également un coupeur de cannelure. Il est applicable pour le rainurage, le rainurage, la coupe des dents sur les engrenages.
Le fraisage artistique est réalisé sur bois, métal, PVC.
Types de fraises pour le traitement des bords
Enlever les copeaux des coins, leur donner une forme rationnelle, modéliser, diviser la pièce en plusieurs parties peut être mis en œuvre à l'aide de buses de fraisage à fentes, inclinées et façonnées :
- La coupe et la fente ont le même objectif que le disque, cependant, elles sont plus souvent utilisées pour les incisions et la séparation des parties excédentaires du matériau.
- Le coin est nécessaire pour les bords des pièces et des coins. Il existe un angle simple (une seule partie coupante) et un angle double (les deux surfaces coniques sont coupantes).
- La forme est utilisée pour les conceptions complexes. Peut être semi-circulaire ou concave. Souvent utilisé pour le profilage de tarauds, fraisages,
Pour presque tous les types, une construction en acier monobloc ou pliante, avec la présence de couteaux en carbure enfichables, est possible. Les fraises en carbure ont des performances et une durée qualitativement supérieures pour l'ensemble de l'outil.
Classification des types de fraisage
Il existe plusieurs caractéristiques de classification par lesquelles les types de fraisage sont divisés :
- selon la manière dont la broche et la fraise sont situées, respectivement, à l'horizontale et à la verticale ;
- dans le sens du mouvement, à l'opposé et en passant;
- selon l'outil utilisé, en cylindrique, en bout, en forme, en bout.
Le traitement cylindrique est applicable pour les plans horizontaux, effectué à l'aide de fraises appropriées sur des machines horizontales.
La finition finale assure la formation du profil requis pour les rainures courbes, les forets et les appareils.
Le façonnage est effectué pour les surfaces à configuration complexe: coins, bords, rainures, dents de coupe pour engrenages.
Quels que soient le type de travail effectué et les matériaux traités, le résultat doit se distinguer par une grande douceur de la couche de finition, l'absence d'encoches et la précision de la finition. Afin d'obtenir une surface usinée propre, il est important de contrôler les vitesses d'avance de la pièce par rapport à l'outil.
Fraisage ascendant et descendant
Lors du fraisage du métal de contre-type, la pièce est alimentée contre les mouvements de rotation de la buse. Dans ce cas, les dents s'enfoncent progressivement dans le métal en cours de traitement, la charge augmente en proportion directe et uniformément. Cependant, avant que la dent ne coupe la pièce, elle glisse pendant un certain temps, formant un durcissement. Ce phénomène accélère la sortie de la fraise de l'état de fonctionnement. Utilisé pour l'ébauche.
Lors de l'exécution d'un type de passage - la pièce est alimentée au cours des mouvements de rotation de l'outil. Les dents travaillent en choc sous de grandes dents 10% moins qu'avec une coupe ascendante. Elle est réalisée lors de la finition des pièces.
Le concept de base du travail de fraisage sur des machines CNC
Ils se caractérisent par un degré élevé d'automatisation, une précision des processus de travail et une productivité élevée. Le fraisage sur une machine CNC est le plus souvent effectué à l'aide de fraises à surfacer ou à queue.
Ces derniers sont les plus utilisés. Dans ce cas, en fonction du matériau traité, du type de formation de copeaux correspondant, des paramètres logiciels spécifiés, différentes fraises en bout sont utilisées. Ils sont classés en fonction du nombre de démarrages d'hélice qui fournissent des arêtes de coupe et d'amerrissage forcé.
Les matériaux à copeaux larges sont mieux fraisés avec des outils avec un petit nombre de démarrages. Pour les métaux durs avec des copeaux de rupture caractéristiques, il est nécessaire de choisir des montages de fraisage avec un grand nombre de spirales.
Utilisation de fraises pour machines CNC
Les petites fraises à plomb pour CNC peuvent avoir de une à trois arêtes de coupe. Ils sont utilisés pour le bois, les plastiques, les composites et les métaux tendres ductiles nécessitant une élimination rapide des copeaux larges. Ils sont utilisés pour l'ébauche de pièces qui ne sont pas soumises à des exigences élevées. Cet outil se caractérise par une faible productivité, une faible rigidité.
À l'aide d'un filetage unique, un fraisage artistique de l'aluminium est effectué.
Les remorques à deux et trois voies sont largement utilisées. Ils offrent des valeurs de rigidité plus élevées, une élimination des copeaux de haute qualité, vous permettent de travailler avec des métaux moyennement durs (par exemple, l'acier).
