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Dans l'industrie de la fabrication,Moulin CNCLa technologie est largement utilisée dans le traitement de diverses pièces complexes en raison de sa haute précision et de sa grande efficacité. Que ce soit dans les pièces de précision aérospatiale ou les pièces critiques de la fabrication automobile, le fraisage CNC ne peut pas être substitué.

Cependant, afin d'obtenir un broyage CNC de haute qualité, certains aspects importants de conception et d'ingénierie doivent être pris en compte. Les facteurs suivants seront expliqués en profondeur dans cet article afin que les lecteurs puissent avoir une meilleure compréhension de la technologie de fraisage CNC et améliorer la qualité et l'efficacité du traitement.

Qu'est-ce que CNC Milling?

Le fraisage CNC (fraisage de commande numérique informatique) fait référence à un ordinateur contrôléTechnologie d'usinage de précision. En utilisant un outil rotatif, la pièce est retirée et les matières premières (par exemple, les matériaux métalliques, en plastique ou composites) sont usinés en pièces avec des formes géométriques complexes.

Contrairement aux machines à fraisage manuelles traditionnelles, le broyage CNC est exclusivement contrôlé par les instructions de l'ordinateur (code G), a une précision submicronique (généralement aussi élevée que ± 0,005 mm) et une répétabilité élevée, et est le pivot de fabrication à l'époque de l'industrie 4.0.

Quels sont les aspects de conception et d'ingénierie les plus cruciaux dans le broyage CNC？

Les aspects de conception et d'ingénierie les plus cruciaux du fraisage CNC impliquent plusieurs liens clés, et une optimisation complète est nécessaire pour obtenir un traitement efficace et précis. Ce qui suit est une liste et une explication des aspects les plus cruciaux:

1. Conception et sélection des outils

Type d'outil correspondant

Choisissez un coupeur d'extrémité à billes (surface incurvée complexe), un moulin à extrémité (usinage plan / rainure) ou une lame circulaire (matériaux difficiles à machine) en fonction des besoins d'usinage.

• Exemple:Pour machine à une surface incurvée de lame de moteur d'aéronef, un coupeur d'extrémité à billes de haute précision est requis, l'usinage en alliage de titane nécessite une résistance à haute températureoutils en carbure.

Optimisation des paramètres géométriques

• Angle de râteau principal:affecte la distribution de la force de coupe (par exemple, l'angle de râteau principal de 45 ° les forces radiales et axiales équilibrées, pour le broyage du visage; angle de râteau principal de 10 ° pour l'usinage à un taux d'alimentation élevé).
• Angle d'hélice:Un grand angle d'hélice (par exemple, 45 °) peut réduire les vibrations de coupe, mais doit être ajusté à la rigidité de la machine-outil.
• Angle de râteau et angle de dos:L'augmentation de l'angle de râteau réduit la force de coupe mais réduit la force de la lame; L'angle de dos doit être ajusté en fonction de la dureté du matériau (le matériau dur réduit l'angle de dos pour un meilleur support).

Revêtement et matériaux
La résistance à l'usure des outils peut être améliorée par la technologie de revêtement (par exemple, Tialn, Ticn); Des outils en céramique ou CBN peuvent être appliqués dans la coupe à grande vitesse des matériaux de forte dureté.

2. Optimisation des paramètres de coupe

Équilibre de trois facteurs

• Vitesse de coupe:doit être ajusté en fonction des propriétés des matériaux (l'alliage d'aluminium peut atteindre 1000 m / min, l'alliage de titane doit être limité à moins de 60 m / min).
• Taux d'alimentation:se rapporte à l'épaisseur de la puce, la puce mince (par exemple 0,1 mm) peut améliorer la vitesse d'alimentation, mais la résistance à l'outil doit être assurée.
• Profondeur de coupe:L'usinage en couches peut éliminer les vibrations, par exemple, la profondeur de coupe unique dans le bravo ne peut pas dépasser 50% du diamètre de l'outil.

