De nombreux facteurs contribuent à la distorsion des composants en aluminium au cours du processus de fabrication, notamment les propriétés des matériaux, la géométrie des pièces et les paramètres de production.
Les principaux facteurs comprennent les contraintes internes à la matière première, la distorsion résultant des forces d'usinage et de la chaleur, ainsi que la déformation induite par la pression de serrage.
1. Mesures de processus pour réduire la déformation du traitement
1. Réduire la contrainte interne du flan
La tension interne de la matière première peut être quelque peu atténuée grâce à des procédures de vieillissement et de vibration naturelles ou artificielles. Le traitement préliminaire est également une méthode viable. Dans le cas de matières premières présentant des surplombs généreux et des saillies importantes, la distorsion post-traitement est également importante.
Le traitement préalable de la partie excédentaire de la matière première et la diminution du surplomb de chaque section peuvent non seulement atténuer la distorsion du traitement dans les procédures ultérieures, mais également permettre de la mettre de côté pour une durée post-traitement préliminaire, ce qui peut atténuer davantage certains des tensions internes.
2. Améliorer la capacité de coupe de l'outil
La force de coupe et la chaleur de coupe lors de l'usinage sont fortement influencées par la composition du matériau et la forme spécifique de l'outil. La sélection de l'outil approprié est essentielle pour minimiser la distorsion lors du traitement des pièces.
1) Sélectionnez raisonnablement les paramètres géométriques de l'outil.
①L'angle de coupe joue un rôle essentiel dans les opérations de coupe. Il est important de sélectionner avec soin un angle de coupe plus grand tout en garantissant le maintien de la résistance de la lame. Un angle de coupe plus grand permet non seulement d'obtenir une arête de coupe plus nette, mais minimise également la distorsion de coupe et facilite une élimination efficace des copeaux, entraînant une réduction de la force de coupe et de la température. Les outils présentant des angles de coupe négatifs doivent être évités à tout prix.
②Angle de dépouille : l'ampleur de l'angle de dépouille affecte de manière significative l'usure du flanc et la qualité de la surface usinée. Le choix de l'angle de dépouille dépend de l'épaisseur de la coupe. Lors du fraisage d'ébauche, où il y a une vitesse d'avance importante, une charge de coupe importante et une génération de chaleur élevée, il est crucial d'assurer une dissipation optimale de la chaleur de l'outil. Il convient donc de choisir un angle de dépouille plus petit. A l’inverse, pour le fraisage fin, une arête de coupe affûtée est nécessaire pour minimiser la friction entre le flanc et la surface usinée et pour réduire la déformation élastique. Par conséquent, un angle de dépouille plus grand est recommandé.
③Angle d'hélice : afin de rendre le fraisage fluide et de réduire la force de fraisage, l'angle d'hélice doit être aussi grand que possible.
④ Angle de déviation principal : réduire correctement l'angle de déviation principal peut améliorer les conditions de dissipation thermique et réduire la température moyenne de la zone de traitement.
2) Améliorer la structure des outils.
①Pour améliorer l'évacuation des copeaux, il est important de diminuer le nombre de dents sur la fraise et d'agrandir l'espace des copeaux. En raison de la plus grande plasticité des pièces en aluminium, il y a une déformation de coupe accrue pendant le traitement, ce qui nécessite un plus grand espace pour les copeaux. Il est donc recommandé d'utiliser un rayon inférieur plus grand pour la rainure à copeaux et une réduction du nombre de dents de la fraise.
②Effectuez un meulage précis des dents de la lame, en vous assurant que la valeur de rugosité du tranchant est inférieure à Ra = 0,4 um. Lors de l'utilisation d'un couteau neuf, il est conseillé de meuler légèrement l'avant et l'arrière des dents à l'aide d'une fine pierre à huile afin d'éliminer les bavures et les petites irrégularités qui auraient pu résulter de l'affûtage. Ce processus réduit non seulement la chaleur de coupe, mais minimise également la déformation de coupe.
