L'usinage d'insertion et de fraisage CNC améliore considérablement l'efficacité de coupe et la durée de vie de l'outil

Bon nombre des progrès importants réalisés dans l'amélioration de l'efficacité de la Coupe des métaux sont le résultat des efforts conjoints des fabricants d'outils, des fabricants de machines - outils et des développeurs de logiciels. L'usinage par Insertion - fraisage (fraisage de l'axe Z) en est un bon exemple. Lors de l'usinage d'insertion et de fraisage, l'outil rotatif coupe la pièce directement vers le bas dans la direction de l'axe Z et la repousse vers le haut dans la direction de l'axe Z, puis la traverse sur une certaine distance dans la direction de l'axe X ou y avant de procéder à une coupe verticale qui chevauche partiellement la coupe précédente, découpant plus de matériau de la pièce. L'usinage par insertion et fraisage présente de nombreux avantages. En particulier dans les usinages longs en porte - à - faux (tels que le fraisage de cavités de moule profondes), les méthodes traditionnelles de fraisage plan (c'est - à - dire le fraisage d'un côté à l'autre de la pièce) doivent réduire la vitesse de coupe afin de minimiser les forces latérales qui peuvent provoquer des vibrations. Tandis que lors de l'insertion et du fraisage, la force de coupe est transmise directement à la broche et à la table de la machine, ce qui permet d'obtenir un taux d'enlèvement de métal beaucoup plus élevé que les méthodes de fraisage traditionnelles. Selon Amt software, la fonctionnalité de fraisage par insertion est intégrée dans le package Prospector Cam développé par la société, ce qui permet d'améliorer le taux d'enlèvement du métal d'au moins 50% par rapport au fraisage à plat traditionnel à l'aide d'une fraise à facettes à bouton. Parce que l'insertion et le fraisage minimisent la charge latérale qui agit sur les pièces de la machine - outil, il peut être utilisé sur des machines - outils anciennes ou légères qui ne sont pas suffisamment rigides pour augmenter la productivité. John Ross, directeur marketing de Doosan machine tools, est d'accord avec l'affirmation selon laquelle le fraisage par insertion peut réduire les forces de coupe qui agissent sur les machines - outils à faible performance, mais il ajoute que les avantages du processus peuvent être maximisés sur les nouvelles machines dont la conception structurelle est favorable à l'usinage par Insertion et fraisage. Il a noté que, puisque la force de coupe d'Insertion - fraisage est transmise directement à la broche et à la table de la machine - outil, divers problèmes peuvent être minimisés en raison d'un serrage difficile de la pièce. Selon Bill fiorenza, chef de produit pour la ligne de moule chez Ingersoll tools, le fraisage par insertion peut aider à réduire la chaleur de coupe dans les outils entrants et les pièces à usiner. « il n’y a pas beaucoup de chaleur entrante dans la pièce lors de l’usinage d’insertion et de fraisage, car la vitesse de coupe et de découpe de la pièce lors de la rotation de l’outil est rapide. Seule une très petite partie de la pièce déplacée par pas entre en contact avec l’outil. » Cette caractéristique est particulièrement avantageuse lors de la coupe de matériaux difficiles à usiner, tels que l’acier inoxydable, les alliages à haute température et les alliages de titane. Fiorenza a expliqué lors de la présentation de plug and Mill que « souvent, la température des copeaux de métal est si élevée que vous pouvez même Griller un sandwich chaud dans la pile de copeaux. Cependant, lorsque le processus de plug and Mill est terminé, vous pouvez immédiatement mettre vos mains sur la pièce et vous sentir plus frais au toucher. » la réduction de la chaleur de coupe minimise la déformation de la pièce, en plus de prolonger la durée de vie de l’outil.