Planification des chemins

Utiliser la coupe d'arc pour réduire la concentration de stress; Ralentissez aux coins pour éviter la rupture des outils.

• Exemple:Dansusinage de moisissure, utilisez une coupe en spirale au lieu de la coupe verticale pour réduire l'impact.

3. Conception du luminaire et serrage de la pièce

Stabilité et rigidité

Évitez le surplomb de outils excessifs (rapport de surplomb / diamètre recommandé ≤3: 1) et utilisez les titulaires d'outils pour les vibrations au besoin.
Exemple:Lors de l'usinage de longs arbres minces, supportez un repos ou un repos au centre.

Précision de positionnement

Les luminaires spécialisés peuvent réduire les temps de serrage (par exemple, système de positionnement à point zéro usinant à cinq axes) et améliorer la répétabilité de positionnement à ± 0,005 mm.

Contrôle de déformation thermique

Lors de l'usinage de grandes pièces, l'allocation de dilatation thermique doit être réservée ou une technologie d'usinage à basse température doit être appliquée.

4. Vibration et gestion thermique

Suppression des vibrations

Optimisation des paramètres de coupe (par exemple, minimisation de la profondeur de coupe radiale), utilisation de fraises de broyage inégales ou de systèmes de réduction des vibrations actives.

• Exemple:Lors de l'usinage des pièces à parois minces, remplissez l'intérieur de la pièce avec un matériau absorbant les vibrations.

Compensation d'erreur thermique

Surveillez la déformation thermique de la machine-outil à travers des capteurs de température et compensez les erreurs à traversLogiciel CAM.

5. Qualité et précision de surface

Contrôle de rugosité de surface

La netteté de l'outil (par exemple, le rayon de pointe ≤ 10 μm), la vitesse de coupe (usinage à grande vitesse peuvent réduire le bord de construction) et la stratégie de refroidissement (par exemple, MQL de micro-lubrification) affectent tous la qualité de surface.

Précision de liaison multi-axe

Dansusinage à cinq axes, la simulation doit être utilisée pour éviter la collision d'outils avec la pièce, et la fonction RTCP (point de centre d'outil rotatives) est utilisée pour atteindre une précision plus élevée.

6. compromis entre l'efficacité et le coût

Optimisation du taux d'élimination des métaux

L'efficacité peut être améliorée par la stratégie "HSM (High Speed Billing)" de grande profondeur de coupe et de petits aliments, mais la puissance de la machine doit être coordonnée.

Gestion de la vie de l'outil

Le système de surveillance de l'usure des outils est appliqué, combiné avec l'optimisation du chemin d'outil du logiciel CAM, pour prolonger la durée de vie de l'outil de plus de 30%.

7. Adaptabilité des matériaux

Usinage des matériaux difficiles à couper

• Alliage de titane:nécessite une coupe de refroidissement à basse vitesse et à haute pression;
• Matériaux composites:Des outils PCD (diamant polycristallin) sont utilisés pour éviter la délamination.

La conception principale du fraisage CNC doit prendre en compte l'optimisation globale du travail-processus d'outil -machine-outilcoordination. Grâce à la sélection scientifique des outils, une correspondance précise des paramètres de coupe, un renforcement des vibrations et un contrôle thermique, et la prévention des dangers à l'avance grâce à la technologie de simulation, l'efficacité de traitement et la qualité peuvent être considérablement améliorées. Dans une utilisation réelle, les plans de processus ciblés doivent être élaborés en fonction des matériaux spécifiques, des exigences de précision et des objectifs de coûts.

Comment choisir l'angle principal approprié de la coupe-frais?

