JS Precision

L'alliage de titane, un métal technologique surnommé « métal spatial », est aujourd'hui un matériau de choix dans l'aérospatiale, la médecine et la production haut de gamme grâce à son excellent rapport résistance/poids, sa résistance à la corrosion et sa biocompatibilité. Mais avant son usinage CNC, les ingénieurs redoutaient sa complexité.

Il offre les meilleures performances, malgré un prix avantageux : broutage, écaillage des outils et problèmes de gestion thermique. Tous ces problèmes non seulement grugeront votre budget d'outillage, mais réduiront aussi considérablement votre efficacité de production. Mais en réalité, le titane n'est pas incontrôlable. Il s'agit de comprendre son comportement et d'utiliser des paramètres de procédé précis.

Ce livre vous guidera à travers les difficultés surmontées lors du fraisage CNC du titane, de l'optimisation des paramètres à la sélection des équipements, en passant par le contrôle des coûts, pour pouvoir avoir un usinage plus économique et plus efficace.

Résumé des réponses clés

Qu'est-ce qui est au cœur de l'usinage du titane ? JS Precision propose une analyse approfondie des cinq paramètres les plus critiques.

Pour réussir l'usinage du titane, il est essentiel de s'appuyer sur une solide expérience. JS Precision maîtrise l'usinage CNC depuis près de 10 ans, fabriquant plus de 3 000 types de pièces usinées CNC pour l'usinage des alliages de titane.

Cela comprend l'usinage de supports de moteurs d'avion en Ti-6Al-4V pour plus de 200 fabricants de pièces aéronautiques et la production d'implants en titane pur pour des fabricants de dispositifs médicaux. Cela a généré plus de 50 000 heures de données réelles sur l'usinage du titane.

Par exemple, JS Precision a réduit le temps d'usinage d'une pièce en Ti-5553 pour un client spécialisé dans les composants automobiles . En ajustant la profondeur de coupe radiale et les liquides de refroidissement, la durée de vie de l'outil a été doublée, passant de huit à quatorze pièces, et le temps d'usinage a été réduit de 25 %.

Ce manuel est l'aboutissement des efforts de l'équipe JS Precision pour réunir ces cas pratiques et les données de processus. Chaque recommandation de paramètre a été validée en conditions réelles d'atelier. Il vous permettra de comprendre clairement la nature de l'usinage du titane avec une fraiseuse à commande numérique et vous fournira un support théorique pour des solutions d'usinage CNC personnalisées.

JS Precision possède une vaste expérience dans l'usinage du titane et peut usiner une large gamme de pièces usinées CNC avec une grande précision. Veuillez nous communiquer vos besoins d'usinage au préalable ; nous vous accompagnerons tout au long du processus de traitement de votre commande et vous offrirons un service professionnel.

Pourquoi l'alliage de titane est-il le « test ultime » pour les fraiseuses CNC ?

Lors de l'usinage des alliages de titane, la plupart des ingénieurs se demandent : pourquoi les fraiseuses CNC sont-elles soumises à des exigences aussi strictes ? La réponse réside dans quatre caractéristiques qui en font le « test ultime » pour les fraiseuses CNC et imposent des exigences encore plus élevées aux performances de leurs composants.

1. Faible conductivité thermique : La conductivité thermique de l'alliage de titane est seulement cinq fois inférieure à celle de l'acier. La chaleur est difficile à évacuer par les copeaux lors de l'usinage, et la majeure partie de celle-ci s'accumule sur le bord de l'outil, ce qui entraîne facilement une usure en cratère et une usure rapide de l'outil.

2. Travail rigoureux et haute résistance : L'alliage de titane est robuste et, lors de l'usinage, une couche superficielle durcie se forme. La coupe suivante s'apparente à un usinage à travers cette « coquille dure », accélérant encore l'usure de l'outil.

3. Affinité chimique : à haute température, le titane réagit chimiquement avec les revêtements des outils (par exemple, les carbures), provoquant une usure par diffusion et une adhérence, influençant la durée de vie de l'outil et la finition de la surface de la pièce.

4. Faible module d'élasticité : les pièces rebondissent sous l'effet des forces de coupe, ce qui réduit la précision d'usinage et provoque facilement des vibrations lors de la découpe de pièces à parois minces. Ceci nécessite des composants de fraiseuses CNC dotés d'une résistance accrue aux vibrations.