[usinage d'insertion et de fraisage qui vaut la peine d'être essayé] l'insertion et le fraisage peuvent accélérer considérablement le rythme de production des pièces haut de gamme et complexes. Gary Meyers, chef de produit fraisage chez SECO tools, a déclaré: « les domaines où le processus de fraisage par insertion est le plus utilisé sont la fabrication de moules et l’industrie aéronautique, car les types de pièces de ces industries sont parfaits pour l’usinage par insertion et fraisage. » les fabricants de moules doivent fraiser une variété de formes complexes sur des pièces monolithiques pour former des cavités de type moule, tandis que de nombreuses pièces aéronautiques sont également usinées avec des ébauches entières. « le volume de coupe de ces pièces est phénoménal et, dans certains cas, 50 à 60% ou même plus du matériau de la pièce doit être découpé de l’ébauche », a déclaré Kenyon whetsell, chef de produit chez DP technologies, développeur du logiciel esprit Cam, soulignant qu’en plus des fabricants de pièces complexes, les ateliers d’usinage polyvalents peuvent également bénéficier de l’application de la technologie de fraisage par insertion. Traitement des métaux Wechat, bon contenu, digne d'attention. « certains ateliers utilisent également la technologie d’usinage 2,5 axes, dont les types de machines - outils sont plus anciens et moins rigides, et dont la force de préhension des pinces est insuffisante, mais qui espèrent toujours améliorer la productivité », a - t - il déclaré. « ces ateliers peuvent utiliser la technologie d’insertion - fraisage 2,5 axes Pour atteindre cet objectif. » Juan seculi, responsable mondial des fraises indexables chez Kenner, estime que « le processus d’insertion - fraisage est largement adapté à l’usinage de formes complexes et de cavités de pièces de grandes et moyennes dimensions, où le rapport longueur - diamètre de la fraise est essentiel, tandis que les stratégies de fraisage traditionnelles créent des vibrations et des vibrations qui réduisent la durée de vie de l’outil. » Kenner a récemment reconstruit sa plate - forme de vente de fraises à insertion Z pour répondre aux besoins croissants des utilisateurs. « le temps a prouvé que le volume des ventes de fraises à broche Z est en constante augmentation, avec une croissance annuelle de 40%. »

[caractéristiques de conception de la fraise d'insertion] les fabricants d'outils ont développé une variété de fraises d'insertion qui peuvent tirer pleinement parti des avantages de la technologie de fraisage d'insertion. Meyers de Yamagata Tools dit que la force de coupe de ces outils est essentiellement transmise directement à l'axe Z. La géométrie de la fraise d'insertion est très similaire à celle de la fraise à épaule carrée 90. La différence est que l'angle avant de la lame de fraisage est décalé de quelques degrés de la verticale, peut - être 87 au lieu de 90. « si la paroi latérale de la fraise est enfoncée avec une fraise 90, l'arête de coupe entière de la lame frotte contre la paroi latérale. Si l'angle d'avancement de l'outil est de 87, il y a un jeu résiduel entre l'arête de coupe et la paroi latérale de la pièce à usiner. » la fraise d'insertion doit couper avec l'arête de coupe au bas de la lame, en évitant de couper avec les côtés de la lame, car le site de transition du bas vers les côtés est le point le plus faible de la lame et l'usinage avec les côtés de la lame peut entraîner des forces de coupe radiales qui peuvent provoquer des vibrations. Meyers a ajouté que, bien que la coupe avec les côtés de la lame ne soit pas très visible, dans certains usinages appelés « fraisage de profilage vers le haut (ou vers le bas) », la fraise peut usiner des formes complexes avec des déplacements vers le haut et vers le bas. Un exemple simple est l'utilisation de la méthode d'enracinement du fond pour fraiser les parois latérales droites usinées, « Vous pouvez d'abord enfoncer le fraisage vers le bas, puis le déplacer vers l'intérieur et fraiser la racine de la pièce. » Meyers croit que la limite de la technique d'enfoncement - fraisage réside dans la différence entre le diamètre de coupe réel de l'outil et le diamètre du corps de l'outil. Pour fournir le plus grand soutien possible à l'arête de coupe, le corps d'une fraise à facettes standard doit être augmenté au plus près de l'ensemble du diamètre de coupe de l'outil. Pour les fraises d'insertion pour le fraisage de profilage, le diamètre de coupe de la lame dépasse le diamètre du corps de l'outil. Traitement des métaux Wechat, bon contenu, digne d'attention. « mais il y a certaines limites au dépassement, car les lames de fraisage d'insertion ne peuvent pas être trop étendues», a - t - il déclaré. Meyers a déclaré que bien que le fraisage d'insertion soit un type typique de fraisage grossier, sa technologie et ses outils conviennent également à la semi - finition et à la finition. Il a suggéré que pour obtenir une meilleure finition de surface d'usinage, le pas de pas de pas de l'outil pour le tirant radial devrait être réduit de la même manière que le pas réduit utilisé pour l'usinage de finition tridimensionnel avec une fraise à tête sphérique. Meyers explique que, essentiellement, la distance de pas de l'outil est déterminée en fonction de la largeur de la lame et de la quantité d'incision de l'arête de coupe dans le matériau de la pièce. La taille de pas recommandée pour l'échantillon de produit d'outil produit une certaine hauteur résiduelle, qui détermine la rugosité de la surface d'usinage d'une sorte de fraise d'insertion spécifique.