Le choix de l'angle de déviation principal de la coupe-broyeur a un effet direct sur la distribution de la force de coupe, la durée de vie de l'outil, l'efficacité etqualité de surfacedu traitement dans le fraisage CNC. Ce qui suit est l'analyse étape par étape de la stratégie de choix de l'angle de déviation principal par rapport aux propriétés des matériaux, aux exigences de traitement, au type d'outil et à la condition de processus:

Choisissez selon les propriétés du matériau traité:

1. Matériaux plus doux (comme l'alliage en aluminium et le cuivre):Choisissez un angle primaire de 45 ° à 60 ° pour équilibrer la force de coupe et l'efficacité.
2. Matériaux durs (comme les alliages en acier éteint et titane):Choisissez un angle primaire de 10 ° à 25 ° pour distribuer la force de coupe et réduire l'usure des outils.
3. Matériaux fragiles (fonte et céramique):Choisissez un angle principal de 75 ° à 90 ° de telle sorte que la fissuration est évitée.

Choisissez en fonction des exigences de traitement:

• Usinage rugueux (suppression de matériaux maximum):Choisissez l'angle principal de 30 ° à 45 ° tel que l'épaisseur de coupe est maximisée.
• Usinage de précision (finition de surface élevée):Choisissez l'angle principal de 60 ° à 90 ° de telle sorte que les vibrations sont minimisées et que la douceur est améliorée.
• Morceaux à parois minces / usinage à tige mince:Utilisez l'angle de déviation primaire de 75 ° à 90 ° pour minimiser les risques de déformation.

Choisissez en fonction du type d'outil de coupe:

• Frappeur de visage:45 ° ~ 60 ° pour le bravo et 90 ° pour l'usinage précis.
• Fin Mill:10 ° ~ 30 ° pour le bravo et 45 ° pour l'usinage à usage général.
• Couteau de tête à balle:L'angle de départ principal varie activement avec le point de contact de la surface incurvée, nécessitant une optimisation de chemin de came.

Sélectionnez en fonction de la condition de processus:

• Usinage à grande vitesse (HSM):Choisissez un angle principal entre 10 ° et 30 ° avec une vitesse élevée et une profondeur de coupe peu profonde.
• Coupe intermittente (par exemple, Veyway):Choisissez un angle principal entre 45 ° et 60 ° pour une ténacité à impact maximal.
• Principe de base:Un petit angle de déviation principale (10 ° ~ 30 °) convient aux matériaux de dureté élevée ou à un traitement efficace; Un grand angle de déviation principale (75 ° ~ 90 °) convientmatériaux cassantsou parties à parois minces; Équilibrez l'universalité et l'efficacité avec un angle de déviation principale modérée (45 ° ~ 60 °).

Comment éviter de surcouper la pièce?

La surcoupe est un problème de qualité commun dans le broyage CNC, ce qui peut entraîner des pièces abandonnées, des coûts accrus et même des dommages aux équipements. Ce qui suit est une solution systématique couvrant l'ensemble du processus de conception, de programmation, d'usinage et de test:

1. Phase de programmation

Optimisation du chemin

Simulez à l'aide du logiciel CAM (comme Vericut) pour éviter les changements brusques des segments en ligne droite et des transitions nettes dans les arcs circulaires.
Configurez un "plan de sécurité" et un "chemin de retour de l'outil" pour éviter la coupe accidentelle de l'outil.

Compensation des outils

Utilisez correctement la compensation G41 / G42, ajustez dynamiquement les valeurs d'usure et évitez les erreurs de compensation.

Surplus et stratification

Laissez une marge de 0,1 à 0,3 mm pour l'usinage rugueux et réduisez la profondeur d'une seule coupe en coupe en couches (commebroyeur de contour).

2. Tools et luminaires

Sélection d'outils

Prioriser les outils de coupe courts (rapport surplomb / diamètre ≤ 3: 1), avec un diamètre adapté aux caractéristiques d'usinage.

Conception anti-interférence

Simulez la position spatiale entre le luminaire et l'outil pendant l'usinage à cinq axes et concevez la rainure d'évitement pour le luminaire.

3. outil et fonctionnement de la machine

Étalonnage de précision

Vérifiez régulièrement les erreurs géométriques de la machine-outil et compensez le dégagement inversé.

Optimisation

Réduire la vitesse de 50% lors de la réduction / sortie pour minimiser l'impact; Évitez de couper avec des outils vides.