③Il est essentiel de surveiller de près les normes d'usure des outils de coupe. À mesure que l'outil s'use, la valeur de rugosité de surface de la pièce augmente, la température de coupe augmente et la déformation de la pièce devient plus prononcée. En plus de choisir des matériaux pour outils de coupe présentant une excellente résistance à l'usure, il est crucial de respecter une limite d'usure maximale de 0,2 mm pour éviter l'apparition d'arêtes rapportées. Lors des opérations de découpe, il est recommandé de maintenir la température de la pièce en dessous de 100°C pour éviter toute déformation.
3. Améliorer la méthode de serrage des pièces
Pour les pièces en aluminium à paroi mince et peu rigides, les méthodes de serrage suivantes peuvent être utilisées pour réduire la déformation :
①Lorsque vous travaillez avec des pièces de douilles à paroi mince, l'utilisation d'un mandrin auto-centrant à trois mors ou d'un mandrin à ressort pour serrer les pièces radialement peut entraîner une déformation de la pièce lorsqu'elle est desserrée après le traitement. Dans de tels cas, il est conseillé d’employer une méthode de compression axiale plus forte sur la face d’extrémité. Commencez par localiser le trou intérieur de la pièce, créez un mandrin fileté personnalisé et insérez-le dans le trou intérieur. Utilisez une plaque de recouvrement pour appliquer une pression sur la face d'extrémité, puis fixez-la en place avec un écrou. En utilisant cette approche, vous pouvez empêcher la déformation de serrage pendant le traitement du cercle extérieur, ce qui conduit à une précision de traitement améliorée.
②Lorsque vous travaillez avec des pièces en tôle à paroi mince, il est conseillé d'utiliser la technologie de serrage magnétique pour obtenir une force de serrage uniforme, associée à des paramètres de coupe plus fins. Cette approche atténue efficacement le risque de déformation de la pièce pendant le traitement. Comme alternative, un support interne peut être mis en œuvre pour améliorer la stabilité des composants à paroi mince.
En infusant la pièce avec un milieu de soutien, tel qu'une solution d'urée contenant 3 à 6 % de nitrate de potassium, le risque de déformation pendant le serrage et la coupe peut être minimisé. Cette charge peut ensuite être dissoute et éliminée en immergeant la pièce dans de l'eau ou de l'alcool après traitement.
4. Organisez le processus de manière raisonnable
Au cours de la coupe à grande vitesse, le processus de fraisage est sujet à des vibrations en raison de la surépaisseur d'usinage importante et de la coupe intermittente, ce qui entraîne des effets néfastes sur la précision de l'usinage et la rugosité de la surface. Par conséquent, la procédure de découpe CNC à grande vitesse comprend généralement diverses étapes, à savoir l'ébauche, la semi-finition, le nettoyage des coins et la finition, entre autres.
Dans les cas où les composants exigent une grande précision, il peut être nécessaire d'exécuter une semi-finition secondaire suivie d'une finition. Après un usinage grossier, il est avantageux de laisser les pièces subir un refroidissement naturel pour atténuer les contraintes internes induites par l'usinage grossier et minimiser la déformation. La marge laissée après l'usinage grossier doit dépasser le niveau de déformation, généralement compris entre 1 et 2 mm.
De plus, lors de la finition, il est impératif de conserver une surépaisseur d'usinage constante sur la surface finie de la pièce, généralement comprise entre 0,2 et 0,5 mm. Cette pratique garantit que l'outil reste dans un état stable pendant le traitement, atténuant ainsi considérablement la déformation de coupe, obtenant une qualité de traitement de surface supérieure et maintenant la précision du produit.
2. Compétences opérationnelles pour réduire la déformation du traitement
Pièces enpièces en aluminium usinées CNCsont déformés pendant le traitement. Outre les raisons ci-dessus, la méthode de fonctionnement est également très importante dans le fonctionnement réel.
1. Pour les composants présentant une surépaisseur d'usinage importante, il est essentiel d'employer des techniques de traitement symétriques pour améliorer la dissipation thermique pendant l'usinage et éviter la concentration de chaleur. À titre d'illustration, lors de la réduction d'une tôle de 90 mm d'épaisseur à 60 mm, le fraisage d'un côté puis le fraisage immédiat de l'autre, suivi d'un seul processus de dimensionnement final, aboutissent à une planéité de 5 mm. En revanche, l'utilisation d'un traitement symétrique répété, avec chaque côté fraisé en deux étapes, garantit une taille finale avec une planéité de 0,3 mm.