Les fraises multi-filetage pour CNC ont plus de 4 arêtes de coupe. Ils sont utilisés pour les métaux de dureté moyenne et élevée, qui se caractérisent par de petits copeaux et une résistance élevée. Ils se caractérisent par une productivité importante, ils sont pertinents pour la finition et la semi-finition et ne sont pas conçus pour travailler avec des matériaux tendres.
Afin de choisir le bon outil pour les machines CNC, il est important de considérer le mode de coupe lors du fraisage, ainsi que toutes les caractéristiques de la surface à usiner.
Conditions de coupe
Pour garantir la qualité souhaitée de la couche fraisée, il est important de déterminer et de maintenir correctement les paramètres techniques nécessaires. Les principaux indicateurs qui décrivent et régulent le processus de fraisage sont les modes de fonctionnement.
Le calcul lors du fraisage est effectué en tenant compte des principaux éléments:
- Profondeur (t, mm) - l'épaisseur de la bille métallique, qui est retirée en un seul mouvement de travail. Choisissez-le en tenant compte de l'allocation de traitement. Le travail de brouillon est effectué en un seul passage. Si la tolérance est supérieure à 5 mm, le fraisage est effectué en plusieurs passes, tandis qu'il reste environ 1 mm pour la dernière.
- Largeur (B, mm) - la largeur de la surface usinée dans la direction perpendiculaire au mouvement d'avance.
- Avance (S) - la longueur du mouvement de la pièce par rapport à l'axe de l'outil.
Il existe plusieurs concepts interdépendants :
- Avance par dent (S z, mm / dent) - changement de position de la pièce lors de la rotation de la fraise à distance d'une dent de travail à l'autre.
- Avance par tour (S environ, mm / environ) - mouvement de la structure avec un tour complet de la buse de fraisage.
- L'avance par minute (S min, mm/min) est un mode de coupe important en fraisage.
Leur relation est établie mathématiquement :
S min \u003d S environ * n \u003d S z * z * n,
où z- nombre de dents;
n- vitesse de broche, min -1.
La quantité d'alimentation est également affectée par les propriétés physiques et technologiques de la zone traitée, la résistance de l'outil et les performances du mécanisme d'alimentation.
Calcul de la vitesse de coupe
Le degré de rotation rapide de la broche est pris comme paramètre de conception nominal. La vitesse réelle V, m/min dépend du diamètre de la fraise et de la fréquence de ses mouvements de rotation :
La vitesse de rotation de la fraise est déterminée par :
n=(1000*V)/(π*D)
Ayant des informations sur l'avance minute, vous pouvez déterminer le temps requis pour une pièce de longueur L :
Le calcul des conditions de coupe lors du fraisage et de leur installation est important à effectuer avant de configurer la machine. L'établissement de paramètres prédéfinis rationnels, tenant compte des caractéristiques de l'outil et du matériau de la pièce, assure une productivité élevée.
Il est impossible de choisir le mode de coupe idéal lors du fraisage, mais vous pouvez vous laisser guider par les principes de base :
- Il est souhaitable que le diamètre de la fraise corresponde à la profondeur de traitement. Cela garantira que la surface est nettoyée en un seul passage. Ici, le facteur principal est le matériau. Pour trop mou, ce principe ne fonctionne pas - il y a un risque d'enlèvement de copeaux, plus épais que nécessaire.
- Les processus de choc et les vibrations sont inévitables. Par conséquent, une augmentation des vitesses d'avance entraîne une diminution de la vitesse. Il est optimal de commencer à travailler avec une avance par dent égale à 0,15 mm / dent, et d'ajuster au passage.
- La vitesse de rotation de l'outil ne doit pas être aussi élevée que possible. Sinon, il y a un risque de réduction de la vitesse de coupe. Son augmentation est possible avec une augmentation du diamètre de la fraise.
- L'augmentation de la longueur de la partie travaillante de la fraise, la préférence pour un grand nombre de dents réduisent la productivité et la qualité du traitement.
- Valeurs de vitesse approximatives pour divers matériaux :
- aluminium - 200-400 m/min ;
- bronze - 90-150 m/min ;
- acier inoxydable - 50-100 m/min ;
- plastiques - 100-200 m/min.
Il est préférable de commencer avec une vitesse moyenne, et dans le processus de l'ajuster vers le haut ou vers le bas.
Le mode de coupe pendant le fraisage est important à déterminer non seulement mathématiquement ou à l'aide de tables spéciales. Pour le bon choix et l'installation des paramètres optimaux pour la machine et l'outil souhaité, il est nécessaire de fonctionner avec certaines fonctionnalités et une expérience personnelle.
Le choix du mode de coupe joue un rôle majeur dans toute opération de coupe de métal, et notamment en fraisage. La productivité du travail, la possibilité de maximiser l'utilisation des ressources de la machine, la durée de vie de l'outil et la qualité du résultat final en dépendent. Des tables spéciales ont été développées pour sélectionner le mode de coupe, mais il existe un certain nombre de concepts généraux que toute fraiseuse doit connaître.