Surveillance en temps réel

Surveillez la force de coupe (capteur de puissance / vibration) et arrêtez-vous en cas d'anomalies.

4.Dection et post-traitement

Première vérification de l'article

CMM INSPECTION PLIGNE SUR LA TAILLE + BENCHMARD CALIBRATION RAPIDE POUR SUR LES PRODES MACHINE.

Inspection de surface

Confirmation visuelle / microscopique des marques de coupe, tomodensitométrie (pièce haute précision).

5. Scénarios et réponses typiques

Scénario	Cause de surcoupe	Solution
Traitement des pièces à parois minces	La vibration de l'outil provoque une déviation de chemin	Utilisez un outil court + titulaire d'outil d'amortissement des vibrations, coupe en couches, profondeur de coupe unique ≤ 0,5 mm
Traitement de liaison à cinq axes	Dispositif et interférence spatiale de l'outil	Utilisez un logiciel CAM pour simuler la trajectoire de mouvement et ajustez la structure du luminaire ou le chemin d'outil
Traitement de la cavité profonde	Le surplomb d'outil est trop long, provoquant une flexion	Utilisez la "coupe en spirale" au lieu de la coupe verticale, ou utilisez une tige d'extension + un manchon de guidage
Traitement de surface incurvé	La valeur de compensation du rayon de l'outil est erronée	Vérifiez la valeur de compensation par la coupe d'essai avant le traitement et établissez une base de données de compensation d'usure d'outils

Pour éviter la surcoupe des pièces, le contrôle du système est requis à partir de cinq dimensions: conception du chemin de programmation, optimisation du fixation des outils, assurance de précision des machines-outils, surveillance en temps réel et rétroaction de détection. Les principes de base comprennent:

• Prévention d'abord:découvrir les risques à l'avance par la simulation et la coupe d'essai;
• Réglage dynamique:Optimiser les paramètres en temps réel en fonction de l'usure des outils et du matériau de la pièce;
• Vérification en boucle fermée:Améliorez en continu le processus en fonction des données de détection.

Grâce aux mesures ci-dessus, le risque de surcoupe peut être réduit à moins de 0,1%, améliorant considérablement le taux de rendement de traitement.

Quelles sont les règles de base de la conception de fraisage CNC?

Les règles de base de la conception de fraisage CNC comprennent principalement les aspects suivants:

Accessibilité des outils

L'outil de coupe est cylindrique et les coins intérieurs doivent être conçus avec des coins arrondis (≥ 130% du rayon de l'outil) pour éviter les angles droits.
Profondusinage à la caviténécessite de contrôler le rapport d'aspect (profondeur recommandée ≤ 4 fois la largeur), avec un rapport diamètre / profondeur d'outil de ≥ 1: 6 (les outils spéciaux peuvent atteindre 30: 1).

Conception d'épaisseur de paroi

L'épaisseur de paroi minimale pour les pièces métalliques est ≥ 0,8 mm, et pour les pièces en plastique, il est ≥ 1,5 mm. Les parties minces sont sujettes à la déformation des vibrations.

Conception de trou et de fil

Diamètre du trou ≥ 2,5 mm, rapport de profondeur / diamètre recommandé ≤ 4 fois (typique 10 fois, limiter 40 fois).
Longueur du fil ≤ 3 fois l'ouverture, ne laissant aucune section filetée au bas des filetages de trou aveugle.

Petites caractéristiques et tolérances

Des outils spéciaux sont nécessaires pour la microfabrication (ouverture <2,5 mm).
Gradage de tolérance: standard ± 0,125 mm, typique ± 0,025 mm, limite ± 0,0125 mm.

Stratégie de traitement

Chemin de coupe: la coupe de l'arc remplace la coupe droite, par la priorité donnée au broyage vers l'avant (réduisant la force de coupe et la chaleur).
Sélection de stratégie: l'usinage à grande vitesse est utilisé pour les matériaux souples et une coupe forte est utilisée pour les matériaux durs.