2. S'il y a plusieurs empreintes sur le composant en plaque, il n'est pas recommandé d'utiliser la méthode de traitement étape par étape pour chaque empreinte individuelle. Cela pourrait conduire à une répartition irrégulière des contraintes et à une déformation ultérieure du composant. Envisagez plutôt de mettre en œuvre un traitement en couches pour usiner toutes les indentations simultanément sur chaque couche, avant de passer à la couche suivante. Cela contribuera à assurer une répartition uniforme des contraintes et à minimiser la déformation.
3. Pour atténuer la force de coupe et la chaleur, la quantité de coupe peut être ajustée. Parmi les trois facteurs de quantité de coupe, la quantité de coupe arrière a un impact significatif sur la force de coupe. Une surépaisseur d'usinage et une force de coupe excessives peuvent entraîner une déformation de la pièce, compromettre la rigidité de la broche de la machine-outil et réduire la durabilité de l'outil. Une diminution de la quantité de rétro-coupe peut réduire considérablement l’efficacité de la production. Néanmoins, le fraisage à grande vitesse dans l’usinage CNC peut résoudre ce problème. En diminuant simultanément la quantité de contre-coupe et en augmentant l'avance et la vitesse de la machine-outil, la force de coupe peut être diminuée tout en maintenant l'efficacité du traitement.
4. Il convient également de prêter attention à la séquence de découpe. Lors de l'usinage grossier, l'accent est mis sur l'amélioration de l'efficacité du traitement et sur la recherche d'un enlèvement de matière maximal par unité de temps. Généralement, le fraisage ascendant est préféré. Cela signifie que le surplus de matière à la surface de la pièce est éliminé à la vitesse la plus élevée et dans les plus brefs délais pour établir le contour géométrique requis pour la finition. D'un autre côté, le processus de finition donne la priorité à une haute précision et à une qualité supérieure, c'est pourquoi le fraisage est recommandé. À mesure que l'épaisseur de coupe de l'outil diminue progressivement du maximum à zéro pendant le fraisage, cela réduit considérablement l'écrouissage et minimise la déformation de la pièce.
5. La déformation des pièces à parois minces provoquée par le serrage pendant le traitement est un problème inévitable, même après leur finition. Pour minimiser la déformation de la pièce, il est recommandé de relâcher la pression avant de terminer pour atteindre les dimensions finales. Cela permet à la pièce de reprendre naturellement sa forme originale. Par la suite, la pression peut être resserrée avec précaution jusqu'à ce que la pièce soit complètement serrée, obtenant ainsi l'effet de traitement souhaité. Idéalement, la force de serrage doit être appliquée à la surface d'appui, en s'alignant sur la rigidité de la pièce. Tout en garantissant que la pièce reste sécurisée, il est préférable d'utiliser une force de serrage minimale.
6. Lors de l'usinage de pièces avec un espace creux, il est conseillé d'éviter que la fraise ne pénètre directement dans la pièce à la manière d'une perceuse pendant le processus. Cela peut entraîner un espace limité pour les copeaux pour la fraise, une évacuation difficile des copeaux et, par conséquent, une surchauffe, une dilatation et une détérioration des pièces. Des événements indésirables tels qu'une déformation et une casse d'outil peuvent en résulter. Il est recommandé d'utiliser d'abord un foret de taille égale ou légèrement plus grande que la fraise pour percer le trou, puis d'utiliser la fraise pour l'usinage. Alternativement, un programme de découpe en spirale peut être généré à l'aide du logiciel CAM.
Le principal défi qui influence la précision de la fabrication des pièces en aluminium et la qualité de leur finition de surface est la susceptibilité de ces pièces à la déformation pendant le traitement. Cela nécessite que l'opérateur possède un certain niveau d'expertise et de compétence opérationnelles.
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Heure de publication : 02 février 2024