Seculi de Kenner Metals a déclaré que la conception de la fraise d'insertion est constamment améliorée et perfectionnée. Par exemple, les nouvelles caractéristiques de la fraise d'insertion Kenner Z - axis comprennent une structure en dents de scie conçue sur le corps de l'outil pour améliorer les performances de déchiquetage et d'évacuation des copeaux, et une sortie de liquide de refroidissement conçue pour améliorer le contrôle de la chaleur de coupe et les performances d'évacuation des copeaux. « ces conceptions structurelles intégrées au corps de l'outil, combinées à une surface de coupe avant avec un grand angle avant positif, peuvent réduire les forces de coupe et réduire les exigences en matière de puissance de la machine - outil, augmentant ainsi la durée de vie de l'outil et améliorant la fiabilité de l'usinage », a - t - il déclaré.

[facteurs à prendre en compte pour la programmation de fraisage d'insertion Cam] fiorenza a noté que bien que l'application de la technologie de fraisage d'insertion existe depuis au moins 15 ans, ces dernières années, il est devenu de plus en plus clair pour les ateliers d'usinage que le fraisage d'insertion permet d'obtenir des taux d'enlèvement de matière plus élevés et que l'application de l'usinage d'Insertion - fraisage est également devenue plus facile que par le passé, car la programmation et la vérification de la marche à l'outil sont devenues plus faciles. De plus en plus de systèmes Cam ont déjà des algorithmes dédiés à l'usinage par insertion et fraisage. En outre, avec le logiciel de simulation de coupe, les ateliers d'usinage peuvent vérifier leur fiabilité avant d'exécuter un programme de cycle d'Insertion - fraisage. « Il est vrai que vous devez vérifier le mouvement de l’outil le long de la trajectoire de l’outil, car les fraises à broches spécialisées ne sont généralement pas des outils centraux », explique fiorenza. « lors de l’utilisation d’outils non centraux, il est possible de fabriquer des outils de frappe si le pas de l’outil choisi n’est pas approprié ou si la marge d’usinage de la pièce n’est pas claire. Selon Meyers, certains ateliers utilisent le programme de cycle de perçage g81 en Usinage CNC pour effectuer l'usinage d'insertion et de fraisage. Mais dans ce type d'usinage, lorsque la fraise revient de l'enfoncement vers le bas, sa lame peut se gratter contre la paroi latérale de la pièce à usiner. Pour résoudre ce problème, le programme de cycle de fraisage Cam spécialement conçu déplace l'outil de 0025 à 0050 mm dans la direction de l'axe X ou y avant qu'il n'atteigne le fond de l'insert inférieur et ne soit prêt à retourner au Sommet de sa course. Le déplacement de l'outil vers l'arrière permet d'éviter les rayures de la lame avec la surface traitée lors du retrait. Meyers a déclaré: « Il est également possible de programmer manuellement un programme de cycle d'Insertion - fraisage. Dans certains cas, s'il s'agit d'un simple programme d'Insertion - fraisage avec la même profondeur d'insertion, vous pouvez écrire un seul sous - programme qui détermine le mouvement de l'outil dans l'axe X ou Y. mais la programmation manuelle est lourde et n'est adoptée que si elle est vraiment nécessaire et inutile d'écrire un code d'usinage. » whetsell de DP technologies a déclaré: « Nous essayons d'optimiser le cycle d'usinage d'Insertion - fraisage pour permettre à l'utilisateur d'exploiter pleinement le potentiel de l'outil d'Insertion - fraisage à chaque coupe, avec le moins de marches possibles et d'enlever autant de matériau de la pièce que possible.Des calculs dynamiques sont effectués dans le but d'exploiter au maximum les capacités de coupe de la lame à chaque marche d'Insertion - fraisage. Cela nécessite de connaître les dimensions de l'ébauche de la pièce et des pièces finies après l'usinage. " Il suffit de connaître la taille finale de la pièce pour déterminer la profondeur d'insertion et de fraisage de la fraise, et de connaître la taille de l'ébauche de la pièce pour déterminer par où commencer l'insertion et le fraisage. Traitement des métaux Wechat, bon contenu, digne d'attention. « c’est essentiellement le message de programmation à ce stade pour les ébauches de pièces qui ont déjà été usinées par Insertion - fraisage », explique whetsell. « dans le logiciel esprit Cam de DP, nous l’appelons « programmation automatique des ébauches ». La programmation d’un couteau de recul de coupe dans l’axe X ou y devient un peu délicate, car vous ne pouvez pas laisser l’outil se replier exactement dans le matériau de la pièce qui le suit, et vous ne voulez pas que l’outil se replie dans le matériau résiduel qui vient d’être coupé. » le logiciel Cam peut programmer l’usinage par Insertion - fraisage de différentes manières. « par exemple, vous ne pouvez pas définir de pas d’outil ou de largeur de coupe radiale, vous pouvez définir une hauteur résiduelle (disons 0,25 mm) et le logiciel Cam peut calculer le nombre de fraises d’insertion qui atteignent cette hauteur résiduelle », explique whetsell. « DP technologies développe un cycle d’usinage d’insertion - fraisage dédié au logiciel esprit, et certains utilisateurs ont développé des programmes d’usinage d’insertion - fraisage via l’interface de programmation avancée du package. Seculi de Kenner a présenté que les paramètres de coupe et la terminologie spécialisée utilisés pour l'usinage par fraisage par insertion diffèrent des autres méthodes de fraisage. Par example, pour éviter les vibrations, une vitesse de coupe plus faible est à adopter lorsque la fraise d'insertion porte - à - faux est longue. Lors de la description de l'usinage d'Insertion - fraisage, l'implication de AP utilisée pour représenter la profondeur de coupe axiale dans le fraisage plan a également changé, car elle est positionnée dans la direction radiale de la fraise d'insertion plutôt que dans la direction de l'axe vertical. Dans l'usinage d'insertion et de fraisage de l'axe Z, il n'y a pas de dimension de profondeur de coupe axiale, seulement la profondeur de coupe radiale (c'est - à - dire le pas d'outil) et la dimension de tirant radial. La profondeur de coupe est généralement liée à la taille de la lame. Kenner recommande de toujours maintenir une profondeur de coupe supérieure à 15% de la longueur de coupe de la lame lors de l'usinage d'Insertion - fraisage. Si la profondeur de coupe devient proche ou inférieure à la valeur du rayon d'Arc de la pointe de la lame, la force de coupe radiale augmente, perdant ainsi certains des avantages de la technique de fraisage par insertion.

[fraisage d'insertion et fraisage à grande avance] le fraisage d'insertion est une stratégie de coupe de métal avec une productivité élevée. Le choix d'adopter cette technique ou une autre stratégie de fraisage dépend de plusieurs facteurs. Pour maximiser les avantages du fraisage d'insertion, l'utilisation d'une fraise d'insertion spéciale et une programmation Cam minutieuse sont nécessaires. Dans de nombreux cas, le fraisage à grande avance peut devenir une alternative plus simple et plus facile au fraisage par insertion, et les fraises à grande avance sont essentiellement des fraises à arête droite avec de grands angles frontaux. Le grand angle frontal amincit les copeaux, et pour maintenir une épaisseur de copeaux suffisante, il est nécessaire d'augmenter le taux d'alimentation. La fraise à grande avance coupe rapidement le matériau métallique avec une grande vitesse d'avance et une faible profondeur de coupe, tout en minimisant la charge latérale agissant sur la machine - outil et l'outil. Tom noble, chef de produit maxline chez Ingersoll tools, estime que les dimensions et la structure caractéristiques des pièces peuvent aider les ateliers d'usinage à décider s'ils doivent opter pour le fraisage par insertion ou le fraisage à grande avance. Il a déclaré: « Si vous avez besoin d’usiner une petite cavité, il peut être plus approprié d’utiliser le fraisage par insertion. En raison de la courte distance de déplacement radial, il n’est pas nécessaire de fraiser radialement trop de matériau. Cependant, si la zone à fraiser est assez grande, il peut être plus efficace d’utiliser un fraisage à grande avance. » le fraisage à grande avance a une charge latérale, mais elle peut être réduite au minimum en utilisant une faible profondeur de coupe, une avance rapide et une fraise à plusieurs pas. Fiorenza de l'entreprise a noté que le fraisage d'insertion long en porte - à - faux avec une fraise d'insertion de plus de 50 mm de diamètre peut être très efficace. Et le fraisage à grande avance peut être plus approprié pour le