Surmonter les défis : méthodes et techniques pragmatiques pour un usinage efficace des alliages de titane

L'usinage des alliages de titane étant si complexe, existe-t-il des méthodes et des stratégies viables pour y remédier ? La réponse est affirmative. JS Precision, spécialiste du fraisage CNC depuis des décennies, a défini quatre stratégies clés pour vous permettre d'usiner avec succès les alliages de titane, aussi bien pour les pièces usinées CNC courantes que complexes.

1. La gestion thermique est la priorité absolue : toutes les activités d'optimisation doivent viser à réduire la production de chaleur et à obtenir une dissipation thermique maximale, comme sélectionner des méthodes de refroidissement appropriées pour éviter l’accumulation de chaleur au niveau du tranchant de l’outil.

2. Charge soutenue : les méthodologies de programmation telles que le fraisage trochoïdal et le fraisage dynamique empêchent les variations de charge violentes lors de l'entrée et de la sortie de l'outil, ce qui limite les dommages à l'outil et maintient la fraiseuse avec CNC en fonctionnement stable.

3. La rigidité est la priorité : Assurer la rigidité adéquate des systèmes du processus, tels que la machine-outil , les montages, l'outillage et la pièce, est crucial pour lutter contre les rebonds et les vibrations de la pièce, et pour garantir la précision de l'usinage. Cela nécessite des composants de fraiseuse CNC haut de gamme.

4. La netteté est importante : les forces de coupe sont réduites en utilisant des géométries de coupe et des arêtes de coupe à angle de coupe positif et tranchant, ce qui fait de la coupe un processus de cisaillement au lieu d'un processus de compression et qui durcit moins.

JS Precision se concentre sur la gestion thermique et la rigidité afin de relever les défis de l'usinage des alliages de titane avec une fraiseuse CNC. Pour des pièces usinées CNC sur mesure, contactez-nous par e-mail pour passer commande. Passez commande en toute simplicité et lancez rapidement la production.

La science de l'optimisation : optimiser les paramètres les plus importants

Une fois les techniques maîtrisées, l'ordre d'optimisation des paramètres est crucial. La plupart des utilisateurs ajusteraient d'abord la vitesse de coupe, mais JS Precision, fort de ses nombreuses années d'expérience en usinage CNC, a constaté que l'ordre d'optimisation correct consiste à « d'abord résoudre les paramètres de géométrie, puis optimiser les paramètres de cinématique ».

Il peut offrir les meilleures performances de la fraiseuse avec CNC et répondre de manière plus appropriée aux exigences d'efficacité du service de fraisage CNC en ligne.

Étape 1 : Choisir la profondeur de coupe. En fonction des propriétés de la pièce et de la rigidité du système de traitement, déterminez d'abord des profondeurs de coupe axiales et radiales sûres et réalisables. Cela pose les bases de l'optimisation des paramètres restants. Un réglage incorrect de la profondeur de coupe, modifier ultérieurement d'autres paramètres n'améliorera pas l'efficacité.

Étape 2 : Sélectionnez l'avance par dent. En fonction des exigences de qualité de surface de la pièce et de la durée de vie de l'outil , choisissez une avance qui évite les frottements et l'écrouissage. En finition, par exemple, l'avance doit être maintenue aussi faible que possible pour préserver le lissé de surface.

Étape 3 : Réglage de la vitesse de coupe. C'est le paramètre le plus important. En vous basant sur les deux étapes précédentes, définissez des valeurs prudentes et testez-les. Grâce au suivi de la durée de vie de l'outil, vous pouvez optimiser progressivement et trouver le meilleur compromis entre efficacité et coût.

Grâce à un processus scientifique d'optimisation des paramètres, l'équipe technique de JS Precision élaborera une solution pour votre fraiseuse CNC adaptée à vos besoins. Si vous avez besoin de services de fraisage CNC en ligne, n'hésitez pas à nous contacter à votre convenance. Notre procédure de commande est simple et nous permet de répondre à vos besoins d'usinage dans les plus brefs délais.

Optimisation détaillée des cinq paramètres majeurs : de la théorie à la pratique

Maintenant que nous avons déterminé l'ordre d'optimisation, passons aux méthodes d'optimisation pour les cinq paramètres fondamentaux. Basées sur l'expérience pratique de JS Precision en fraisage CNC, ces méthodes vous permettront de relier la théorie à la pratique du fraisage CNC .