Caractéristiques de fraisage
Le processus de fraisage est l'un des plus complexes de tous les types de travail des métaux. Le principal facteur est la nature intermittente du travail, lorsque chacune des dents de l'outil entre en contact à court terme avec la surface à usiner. De plus, chaque contact est accompagné d'une charge de choc. Des facteurs de difficulté supplémentaires sont plus d'une surface de coupe et la formation de copeaux intermittents d'épaisseur variable, ce qui peut constituer un obstacle sérieux au travail.
Par conséquent, la sélection correcte du mode de coupe est très importante, ce qui vous permet d'atteindre une productivité maximale de l'équipement. Cela comprend le bon choix d'avance, de vitesse et de force de coupe, ainsi que la profondeur de la couche à enlever, ce qui vous permet d'obtenir la précision requise avec un coût et une usure d'outil minimaux.
Paramètres de données de coupe
Les principales caractéristiques qui sont régulées pendant le processus de fraisage et qui font partie du mode de coupe sont :
- La profondeur de coupe est l'épaisseur du métal retiré en une seule passe. Il est sélectionné en tenant compte de l'allocation de traitement ;
- largeur de coupe - un indicateur de la largeur de la couche de métal enlevée dans la direction perpendiculaire à la direction d'alimentation ;
- avance d'outil - mouvement de la surface usinée par rapport à l'axe de la fraise. Dans le calcul du mode, des indicateurs tels que l'avance par dent, par minute et par tour sont utilisés. La quantité d'avance est affectée par la force de l'outil et les caractéristiques de l'équipement.
Largeur et profondeur
Ces paramètres sont importants pour le choix rationnel du mode de fraisage. La profondeur est généralement définie sur la valeur maximale autorisée pour réduire le nombre de passages. Avec des exigences accrues en matière de propreté et de précision du traitement, les passes d'ébauche et de finition sont utilisées, respectivement, pour éliminer la majeure partie du métal et calibrer la surface. Le nombre de passes d'ébauche peut être augmenté pour améliorer la qualité de coupe.
Lors du choix d'une profondeur, il faut également tenir compte de la surépaisseur d'usinage. En règle générale, plusieurs passes sont utilisées lorsque la valeur de surépaisseur est supérieure à 5 mm. A la dernière passe d'ébauche, laisser environ 1 mm pour la finition.
Lors du choix de la largeur, il faut tenir compte du fait que lors du traitement de plusieurs pièces en même temps, la valeur totale est prise en compte. Lors du choix de ces valeurs, il est nécessaire de prendre en compte l'état de surface de la pièce. En présence de traces de coulée, de tartre ou de contamination, il est nécessaire d'augmenter la profondeur de coupe. Sinon, un glissement de la dent, des défauts de surface et une usure rapide des tranchants sont possibles.
Lors du choix de la profondeur de coupe, il existe les recommandations typiques suivantes :
- Finition - jusqu'à 1 mm.
- Ebauche pour fonte et acier - de 5 à 7 mm.
- Ébauche pour différentes nuances d'acier - de 3 à 5 mm.
Vitesse d'avance et de coupe
La quantité d'alimentation dépend avant tout du type de traitement - ébauche ou finition. Dans une coupe de finition, l'avance est déterminée par les exigences de qualité de surface. Lors de la rédaction, plusieurs facteurs doivent être pris en compte :
- rigidité de la pièce, de l'outil et de la machine ;
- matériau de la pièce à usiner et de la fraise ;
- angle d'affûtage de la fraise ;
- puissance d'entraînement de la machine.
La vitesse de traitement est déterminée par les normes, qui tiennent compte du type d'outil et du matériau de la pièce. Ce paramètre est sélectionné selon le tableau standard.
Veuillez noter que les valeurs du tableau se réfèrent à la durée de vie standard de l'outil. Si la fraise ne répond pas aux paramètres standard, il est nécessaire de prendre en compte le facteur de correction, qui dépend de la largeur de l'outil (pour les fraises en bout), des propriétés de la pièce, de l'angle de la fraise et de la présence de crasse.
Il est quasiment impossible de choisir le mode de traitement idéal, mais il existe un certain nombre de recommandations qu'il est conseillé de suivre :
- Le diamètre de l'outil doit correspondre à la profondeur de coupe. Cela permet un usinage en une seule passe, mais pour les matériaux trop mous, il y a un risque d'écaillage plus épais que nécessaire.
- En raison des chocs et des vibrations, il est souhaitable de commencer avec une avance d'environ 0,15 mm par dent, puis d'ajuster vers le haut ou vers le bas.