Matériaux assortis et outils de coupe

Les matériaux à outils conviennent aux pièces (comme PCD pour les alliages en aluminium et CBN pour l'acier trempé).
Les paramètres de coupe (vitesse, alimentation, profondeur) doivent être adaptés à l'outil et au matériau.

Serrage et optimisation des outils

Réduisez le nombre de temps de serrage et complétez la fonction de tolérance serrée en un seul serrage.
Limitez le nombre d'outils de coupe (tels que la taille d'ouverture uniforme) pour réduire les coûts de remplacement des outils.

Principes de base:

• Machinabilité d'abord: la conception doit respecter les limites physiques de l'outil.
• Balance Précision et coût: optimiser l'efficacité grâce à un classement de tolérance et une sélection de stratégie.
• Réduisez les changements d'outils et serrez: réduire le temps auxiliaire et améliorer la cohérence du traitement.

Quels sont les effets de la géométrie des outils dans la conception de fraisage CNC?

Les principaux effets de la géométrie de l'outilConception de fraisage CNCsont:

Angle de plomb

Plage d'angle: 45 ° (usinage rugueux) à 90 ° (usinage de précision).

Effet: un petit angle (45 °) augmente la force axiale, convient aux machines-outils à faible rigidité; Un grand angle (90 °) réduit la force radiale, réduit les vibrations et améliore la qualité de la surface (la PR peut être de 0,4 μm).

Angle antérieur

Angle de râteau positif (+10 ° ~ + 15 °): coupe légère et facile, décharge de puces faciles, adaptée aux matériaux mous tels que l'aluminium et le cuivre (augmentation de 20% de la vitesse de coupe).

Angle de râteau négatif (-5 ° ~ 0 °): améliore la résistance à la lame, adapté aux matériaux durs tels que l'acier éteint et les alliages de titane, et prolonge la durée de vie de l'outil de 30%.

Angle de secours

Valeur normale: 6 ° ~ 12 °.

Influence: Si l'angle de dos est trop petit (<6 °), il augmentera la friction et entraînera une surchauffe; L'angle du dos trop élevé (> 15 °) réduit la résistance du bord de coupe et le rend sensible à l'écaillage (l'angle du dos pour les outils de coupe en alliage dur est recommandé à 8 °).

Nombre de lames et d'angle d'hélice

Nombre de lames: 2 lames (bonne évacuation de la puce, appropriée pour l'usinage des rainures profondes); 4 lames (stabilité élevée, PR de qualité de surface ≤ 0,8 μm).

Angle de spirale: 30 ° ~ 45 ° (normal), un angle spirale élevé (par exemple, 45 °) améliore le taux d'élimination des puces et réduit la température de coupe de 20%.

Rayon de nez

Usinage brutal: Grand rayon (R0,8 ~ 1,2 mm), bonne résistance à l'impact et augmente le taux d'alimentation de 15%.

Usinage de précision: un petit rayon (R0,2 ~ 0,4 mm), réduit les résidus de coupe et atteint la précision du contour de ± 0,01 mm.

Angle d'inclinaison de la lame

Angle de lame positif (+ 5 °): guide les jetons de la surface d'usinage pour éviter les rayures (généralement utilisées dans l'usinage en acier inoxydable).

Angle de lame négative (-5 °): améliore la résistance de la lame, utilisable en coupe intermittent (par exemple, en fonte).

La forme géométrique de l'outil de coupe contrôle la division de force de coupe (rapport de force radiale / axiale), la finition de surface (valeur RA), la durabilité de l'outil (taux d'usure), l'efficacité du processus d'usinage (taux d'élimination du matériau) et la gestion des vibrations. Les combinaisons de paramètres doivent être optimisées dynamiquement en fonction de la dureté des matériaux (par exemple,Aluminium / titane), étape d'usinage (grossier / fine) et rigidité de la machine-outil.

De quelles manières le broyage CNC est-il distinct du virage CNC?

Le tableau suivant est un tableau de comparaison de la distinction de base entreCNC tournantet Mison CNC: