Qui dois-je contacter pour le fraisage de métaux difficiles à usiner ?

Avez-vous déjà dû mettre au rebut une pièce précieuse en alliage de titane TC4 après des dizaines d'heures d'usinage de précision, à cause de marques d'outils ou de vibrations de dernière minute ? Cela engendre des retards considérables dans votre projet. Le problème est rarement dû à votre conception, mais plutôt à l'incapacité de votre fournisseur de fraisage à travailler les métaux extrêmement difficiles à usiner.

Face à l'utilisation croissante des métaux difficiles à usiner dans des secteurs de pointe comme l'aérospatiale et la médecine, il est désormais essentiel à la réussite de votre projet de disposer d'un partenaire d'usinage fiable. Dans cet ouvrage, nous vous présentons l'expertise de JS en matière de fraisage des métaux difficiles à usiner afin de vous aider à relever vos défis.

Résumé des réponses principales

Cet article abordera les questions suivantes :

Comment surmonter les problèmes fondamentaux du fraisage des métaux difficiles à usiner, l'écart de coût et de valeur entre JS et ses concurrents , les conclusions que l'on peut tirer des études de cas réelles de JS et les raisons pour lesquelles JS est devenu le fournisseur de fraisage privilégié pour les métaux difficiles à usiner.

Pourquoi faire confiance à ce guide ?

JS possède une vaste expérience dans le domaine du fraisage CNC , capable de traiter plus de 100 types de matériaux tels que les métaux, les plastiques techniques et les résines haute température, en adaptant avec précision les paramètres de processus et en contrôlant les caractéristiques des matériaux et les points d'ajustement du fraisage.

Notre expérience pratique est d'une valeur décisive face aux défis posés par les composants structurels complexes et les matériaux difficiles à traiter.

Par exemple, lors du traitement de supports de miroirs en résine haute température pour un client d'équipement optique, le matériau est sujet au ramollissement et à la déformation en raison de la chaleur de découpe.

Nous avons réussi à contrôler la tolérance dimensionnelle critique à ± 0,008 mm en personnalisant des outils de coupe précis, en adoptant une stratégie à grande vitesse et à faible avance, et en coopérant avec un refroidissement par aérosol à basse température, répondant ainsi pleinement aux exigences d'assemblage des systèmes optiques.

De plus, dans l'usinage de pièces à parois minces en alliage d'aluminium pour l'aviation, nous utilisons une technologie de liaison à cinq axes et une optimisation dynamique de la trajectoire d'outil pour contrôler la déformation structurelle à ± 0,005 mm, ce qui est conforme à la définition stricte des tolérances de fabrication de précision de l' American Society of Mechanical Engineers (ASME) .

Des métaux difficiles à usiner aux matériaux non métalliques spéciaux, notre maîtrise des bases de données de procédés et des technologies de traitement de surface garantit que les pièces présentent une fonctionnalité et une durabilité excellentes tout en atteignant une précision géométrique élevée.

Ce manuel s'appuie sur la vaste expérience de JS en matière de fraisage de métaux difficiles à usiner. Grâce à de nombreuses expériences et essais sur site, nos experts techniques ont intégré une précieuse expérience dans le processus de fraisage, le contrôle des paramètres et l'outillage pour métaux difficiles à usiner.

Ce guide est une ressource précieuse qui vous aidera à surmonter les difficultés d'usinage.

JS possède une vaste expérience dans l'usinage de métaux difficiles, et ce guide est le fruit d'une solide expérience pratique. En tant que fournisseur spécialisé en fraisage, nous garantissons la qualité de nos services de fabrication sur mesure par fraisage CNC et sommes dignes de votre confiance.

Problèmes centraux liés au fraisage des métaux durs et aux solutions d'ingénierie de JS

L'usinage des métaux durs (par exemple, les alliages de titane, les superalliages de nickel et les aciers à haute résistance) est un domaine technologiquement complexe. Ces matériaux durs, résistants, à haute résistance et à faible conductivité thermique sont particulièrement difficiles à usiner.

Forte de plusieurs années d'expérience en tant qu'entreprise professionnelle de fabrication de fraisage CNC sur mesure, JS a appliqué ses solutions d'ingénierie pour résoudre ces problèmes.

Défi 1 : Taux de récupération effrayants — Comment les obtenir de façon répétée < 5 %

Le taux de rebuts élevé lors de l'usinage des métaux difficiles est dû à l'interaction entre les propriétés mécaniques du matériau et l'opération d'usinage. Les alliages de titane présentent une résistance à la traction supérieure à 1 000 MPa et une force d'usinage 30 à 50 % plus élevée que celle de l'acier courant.

De plus, leur conductivité thermique est de 1/5 à 1/10 de celle de l'acier n° 45. La chaleur de coupe élève la température de l'outil à 800-1000 °C et accélère l'usure et la défaillance.

Les statistiques industrielles montrent que pour les entreprises qui usinent pour la première fois des métaux difficiles à usiner, les taux de rebut dépassent généralement 20 %, et même 50 % pour les pièces complexes. La société JS met en œuvre les mesures techniques suivantes pour garantir un taux de rebut inférieur à 5 % :

1. Contrôle du prétraitement des matières premières :

Les matières premières sont rigoureusement contrôlées à l'aide de spectromètres et de testeurs de dureté. La vitesse de coupe est régulée en fonction des variations de dureté entre les lots d'alliages de titane, avec un écart maximal de 5 %.

2. Optimisation du système d'outils :

Des outils en carbure à grain fin (3-5 μm) avec revêtement AlTiN sont utilisés pour améliorer la résistance à l'usure de plus de 40 %. Des angles de coupe spécifiques (-5° à 10°) et des angles de dégagement (5° à 12°) réduisent la résistance à la coupe et la chaleur.

3. Contrôle adaptatif des paramètres d'usinage :

Le système CNC intelligent maintient la force de coupe et le couple sous surveillance en temps réel. Dès que le taux dépasse 10 %, il diminue automatiquement la vitesse d'avance de 15 à 20 % et la profondeur de coupe de 10 à 15 %.

4. Inspection de la qualité du processus complet :

Des points de mesure tridimensionnels sont placés à chaque étape de l'usinage, à l'aide d'outils d'une précision de 0,001 mm, afin de garantir que les erreurs dimensionnelles du processus ne dépassent pas 50 % de la tolérance de conception.

Défi 2 : Spécifications de surface strictes – Les alliages de titane peuvent-ils obtenir une finition miroir Ra0,2 ?

L'obtention d'un fini miroir Ra 0,2 sur les alliages de titane représente un véritable défi. Leur réactivité chimique favorise la formation d'une couche d'oxyde lors de l'usinage, augmentant ainsi le frottement. Leur plasticité engendre également la formation d'arêtes rapportées, altérant l'intégrité de la surface. De plus, même de faibles vibrations de l'équipement (amplitude > 0,001 mm) affectent le fini miroir.

Les technologies de base de la société JS pour obtenir une surface miroir Ra0.2 sur des alliages de titane sont les suivantes :

1. Machines-outils ultra-précises : vitesse de broche 20 000 tr/min, faux-rond radial et axial ≤ 0,0005 mm et précision de positionnement des glissières de 0,001 mm/300 mm.

2. Fluide de coupe ultra-spécial : Fluide de coupe dilué à l'eau avec des additifs extrême pression à une concentration de 8 à 10 %, une pression d'injection de 0,8 à 1,2 MPa, un débit de 20 à 30 L/min et une température de coupe dans des conditions contrôlées inférieure à 300 °C.

3. Plan de processus de coupe en plusieurs étapes : « Ébauche - Semi-finition - Finition - Super-finition ». La super-finition utilise une faible profondeur de coupe (0,05-0,1 mm) et une vitesse d'avance élevée (1000-1500 mm/min) avec interpolation circulaire.

4. Polissage miroir : Polissage mécanique à la pâte diamantée (grain W0,5) sous une pression de 0,1 à 0,2 MPa et une vitesse de 1500 à 2000 tr/min, et micro-enlèvements (0,005 à 0,01 mm) sont effectués pour éliminer les défauts de surface.

Défi 3 : Problèmes complexes – Quels autres problèmes « invisibles » existe-t-il ?

Les métaux difficiles à usiner sont coupés avec des problèmes « cachés » facilement négligés qui affectent la qualité et la productivité du traitement.

1. Les contraintes résiduelles d'usinage provoquent une distorsion de la pièce (0,1-0,5 mm/m), ce qui est inacceptable sur les pièces à parois minces et les composants complexes. JS utilise une simulation par éléments finis de la distribution prédictive des contraintes et des traitements avec un traitement de vieillissement à basse température (120-150 °C, 2-4 heures) pour décharger plus de 60 % des contraintes résiduelles.

2. Les vibrations de l'outil (fréquence 500-2000 Hz, amplitude 0,001-0,01 mm) peuvent produire des marques de surface . JS dispose d'un capteur de vibrations pour la surveillance (fréquence d'échantillonnage 10 kHz) afin d'analyser la fréquence des vibrations et de contrôler la vitesse de la broche ou de remplacer les outils par des outils de haute rigidité afin que la différence de fréquence soit supérieure à 20 % pour éliminer les vibrations.

3. L'anisotropie du matériau (par exemple, les alliages de titane forgés) entraîne des différences dans les propriétés mécaniques dans différentes directions (différences de module d'élasticité de 5 à 10 %), ce qui conduit à une rugosité de surface non uniforme (différences de Ra de 0,4 et plus).

JS mesure le degré d'anisotropie au moyen de tests et réduit la vitesse d'avance de 10 à 15 % lorsque l'anisotropie directionnelle est très élevée, dans le but d'obtenir une qualité d'usinage uniforme.

JS prend en charge les problématiques liées à l'usinage des métaux durs, notamment les taux de rebut et les exigences en matière de finition de surface. Commander est simple : indiquez-nous vos besoins en ligne, et nous élaborerons un plan et fabriquerons des pièces de précision par fraisage CNC. Nous serions ravis de vous aider.

Comparaison du « coût réel » et de la « valeur du projet »

Le coût et la valeur du projet figurent parmi les facteurs utilisés par les entreprises pour choisir leurs fournisseurs de fraisage CNC. Dans ce cas, nous comparons JS à d'autres (xometry, protolabs et rapiddirect) en comparant les différences de « coût réel » et de « valeur du projet » dans les devis, les frais de traitement et d'autres facteurs.

JS par rapport à d'autres concurrents de taille similaire

Comparaison des « devis » : coûts explicites et implicites

Les coûts explicites sont clairement indiqués dans le devis, par exemple le coût des matériaux, les frais de traitement et les frais d'expédition. Les coûts implicites sont les coûts qui surviennent lors de l'usinage et non lors de l'établissement du devis, par exemple les coûts de retouche, les coûts de rebut et les pertes dues à une livraison tardive.

Le devis de JS implique des coûts explicites relativement élevés et des coûts implicites faibles car il offre des produits de bonne qualité, a un faible pourcentage de retouches, engendre de faibles coûts de retouche et respecte les délais de livraison.

Certains concurrents, bien qu'ils puissent bénéficier d'avantages en termes de coûts apparents, souffrent de coûts implicites dus à une mauvaise qualité de traitement, à des niveaux élevés de production de déchets et à des niveaux élevés de retouche.

Comparaison des coûts de traitement : coût unitaire versus coût total de possession (CTP)

Le coût unitaire fait référence au coût de traitement d'une unité d'une pièce, tandis que le coût total de possession (CTP) comprend tous les coûts tout au long du cycle de vie d'une pièce, allant de la conception, du traitement, de l'utilisation et jusqu'à la mise au rebut.

Les prix unitaires des produits JS peuvent être supérieurs à ceux de certains concurrents, mais leur coût total de possession est moindre grâce à la qualité supérieure et à la durée de vie accrue de leurs pièces, réduisant ainsi les besoins de remplacement et d'entretien. À l'inverse, les produits concurrents, malgré des prix unitaires plus bas, présentent une qualité et une durabilité moindres des pièces, et donc un coût total de possession plus élevé.

Comment les compétences en ingénierie se traduisent-elles directement par un avantage concurrentiel en termes de coûts ?

La supériorité technologique de JS se traduit effectivement par une compétitivité en termes de coûts. Tout d'abord, JS peut améliorer l'efficacité d'usinage et réduire le temps d'usinage grâce à l'optimisation des processus d'usinage et de la conception des outils, et par conséquent à la réduction des coûts d'usinage.

Deuxièmement, JS peut résoudre des problèmes d'usinage complexes, réduire les taux de rebut et de retouche, et diminuer les coûts cachés. Troisièmement, les solutions sur mesure de JS permettent de satisfaire les exigences spécifiques des clients, de créer de la valeur pour les produits et, enfin, d'atteindre la compétitivité sur le marché.

Nos tarifs d'usinage CNC incluent les coûts implicites et explicites. Vous pouvez consulter le détail des coûts en ligne avant de passer commande afin d'appréhender le coût total de possession. En collaborant avec nous, vous bénéficierez d'avantages tant en termes de coûts que d'ingénierie.

Étude de cas : Usinage d'un support de miroir de scanner monobloc en titane pour une entreprise Lidar

Contexte du client

Le client avait besoin d'un support en titane à rapport d'aspect élevé. Il avait déjà tenté de collaborer avec deux fournisseurs, mais sans succès. Cela était principalement dû à la complexité de la structure du support, aux difficultés d'usinage et aux exigences très élevées en matière de précision et de qualité de surface.

Problèmes : Les nervures fines étaient sujettes à la rupture par vibration, à une distorsion thermique excessive et à une rugosité de surface élevée de l’assemblage. Tous ces problèmes ont eu pour conséquence que la pièce n’était pas conforme aux normes du client.

Intervention d'ingénierie JS

1. Conception pour la fabrication (DFM) :

Grâce à la numérisation 3D et à la simulation par éléments finis, les défauts de la conception originale ont été identifiés comme étant les suivants :

①La transition à angle droit des nervures minces était sujette à la fracture à la fréquence de résonance de 120 Hz.

②Il y a eu une interférence de l'outil en raison du manque de contre-dépouille au fond de la cavité profonde.

③Il n'y avait pas de marge d'usinage de la surface d'assemblage et celle-ci ne pouvait pas compenser la déformation thermique.

La solution d'optimisation envisagée et suggérée consistait en des nervures trapézoïdales (1,5 mm en haut, 2 mm en bas), une surépaisseur d'usinage supplémentaire de 0,5 mm et l'introduction d'une contre-dépouille de 0,8 mm près de la base de la poche profonde, ce qui était plus qu'acceptable pour le client.

2. Solution sur mesure :

• Système de fixation :

Un dispositif de serrage hydraulique auto-ajustable à trois points a été utilisé, avec une pression de serrage variable de 5 à 8 MPa. La fréquence des vibrations d'usinage a été réduite de 120 Hz à moins de 45 Hz grâce à un amortisseur hydraulique afin d'éviter la plage de fréquences de résonance du matériau. Des coussinets en PTFE de dureté Shore A 90 ont été utilisés entre les interfaces pour éviter les rayures sur la surface de l'alliage de titane et pour absorber 30 % de l'énergie vibratoire.

• Outils et méthodes de coupe :

Ébauche : Une fraise en carbure à grain ultrafin de 16 mm, revêtue d’AlTiN de 4 µm, a été utilisée. Conditions de coupe : 80 m/min, avance de 0,1 mm/tr, refroidissement par brouillard d’huile, taille des gouttelettes de 5 µm, température contrôlée à ≤ 250 °C et enlèvement de matière de 70 % par enlèvement à grande vitesse.

Semi-finition : La semi-finition a été réalisée à l’aide d’une fraise en céramique de 10 mm de manière à optimiser sa résistance thermique et à minimiser la déformation thermique. La vitesse de coupe a été augmentée à 120 m/min, avec une surépaisseur de finition de 0,3 mm.

Finition : La finition a été réalisée à l'aide d'une fraise PCD de 6 mm avec un grain de diamant de 3 μm à 150 m/min. Une interpolation circulaire a été appliquée conformément aux spécifications de rugosité de surface requises.

• Contrôle des processus :

Un traitement de vieillissement sous vide (300 °C, 3 heures, vide 10⁻³ Pa) a été effectué après l'usinage grossier pour réduire de 60 % les contraintes résiduelles.

Le vieillissement naturel a été effectué trois fois (24 heures à chaque fois, température ambiante 23±2°C) pendant la semi-finition . La déformation a été vérifiée après chaque intervalle de vieillissement pour confirmer ≤0,05 mm.

Usinage de précision : Une mesure en ligne à trois coordonnées (précision de 0,0005 mm) a été utilisée, et des lectures de 5 minutes et une vitesse d'avance en temps réel régulées à ±0,001 mm pour assurer une tolérance stable de ±0,005 mm.

Valeur et réalisations

Enfin, le taux de rendement des composants est passé de 0 à plus de 95 % . La planéité de la surface de montage principale était de 2,8 μm selon la mesure, la rugosité de surface était de Ra 0,28 et la déformation thermique a été contrôlée en dessous de 0,03 mm/m (en dessous de l'exigence du client de 0,05 mm/m).

Le délai de livraison a été réduit de 45 jours (estimation initiale) à 28 jours , ce qui a permis au client d'économiser 280 000 $ en frais de production d'essai et a permis à son produit LiDAR d'obtenir la certification de qualité automobile dans les délais prévus.

Le boîtier de support pour radar laser témoigne de la qualité de fabrication de JS. Pour vos pièces usinées CNC , contactez-nous. Nos solutions sur mesure vous permettront de repousser les limites de l'usinage et d'assurer le succès de vos projets.

Pourquoi choisir JS Milling Supplier ?

Parmi les différents fournisseurs de fraiseuses CNC, JS est le meilleur choix pour les raisons suivantes :

Excellentes compétences en ingénierie et vaste expérience

JS est en mesure de résoudre divers problèmes liés à l'usinage des métaux durs, tels que les taux de rebut élevés et les finitions proches de la surface. Les services de fabrication de fraisage CNC sur mesure proposés en interne par JS offrent des solutions personnalisées afin de répondre aux spécifications spécifiques des clients.

Contrôle de la qualité des produits haut de gamme

Les produits haut de gamme de JS sont d'une qualité exceptionnelle, et un système de contrôle qualité extrêmement rigoureux garantit la précision des pièces et la finition de surface. De plus, les services de fraisage CNC en ligne de JS sont pratiques, efficaces et rapides pour l'établissement des devis et la livraison.

Rapport coût-efficacité compétitif

Du point de vue des coûts, le prix du fraisage CNC de JS peut être relativement plus élevé, mais la haute qualité de ses produits, son faible taux de rebut et son faible coût total de possession permettent aux clients d'obtenir une meilleure valeur ajoutée en ingénierie.

JS est votre fournisseur privilégié pour le fraisage, avec des services de fabrication CNC sur mesure, conçus spécifiquement pour répondre à vos besoins. Commander est simple : faites-nous part de vos besoins, définissez votre projet et nous lançons la production. L’ensemble du processus est rapide et fiable. Faites confiance à JS.

FAQ

Q1 : Comment garantissez-vous un taux de rebut inférieur à 5 % ? Que faites-vous si ce taux est dépassé ?

Il ne s'agit pas d'un slogan, mais d'une affirmation de la confiance de JS dans ses capacités de contrôle technique. Si, par notre faute, nous dépassons ce taux, nous rembourserons tous les frais de matériel et de main-d'œuvre et dépêcherons immédiatement notre meilleure équipe d'ingénieurs sur place afin d'améliorer le processus.

Q2 : Quels sont les principaux critères à prendre en compte lors du choix d’un fluide de coupe pour le fraisage de métaux difficiles à usiner tels que les alliages de titane et les alliages haute température à base de nickel ?

Il convient de privilégier les fluides contenant des additifs extrême pression, à des concentrations comprises entre 8 % et 10 %. Parallèlement, il faut veiller à une pression d'injection et un débit suffisants pour éviter l'oxydation du matériau ou l'usure prématurée de l'outil.

Q3 : Si le client modifie temporairement les exigences de précision des pièces pendant le traitement, JS peut-il réagir rapidement et adapter le plan ?

Bien sûr. L'équipe technique évaluera immédiatement la faisabilité des ajustements, réoptimisera les paramètres d'usinage, les configurations d'outils et les normes de test, et minimisera l'impact sur le cycle de livraison tout en garantissant la qualité.

Résumé

Si vous devez usiner des métaux difficiles, JS est sans aucun doute le partenaire idéal. En tant que fournisseur expérimenté de fraisage CNC, JS bénéficie d'une expertise technique pointue, d'une solide expérience et d'un service de qualité supérieure pour la fabrication de pièces sur mesure.

JS est un chef de file du secteur en matière de résolution des problèmes liés à l'usinage des métaux difficiles et en offrant des solutions d'ingénierie rentables. Nos services de fraisage CNC en ligne vous offrent une grande facilité d'utilisation et une réactivité optimale, des pièces usinées CNC de qualité garantie et des prix abordables. Choisissez JS Precision Manufacturing pour vos besoins d'usinage de métaux difficiles.