- Il est déconseillé d'utiliser le nombre maximum de tours, cela peut entraîner une baisse de la vitesse de coupe. Vous pouvez augmenter la fréquence en augmentant le diamètre de l'outil.
La définition du mode de découpe ne se fait pas uniquement à l'aide de tableaux. La connaissance des caractéristiques de la machine et l'expérience personnelle de la fraiseuse jouent un rôle important.
Pourquoi le broyage contre l'alimentation est meilleur.Problème: Le coupeur à 2 départs fait fondre la mousse PVC.
Solution: choisissez un plus petit nombre de tours ou fraisez avec un coupe-fil à un seul fil. (Image)
1. Immersion :
La fraise doit pouvoir pénétrer la face frontale dans le matériau (fonction de perçage).
2. À la pointe :
En règle générale, les bords du passage diffèrent les uns des autres. Le contre-côté du mouvement est « plus beau » que le côté de la synchronicité. Cela est particulièrement évident lors de l'utilisation d'une fraise à 1 pas, ainsi que lors du fraisage de l'aluminium.
Conseils; Fraisez les contours intérieurs dans le sens des aiguilles d'une montre, l'extérieur dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Ainsi le "mauvais" côté est dans les chips
3. Élimination des copeaux :
Les copeaux doivent être évacués rapidement afin que les cavités des fraises ne soient pas remplies, et par conséquent la fraise ne se casse pas. Plus le fraisage est profond et rapide, plus il est difficile d'évacuer les copeaux. Instructions : Ne fraisez pas plus profondément que le double ou le triple du diamètre de la fraise. Des rainures plus profondes en plusieurs passages. Lors du fraisage de polystyrène et d'autres plastiques, il est judicieux d'utiliser des fraises à cannelures polies pour un meilleur rendement.
4. Dissipation thermique / lubrification :
La fraise ne doit pas devenir trop chaude : d'une part, l'outil perd ses propriétés à une température trop élevée, d'autre part, plus grave encore, les copeaux de plastique et d'aluminium peuvent "coller" dans les rainures, empêchant les copeaux d'être enlevé et, par conséquent, entraînant la rupture de la fraise. Lors du traitement des métaux, il est impératif de recommander un lubrifiant. Remarque : L'aluminium et les métaux non ferreux peuvent être broyés avec de l'alcool ou des émulsions spéciales, et de l'eau savonneuse peut être utilisée pour le plexiglas.
5. Risque de casse :
augmente linéairement avec l'augmentation de la vitesse d'alimentation et avec l'augmentation de la profondeur d'immersion : une double alimentation signifie le double du risque fractionnaire, le double de la profondeur d'immersion signifie huit fois le risque fractionnaire.
Les directions:
Il est préférable de fraiser en plusieurs passes moins profondément et à une vitesse d'avance plus élevée. Utilisez un cutter avec la longueur de coupe la plus courte possible. Serrez-le au maximum. Règle générale : un tiers de la longueur totale de la fraise est serré dans le mandrin (pince de serrage).
La bonne coupe amène les frites vers le haut.
La fraise à coupe droite facilite l'élimination des copeaux vers le haut, ce qui est bon pour une production continue, cependant, elle présente l'inconvénient que la fraise, comme un tire-bouchon, déplace également le matériau de base (ébauche) vers le haut, "mohr" lors du fraisage du bois ou " terriers" lors du traitement de matériaux en feuilles minces (par exemple des gestes). Un cutter avec une hélice gauche, à l'opposé, presse le matériau vers le bas et lors de la découpe de matériaux fibreux tels que le bois ou le carton, vous obtenez un bord supérieur plus lisse (les fibres ne montent pas, mais "se pressent" dans le matériau de base). Mais ici, le facteur négatif est la difficulté d'élimination des copeaux.
Noter:
Dans les cas standard, utilisez une fraise à droite.
Les fraises pour gauchers sont avantageuses pour les coupes peu profondes dans des matériaux minces où le risque de « creuser » et de secouer une pièce à usiner pour droitier est élevé. Cependant, plus le matériau que vous utilisez est dur, plus vite vous pourrez vous débarrasser de la fraise hélicoïdale gauche.
A. Coupe droite (forme normale) :
Tirez la ficelle vers le haut. La fraise a tendance à « creuser » et à soulever le matériau de base.
"effet tire-bouchon".
B. Hélice gauche (forme spéciale) : Abaisse les copeaux lors du surfaçage ou s'utilise pour travailler dans une cavité déjà usinée. Le cutter appuie sur la matière de base (le contraire d'un « effet tire-bouchon »).
Ne convient pas au fraisage profond.
Type de cutter : 1 ou 2 lames ?