Vitesse de coupe : l'épée à double tranchant de la gestion thermique

Une vitesse de coupe trop élevée ou trop faible n'est pas acceptable. Une vitesse excessive entraînera une accumulation d'impact, produisant une mauvaise qualité de surface et une défaillance de l'outil en raison de l'usure abrasive, tandis qu'une vitesse insuffisante entraînera une augmentation anormale de la température de coupe, entraînant une déformation plastique et une usure chimique de l'outil.

Conseil d'optimisation : commencez à une vitesse de 70 à 100 m/min lors de la coupe de Ti6Al4V, enregistrez la durée de vie de l'outil par coupe, puis augmentez de 5 m/min jusqu'à ce que vous trouviez la meilleure vitesse.

Avance par dent : Contrôle de l'épaisseur des copeaux – L'art

Il existe une règle d'or : assurez-vous que l'épaisseur minimale des copeaux est supérieure au rayon du bord de l'outil, sinon vous frottez et écrasez le matériau au lieu de le couper comme il se doit.

Conseil d'optimisation : Pour la finition, commencez à 0,05-0,1 mm/z ; pour l'ébauche, essayez 0,15-0,25 mm/z. Le fraisage à grande avance est un outil agressif pour l'ébauche des alliages de titane et peut accroître l'efficacité des pièces usinées CNC.

Profondeur de coupe axiale : un équilibre entre force de coupe et stabilité

L'usinage en pleine coupe est interdit. Évitez d'utiliser la largeur totale de la rainure (profondeur de coupe radiale = diamètre de l'outil) et l'usinage en pleine coupe.

Conseil d'optimisation : Essayez un fraisage en rampe avec une faible profondeur de coupe (0,5 à 1 xD) et une largeur de coupe importante (0,7 à 0,8 xD), ou un fraisage latéral avec une profondeur de coupe importante et une faible largeur de coupe (10 à 30 % de D). Cela répartira la chaleur et les efforts de coupe.

Profondeur de coupe radiale : contrôleur de durée de vie de l'outil

Conseil d'optimisation : Pour le fraisage latéral, réglez la profondeur de coupe radiale entre 30 % et 50 % du diamètre de l'outil. Cela optimise le rayon de la pointe de l'outil, optimise le volume de dissipation thermique et améliore considérablement la durée de vie de l'outil. Cette méthode est utilisée par JS Precision pour l'usinage de pièces usinées CNC et peut être appliquée aux conditions d'usinage par lots des services d'usinage CNC en ligne .

Lubrification et refroidissement : le « sixième paramètre » méconnu

La pression est essentielle au refroidissement. Une pression interne du liquide de refroidissement d'au moins 70 bars est nécessaire pour briser la barrière d'air et alimenter la zone de coupe en fluide de coupe.

Conseil d'optimisation : Utilisez un refroidissement mixte air-huile pour lubrifier et micro-refroidir. Utilisez un fluide de coupe spécialement conçu pour les alliages de titane afin d'assurer une protection extrême pression.

JS Precision peut ajuster avec précision les cinq paramètres d'usinage critiques des alliages de titane. Notre fraiseuse CNC peut supporter des avances par dent de 0,05 à 0,25 mm/z. Contactez-nous pour plus d'informations sur les options de fabrication de fraisage CNC sur mesure et commandez pour répondre à vos besoins.

Équation de coût : impact de l'optimisation des paramètres sur le coût total d'usinage

Chaque entreprise se soucie du coût d'usinage, et l'optimisation des paramètres d'usinage du titane a un impact proportionnel sur le coût total d'usinage. La formule de calcul est simple : coût total = (coût de main-d'œuvre + taux horaire machine) × temps d'usinage + coût de l'outil.

Pour montrer plus clairement l'impact de l'optimisation des paramètres , JS Precision a fourni des données de comparaison des coûts pour un client usinant des pièces en Ti-6Al-4V :

Comme le montre le tableau, l'augmentation de l'avance et de la profondeur de coupe réduit considérablement le temps d'usinage, en réduisant directement les coûts de la machine et de la main-d'œuvre, l'optimisation de la vitesse et du refroidissement peut prolonger la durée de vie de l'outil et réduire les coûts de l'outil.

L'expérience de JS Precision ne se limite pas à la recherche de la vitesse maximale ou de la durée de vie maximale des outils, mais à la recherche du juste équilibre entre le coût temps et le coût outil. JS Precision propose des tarifs d'usinage CNC transparents, adaptés aux différentes exigences des pièces, vous permettant ainsi de maîtriser vos coûts en amont.