fraisage en porte - à - faux long avec des fraises de petit diamètre. « certains types de vibrations commencent à apparaître lorsque la longueur du porte - à - faux de l’outil augmente jusqu’à 4 ou 6 fois le diamètre », a - t - il déclaré. « Vous pouvez utiliser une fraise à grande avance et une petite profondeur de coupe de 0,38 à 0,50 mm pour faire face à ces usinages. Il peut également être nécessaire d’utiliser une structure d’outil résistante aux vibrations, telle qu’un manche en carbure intégral et une tête d’outil modulaire. » noble croit qu’une considération clé dans le choix d’une méthode de fraisage est les tâches d’usinage quotidiennes de l’atelier. « par exemple, si vous effectuez généralement beaucoup de fraisage 3D et que vous souhaitez également faire un peu de fraisage par insertion, je vous recommanderais d’utiliser une fraise à grande avance avec laquelle vous pouvez également effectuer un usinage par insertion limité.Mais pour le fraisage de cavités, le fraisage de parois droites et de tranchées, et l'usinage à grande échelle, vous devriez investir dans l'achat d'une fraise à insertion spéciale. "

[choisir la bonne machine d'insertion et de fraisage] Bien que les machines - outils de type universel aient l'avantage d'être « Multi - usage d'une seule machine», pour maximiser la productivité (et réduire la déformation), l'adoption d'une machine spéciale est souvent le meilleur choix. Doosan Machine Company, qui fabrique des produits tels que des centres d'usinage verticaux (VMC), des aléseuses - fraiseuses horizontales et bien d'autres, peut fournir une large gamme de machines - outils allant des centres de taraudage légers aux centres d'usinage à cinq axes à grande vitesse pour la coupe de charges lourdes de moules. Traitement des métaux Wechat, bon contenu, digne d'attention. John Ross, directeur marketing, a déclaré que la société pouvait adapter les machines - outils à différents usinages, voire à différents territoires. Par exemple, certaines machines - outils utilisent des rails de guidage rectilignes, tandis que d'autres utilisent des rails durs plus robustes. « Lorsque nous entrons sur le marché des matériaux légers principalement coupés dans certaines régions de la Californie, aux États - Unis, les machines - outils à guidage linéaire sont parfaitement alignées. Et lorsque nous entrons sur le marché des matériaux d'aviation et des alliages à haute température dans le Midwest, les utilisateurs ont besoin de machines à rail dur capables de résister à des forces de coupe plus importantes, plus robustes et durables. » les machines d'usinage de moules à grande vitesse à guidage linéaire offrent d'excellentes performances lors de l'élimination rapide de petites quantités de matériau de pièce, tandis que la technologie de fraisage par insertion peut améliorer encore leur capacité d'ébauche. Mais la capacité de cette machine à supporter la charge de copeaux n'est pas aussi bonne que celle des machines à Rail dur. Ross souligne que les centres d'usinage verticaux de la série mynx de Doosan sont des plates - formes d'usinage capables de maximiser les avantages de l'insertion et du fraisage, avec la rigidité la plus élevée parmi les VMC de Doosan. La base de cette machine - outil est en fonte monobloc et la table de travail de 1500mm 750mm est capable d'usiner de grands moules ou des moulages aéronautiques. Steve SigG, ingénieur d’application chez Doosan, souligne que « plus la broche de la machine est épaisse, plus la capacité de fraisage est grande. » lors de la coupe à forte charge, la technologie de fraisage par insertion peut aider les utilisateurs à effectuer un fraisage d’ébauche efficace de certains matériaux difficiles à usiner, tels que les alliages Inconel et l’acier inoxydable, qui sont peu efficaces avec une fraise à surface. Les forces de fraisage latérales provoquent des vibrations excessives lorsque l'outil porte - à - faux est important, et l'usinage par Insertion - fraisage peut également résoudre ce problème difficile. Il a mentionné au passage qu'une autre raison pour laquelle les fabricants ont commencé à s'intéresser à l'usinage d'insertion et de fraisage était que certaines tâches d'usinage de moules revenaient constamment de la Chine aux États - Unis avec la renaissance de la fabrication américaine.