Il existe une infinité de couteaux, mais essentiellement nous faisons une distinction entre tranchant et émoussé. Plus la lame est tranchante, plus la pointe s'use rapidement.Règle générale: plus la résistance du matériau est élevée, plus l'affûtage doit être plat au niveau de la lame. Cet affûtage convient aux métaux durs (par exemple le laiton). Affûtage plus pointu en queue de poisson pour les plastiques, le bois et l'aluminium doux. Les lames sont des pièces à forte usure de la fraise. Dans les fraises à plusieurs lames, la charge est répartie et la durée de vie de l'outil est augmentée. Ces fraises tournent plus vite, vibrent moins dans les matériaux difficiles comme l'acier inoxydable. Avec plusieurs lames - dans les mêmes conditions de fraisage - les copeaux sont plus fins, ce qui donne une surface plus lisse au final.
Le choix du type de fraise "idéal" dépend toujours de la matière à usiner :
Lors du fraisage de matériaux "tendres": les plastiques souples (PVC, plexiglas, mousse), les matériaux en bois (bois, panneaux de fibres de bois, contreplaqué, aggloméré), l'aluminium souple et les matériaux sandwich (aluminium/plastique) bénéficient de lames tranchantes 1-start. Car ici le problème d'un émoussage plus rapide est préférable au risque d'encrassement et de casse de la fraise.
Pour les plastiques durs adapté à 2 voies tranchantes, avec un profil en queue de poisson.
Lors de l'usinage de métaux plus durs tels que le laiton, des fraises à 2 filets à fond plat peuvent être recommandées.
Lors du fraisage d'acier de construction extrêmement dur ou de l'acier de très haute qualité, utilisez trois ou quatre pinces coupantes.
Fraise à un seul départ en coupe transversale
Un couteau laisse un grand espace ouvert
pour l'élimination des copeaux
Coupeur à trois filets en coupe transversale
Trois lames réduisent considérablement l'espace
pour l'élimination des copeaux
Différences entre un coupeur et un graveur
Beaucoup de gens utilisent le concept de « cutter » et « graveur » comme synonymes. Cependant, nous parlons de deux outils différents.
Un graveur est un outil simple, un cylindre divisé en deux, suivi d'un meulage arrière.
La forme peut être différente ; les plus courantes sont triangulaires. Contrairement aux fraises, elles n'ont pas de goulotte à copeaux hélicoïdale.
Matériau de l'outil : HSS ou carbure ?
Dans la technologie publicitaire, les fraises en carbure sont principalement utilisées.
Le carbure (HM) est un produit artificiel coûteux qui est aggloméré à partir de poudres fines (par exemple Wolfram-Carbid). Pendant le processus d'agglomération, la forme de la fraise est immédiatement créée et par la suite ne change pas (elle est seulement affûtée). Le carbure est extrêmement dur et résistant à l'usure, mais sensible aux vibrations et aux chocs. Il est important lors de l'utilisation de fraises HM d'avoir une machine stable, éventuellement plus lourde et plus massive, une broche avec une rotation précise et des pinces de serrage de haute qualité. Le matériau à fraiser doit être solidement fixé sur la machine.
L'acier rapide (HSS) est utilisé principalement là où le carbure est trop sensible : lors du fraisage d'inox, sur des machines bancales, ou dans les cas où la rigidité de la fixation n'est pas suffisamment assurée. Le HSS s'use beaucoup plus rapidement, mais il y a moins de risque de défaillance prématurée en raison de sa ténacité.
La durée de vie des fraises revêtues HSS est considérablement augmentée. Par exemple, pour le nitrure de titane (TiN), la durée de vie est multipliée par six.
Titan-Nitrid est nettement plus rigide que le HSS et également plus résistant que le HM. Avec le revêtement Titan-Nitrid, les outils HM durent également plus longtemps, bien que la différence de dureté soit négligeable.
Plus important encore, la couverture se reflète dans le nombre de tours et d'avance. Il peut être augmenté et raccourci de cette manière le temps de traitement. Lors du fraisage de l'aluminium, TiN empêche la redoutable cuisson de l'aluminium dans la fraise. Le revêtement agit comme du téflon dans une poêle (les copeaux glissent)
Vitesse et avance optimale
Les paramètres les plus importants en fraisage sont le nombre de tours et l'avance. Les données du tableau sont conformes aux recommandations de la plupart des fabricants de fraises. (En cas de doute, demandez au fournisseur quels modes il recommande pour son produit).Tout d'abord, prenez la vitesse de coupe recommandée pour le matériau à traiter et appliquez-la dans la formule de calcul du nombre de tours.
Si une machine peu rigide est utilisée, alors le nombre de tours est déterminé dans la région supérieure et l'avance dans la région inférieure. Si le nombre de tours est connu, l'avance est calculée à l'aide de la formule.
En principe, il est considéré : Plus la vitesse de coupe est élevée (vc = p * d * n), plus la surface sera lisse. Cependant, l'émoussé de la fraise augmente également avec la vitesse de coupe.
Procédure de calcul :
1. Nombre de tours n :
Sélectionnez la vitesse de coupe vc de la table. (Si la vitesse de coupe du matériau varie considérablement, consultez les manuels).
Sur la base des données, calculez le nombre de tours de broche
N = (vc *1000) / (3,14 * d)
F = n*fz*z
fz = avance pour 1 dent
z = nombre de pales
Exemple:
Vous souhaitez fraiser de l'aluminium dur, avec une fraise 2 filets de diamètre 3 mm. D'après le tableau, vous trouvez : vc = 100...200 m/min. A partir de là tu calcules :Max. nombre de tours : n = (200 * 1000) / (3,14 * 3) = 200 000 / 9,42 = 21.230 U/min
Alimentation correspondante : f = 21230 * 0,04 * 2 = 1698 mm/minLes vitesses d'avance élevées - en particulier dans les métaux - nécessitent une machine stable et silencieuse. De plus, la profondeur de la rainure ne doit pas être trop grande (environ 1 * d 1).
Pour les machines moins stables ou avec une profondeur de fraisage accrue, le mode est calculé comme suit :Max. vitesse:
n = (200 * 1000) / (3,14 * 3) = 200 000 / 9,42 = 21.230 U/min(comme ci-dessus)
Min. nombre de tours : n = (100 * 1000) / (3,14 * 3) = 100 000 / 9,42 = 10.615 tr/min
Alimentation correspondante (minimum) : f = 10615 * 0,04 * 2 = 849 mm/minVous combinez n=21230 U/min et f=849 mm/min.
Contre-mouvement et mouvement synchronisé
Comment les différents bords de la découpe sont créés :La pale pénètre du côté au vent dans le matériau. Dans la zone de contrôle des mouvements, la fraise se heurte au matériau. L'épaisseur de la puce sera à la base de l'alimentation dans le matériau est constamment plus grande. Dans la zone synchrone, la fraise tourne avec le matériau, l'épaisseur du copeau est réduite pour sortir. La zone ombrée montre l'épaisseur relative du copeau à chaque position de copeau par tour. La lame dans le contre-mouvement "prend" constamment le matériau, tandis que dans le mouvement synchrone, seule une petite quantité est prise juste avant que la lame ne sorte dans l'air. Par conséquent, le dernier morceau "éclate" souvent pour ainsi dire. C'est la raison pour laquelle le côté opposé du mouvement est toujours plus fluide que le côté synchrone.
| Quelle fraise pour quel matériau | 1 fil | 2 fils | 3 voies | |||
| rugueux | purement | rugueux | purement | rugueux | purement | |
| matériaux en bois | ||||||
| Résineux (pin) | ++ | 0 | +(+) | 0 | 0 | - |
| Massif (chêne, hêtre), contreplaqué, MDF | +(+) | 0 | ++ | 0 | +(-) | - |
| plastiques | ||||||
| PVC, Polystyrène, Téflon, Mousse | ++ | + | + | 0 | - | -- |
| Duroplast, Matériaux avec bakélite (aggloméré) | + | + | ++ | + | + | - |
| Plexiglas coulé | ++ | + | +(+) | - | 0 | - |
| Les métaux | ||||||
| Aluminium doux (Alucobond) | ++ | + | + | 0 | - | -- |
| Aluminium rigide (Floxal) | 0 | + | + | ++ | 0 | + |
| Laiton, bronze, alliages de cuivre | -- | - | 0 | +(-) | + | ++ |
| Acier de construction | -- | -- | - | + | - | ++ |
| acier de haute qualité | -- | -- | -- | - | -- | + |
| ++ Très bien + Bon 0 Satisfaisant |
- Mal -- Ne correspond pas |
|||||
Lors du traitement d'aciers durs, 4 lames ou plus sont utilisées.
Utilisation partielle ou complète de ce matériel uniquement sur accord et avec référence obligatoire à la source
Définissons les conditions de coupe pour le fraisage d'ébauche d'une surface plane sur une fraiseuse dans l'ordre suivant :
1.4.1. Profondeur de coupet , mm, déterminé en fonction du type
la fraise utilisée, la configuration de l'usinage
surface et type d'équipement.
1.4.2. Nommer dépôtS , mm/tr
Lors du fraisage, l'avance par dent est distinguée S z , mm/dent, avance par tour de fraise S et alimentation minute S m, mm/min, qui sont dans le rapport suivant :
, (9.28)
où n- fréquence de rotation de la fraise, min -1 ;
z- le nombre de dents de fraise.