Différences subtiles entre les matériaux : ajustements des paramètres pour différentes nuances d'alliage de titane

Les conditions d'usinage des différentes nuances d'alliages de titane doivent être adaptées et ne peuvent être universelles. JS Precision a développé des méthodes d'ajustement spécifiques pour l'usinage CNC de pièces en différentes nuances d'alliages de titane, comme indiqué dans le tableau suivant :

Pour certains types d'alliages de titane, nous personnalisons davantage les paramètres en intégrant la fonctionnalité des composants de la fraiseuse CNC afin d' équilibrer l'usinage de qualité et l'efficacité.

Choisir la bonne machine : cinq facteurs clés pour choisir une fraiseuse CNC pour l'usinage du titane

Malgré des paramètres et des procédures appropriés, le choix d'une fraiseuse CNC adaptée est crucial. Fort de nombreuses années d'expérience dans le domaine de l'usinage CNC, JS Precision a répertorié cinq facteurs clés pour le choix d'une fraiseuse CNC destinée à l'usinage du titane, afin de vous aider à faire le bon choix :

Rigidité et poids : Plus le châssis de la machine est lourd et rigide, moins la machine vibre, ce qui réduit les vibrations pendant le fraisage et maintient la précision des pièces.

Puissance et couple de la broche : L'usinage du titane requiert un couple élevé, et non une vitesse élevée. Respectez le couple de la broche à basse et moyenne vitesse pour obtenir une force de coupe suffisante.

Système de refroidissement interne haute pression : la clé de voûte de l'usinage du titane. Plus la pression est élevée, mieux c'est (plus de 100 bars, idéalement) pour assurer un refroidissement adéquat de la zone de coupe.

Stabilité et précision : Il s'agit notamment de fonctionnalités telles que des moteurs linéaires, des guides à rouleaux et d'autres qui offrent une précision et une stabilité dynamiques élevées et conviennent à l'usinage de pièces de précision en alliages de titane.

Système de contrôle et logiciel : les contrôleurs avancés sont capables de mieux gérer les trajectoires d'outils complexes et de fournir un contrôle proactif pour obtenir un processus d'usinage fluide et réduire l'usure des outils.

JS Precision propose des fraiseuses CNC à haute rigidité et à arrosage interne haute pression pour l'usinage du titane, garantissant une grande stabilité. Pour toute demande de pièces d'usinage CNC sur mesure, n'hésitez pas à nous contacter. Nous suivrons ensuite la procédure de commande habituelle afin de garantir un service d'usinage de qualité.

Étude de cas : Comment JS Precision a permis aux clients d'Aerospace Brackets d'économiser 40 % sur les coûts d'outillage grâce à l'optimisation des paramètres

Points faibles des clients

JS Precision a déjà travaillé avec une entreprise de drones qui avait des problèmes classiques :

Lorsque le Ti-6Al-4V a été utilisé pour usiner le support de fuselage à haute résistance (150 × 80 × 30 mm), les conditions initiales du processus étaient conservatrices, utilisant une fraise φ10 mm pour le fraisage de rainures pleine coupe à une vitesse d'avance de seulement 0,08 mm/z.

Le temps d'usinage d'une pièce pouvait atteindre 45 minutes, et la durée de vie de l'outil était très instable. La consommation moyenne d'une plaquette par pièce était de 1,5. le coût de l'outil était donc de 90 $ par pièce, tandis que le coût global restait élevé.

Étant une pièce d'usinage CNC clé, l'efficacité de l'usinage et le coût du support affectaient directement le calendrier de production du client.

Solution de précision JS

Le personnel de JS Precision a procédé à un audit du processus dès réception de la commande et a constaté que le fraisage en pleine coupe entraînait des efforts de coupe concentrés et des frottements importants, principale cause d'usure brutale de l'outil. La solution spécifique suivante a alors été développée :

• Le fraisage à coupe complète a été remplacé par une méthode de fraisage dynamique, avec une fraise de φ12 mm pour fournir une charge de coupe uniforme.
• La vitesse de coupe a été augmentée de 60 m/min à 85 m/min et l'avance par dent de 0,08 mm/z à 0,18 mm/z. La rampe a été utilisée avec une faible profondeur de coupe (0,8xD) et une grande largeur de coupe (0,7xD).
• De plus, le système de refroidissement interne de 120 bars de la fraiseuse CNC a été utilisé au niveau maximal possible pour permettre une évacuation facile de la chaleur.

Comparaison des résultats

Les résultats de l'optimisation ont été spectaculaires : le temps d'usinage par pièce est passé de 45 minutes à 28 minutes, soit un gain de productivité de 38 %. La durée de vie de l'outil a également été considérablement allongée, une seule plaquette permettant d'usiner trois pièces. Le coût de l'outil par pièce est passé de 90 $ à 40 $, soit une baisse de 55 %.

Témoignage client : « Les ingénieurs de JS Precision n’ont pas recommandé d’outils plus coûteux. Ils ont résolu les problèmes grâce à une optimisation des paramètres réalisée de manière scientifique. Les véritables économies proviennent de l’intelligence des processus, plus performante que l’optimisation des composants des fraiseuses CNC. »

FAQ

Q1 : Lors de l'usinage des alliages de titane, utilisons-nous du liquide de coupe ou de l'air comprimé ?

Le fluide de coupe haute pression est le fluide le plus adapté à l'usinage des alliages de titane lors des opérations d'ébauche, car il évacue efficacement une grande partie de la chaleur de la zone de coupe, maintenant ainsi fermement l'outil en position et réduisant l'usure. Un mélange air-huile ou de l'air comprimé suffit pour certaines opérations de finition, mais ne résiste pas à la chaleur élevée inhérente aux opérations d'ébauche. Le fluide de coupe est donc plus adapté à ces opérations.

Q2 : Je connais le « fraisage à grande avance ». Est-il adapté aux alliages de titane ?

Le fraisage à grande avance est particulièrement adapté à l'usinage des alliages de titane. Il utilise des plaquettes spéciales, usinant avec une faible profondeur de coupe axiale et une avance par dent élevée, avec des copeaux fins et épais. Cet écaillage favorise l'évacuation de la chaleur et réduit les efforts de coupe radiaux, ce qui en fait un moyen efficace d'ébaucher les alliages de titane, avec une efficacité d'usinage accrue.

Q3 : Quels sont les modes de défaillance d’outils les plus courants lors de l’usinage des alliages de titane ?

L'usure en dépouille est un mode de défaillance progressif courant dans l'usinage des alliages de titane et est prévisible. Cependant, l'écaillage, la fissuration thermique ou l'entaille anormale, étant inhabituels, sont très probablement dus à une vitesse de coupe, une avance ou un arrosage incorrects. Il est donc important d'y remédier rapidement pour éviter toute défaillance.

Q4 : Puis-je effectuer des expériences d’optimisation des paramètres de manière indépendante ?

Vous pouvez réaliser vous-même des expériences d'optimisation des paramètres, mais la prudence est de mise. Une approche à variable unique est recommandée : un seul paramètre (par exemple, la vitesse de coupe) est modifié à la fois, la durée de vie de l'outil et l'état de surface étant notés. Les expériences doivent être réalisées dans des conditions sûres et prudentes, et dans un dispositif d'usinage sécurisé afin d'éviter tout danger. En cas de doute, contactez notre équipe d'experts pour obtenir des conseils sur la fabrication d'usinage CNC sur mesure.

Résumé

Repousser les limites de l'usinage du titane implique une réflexion personnelle sur les propriétés physiques du matériau. Cela nécessite de passer du statut d'opérateur machine à celui d'ingénieur procédés. Maîtriser ces cinq paramètres vous permettra de ne plus supporter discrètement des coûts élevés, mais de gérer activement l'efficacité et la rentabilité de votre production, facilitant ainsi le choix de l'usinage CNC sur mesure .

Cependant, les connaissances théoriques doivent être confirmées sur des machines réelles. Si vous vous interrogez sur le coût et l'efficacité de l'usinage des alliages de titane, ou si vos paramètres actuels sont optimaux, JS Precision est votre support technique.

Laissez-nous vous donner du pouvoir !

Envoyez-nous un dessin de votre pièce en alliage de titane la plus difficile et vous recevrez deux documents utiles :

• Une « proposition d'optimisation des paramètres d'usinage des alliages de titane » basée sur les données pour votre pièce.
• Une « analyse de fabricabilité et un plan d'optimisation des coûts » par nos ingénieurs de processus expérimentés, avec un devis de fraisage CNC précis, afin que vous puissiez planifier vos besoins d'usinage à l'avance.