La vitesse d'avance initiale pour le fraisage d'ébauche est la vitesse d'avance par dent S z, dont la valeur pour différents couteaux et conditions de coupe est donnée dans les tableaux 9.13 et 9.14 de l'annexe E.
Sélectionnez le modèle de la fraiseuse sur laquelle le fraisage sera effectué, en tenant compte de la puissance spécifiée de la machine.
,
(9.29)
où ré– diamètre de la fraise, mm ;
S z– avance, mm/dent ;
t– profondeur de traitement, mm;
V– largeur de traitement, mm;
z– nombre de dents de coupe;
AVEC v , q,m, – coefficients dont les valeurs sont déterminées
X,à, je, r selon le tableau 9.15 de l'annexe D ;
J– durée de vie de l'outil, min, déterminée
selon le tableau 9.16 de l'annexe D ;
À v- facteur de correction pour la vitesse,
en tenant compte des conditions réelles de coupe,
est déterminé par la formule :
,
(9.30)
où K m.v.- coefficient tenant compte de la qualité
matériau traité, déterminé par
Tableau 9.3 de l'annexe D ;
K n.v.- coefficient tenant compte de l'état de la surface
vides :
Pour les billettes d'acier K n.v. = 0,9;
Pour la fonte K n.v. =0,8;
Pour ébauche de cuivre K n.v. =0,9;
K et v- coefficient tenant compte de l'influence du matériau
outil, déterminé selon le tableau 9.5
demandes D .
1.4.4. Déterminer et corriger la vitesse de la fraisen , min -1 , selon les recommandations du paragraphe 1.2.4.
1.4.6. Déterminer la valeur de l'avance minuteS m , mm/min :
,
(9.31)
et ajuster la valeur du flux reçu S m selon les données de passeport de la machine sélectionnée. Avec valeur corrigée S m valeur d'alimentation correcte S z, mm/dent :
,
(9.32)
où n- la fréquence de rotation de la fraise disponible sur la machine, min -1 ;
z- le nombre de dents de fraise.
1.4.7. Déterminer la composante principale de la force de coupe pendant le fraisage - force circonférentielleR z , N, selon la formule :
,
(9.33)
où ré– diamètre de la fraise, mm ;
S z– avance, mm/dent ;
t– profondeur de traitement, mm;
V– largeur de traitement, mm;
z– nombre de dents de coupe;
n- la fréquence de rotation de la fraise disponible sur la machine, min -1.
AVEC p , q,m, – coefficients dont les valeurs sont déterminées
X,à, et,w selon le tableau 9.17 de l'annexe D ;
K m p est le facteur de correction, qui
déterminé selon le tableau 9.7 de l'annexe D;
,
(9.34)
où ré– diamètre de la fraise, mm ;
R z- la composante principale de l'effort de coupe lors du fraisage, N
1.4.9. Déterminer la puissance de coupenp, kW, selon la formule :
,(9.35)
où pz- la composante principale de l'effort de coupe, N ;
V– vitesse de coupe réelle, m/min.
Valeur obtenue de la puissance de coupe N p comparer avec la puissance du moteur électrique de la machine choisie selon les recommandations énoncées au paragraphe 1.2.7.
1.4.10. Déterminer l'heure principaleJ 0 , min.
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La séquence de calcul des conditions de coupe lors du traitement des pièces avec différentes fraises est décrite dans le livre de référence Conditions de coupe des métaux: Livre de référence / Yu.V. Baranovsky, L.A. Brahman, A.I. Gdalevich et autres - M.: NIITAvtoprom, 1995. - 456 p. (section 2, carte F-1). Par exemple, considérons la méthode de calcul des conditions de coupe sur les fraiseuses monobroches à avance linéaire.
1. Calcul de la longueur de la course de travail L r.h. , mm (lors du traitement de plusieurs pièces, leur ensemble est considéré comme une seule pièce), en tenant compte des longueurs L calculées pour les outils individuels et de la séquence de leur travail, il est produit selon la formule
L r.x. \u003d L p + L p + L d,
où L p est la longueur de coupe, égale à la longueur du traitement, mesurée dans le sens de l'avance ; L p - la valeur de l'approche, de la plongée et du dépassement de l'outil (pour la valeur de L p, voir l'annexe 5 du Manuel des modes de coupe des métaux: Manuel / Yu.V. Baranovsky, LA Brakhman, AI Gdalevich et autres - M.: NIITAvtoprom, 1995. - 456 p.); L d - course supplémentaire, causée dans certains cas par les caractéristiques de l'installation et de la configuration des pièces.
2. La détermination de l'avance calculée par dent de fraise S z , mm/dent, est effectuée selon la carte F-2. Dans ce cas, les données initiales suivantes sont prises en compte : le matériau traité et sa dureté ; type et matériau de l'outil de coupe; selon le type de fraise - profondeur de passe t, largeur de fraisage B, diamètre de fraise d et nombre de dents z. Par exemple, lors de l'usinage de fonte avec des fraises frontales et à disque, l'avance par dent de la fraise S o peut être sélectionnée dans le tableau. 2.8 (fragment de la carte F-2), et l'alimentation correspondante S o est déterminée par la formule
Remarques. 1. Les grandes valeurs d'alimentation doivent être utilisées avec un système technologique rigide, les plus petites - avec sa rigidité réduite.
2. Des vitesses d'avance plus petites doivent être utilisées lors de la coupe de rainures profondes et lorsque vous travaillez avec de petites fraises.
3. L'attribution de la durée de vie de l'outil T p, min, est faite selon la carte F-3, en fonction du type de fraise et de son diamètre d, de la surface de la surface fraisée F et du facteur de charge de la fraise K selon à la formule
T p \u003d T m λK,
où T m - résistance en minutes du temps principal; λ - coefficient de temps de coupe ; K - coefficient tenant compte du chargement irrégulier de l'outil.
Les valeurs des coefficients inclus dans la formule sont indiquées dans la carte F-3.
4. Le calcul de la vitesse de coupe v, m/min, de la vitesse de broche n, tr/min et de l'avance minute S m, mm/min, pour différentes fraises est effectué en quatre étapes en fonction du matériau à traiter, du type et du matériau de l'outil. la fraise, le diamètre de la fraise d et le nombre de dents z, l'avance S z , la profondeur de coupe t ou la largeur de fraisage B, ainsi que la durée de vie T p.
1 - Les données sur l'usinabilité des matériaux de structure, des matériaux d'outillage et des fluides de coupe sont présentées dans les annexes 1, 2, 3 du Manuel des modes de coupe des métaux : Manuel / Yu.V. Baranovsky, L.A. Brahman, A.I. Gdalevich et autres - M.: NIITAvtoprom, 1995. - 456 p.
4.2. Calcul de la vitesse de broche n, correspondant à la vitesse recommandée v, pour chaque outil à l'aide de la formule
n = 1000v/(πd).
4.3. Affectation de la vitesse de broche n selon le passeport machine (il est déconseillé de dépasser les valeurs minimales déterminées à l'étape 4.2 de plus de 15%).
La vitesse de coupe v, m/min, est déterminée par la formule :
v=v tableau K 1 K 2
où v tableau - vitesse de coupe selon le tableau, m/min ; K 1 - coefficient en fonction de la marque de fonte et du matériau de l'outil; K 2 - coefficient en fonction de la durée de vie T p.
4.4. Calcul de l'avance minute mm/min, selon la formule
et sa clarification selon le passeport de la machine.
5. Calcul du temps principal T o , min, lors du traitement d'un ensemble de pièces installées sur la table de la machine,
À \u003d L r.h. Sm,
où L р.х. - longueur de course, mm (voir étape 1); S m - avance minute, mm/min (voir étape 4.4).
6. Correction des conditions de coupe conformément aux données de l'annexe 7 (Conditions de coupe des métaux: livre de référence / Yu.V. Baranovsky, L.A. Brakhman, A.I. Gdalevich et autres - M.: NIITAvtoprom, 1995. - 456 p. ) lorsque le le temps T o calculé à l'étape 5 est inférieur au temps principal correspondant à la performance souhaitée.
7. L'exécution des calculs de vérification pour la puissance de coupure N p se compose de deux étapes.
7.1. Détermination de la valeur kW pour chaque couteau selon la formule donnée dans la carte F-6 :
où N r - puissance de coupe selon le graphique (voir carte F-6), déterminée en fonction du volume de la couche coupée Q par unité de temps (avec des valeurs fluctuantes de puissance de coupe en raison du nombre variable de dents travaillant simultanément, la valeur N r est prise égale à la valeur de puissance moyenne) ; K est un coefficient dépendant du matériau traité et de sa dureté.
Les valeurs de ce coefficient sont données ci-dessous.
La valeur Q, cm 3 /min, est déterminée par la formule
Q=tBS m / 1000,
où t est la profondeur de coupe, mm ; B - largeur de fraisage, mm; S m - avance minute, mm / min.
7.2. La puissance du moteur est vérifiée conformément à l'annexe 6 du Manuel des modes de coupe des métaux : Manuel / Yu.V. Baranovsky, L.A. Brahman, A.I. Gdalevich et autres - M.: NIITAvtoprom, 1995. - 456 p.