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Dans le secteur de l'usinage, le contrôle dimensionnel précis des plans est crucial et influe directement sur les performances d'assemblage et la qualité des équipements mécaniques. Le principal facteur affectant l'usinage de précision est l'erreur, laquelle est influencée par divers facteurs. Lors de l'usinage de précision, de nombreuses erreurs apparaissent inévitablement. Seul le recours à différentes mesures techniques permet un contrôle précis et scientifique de la précision. Cela exige du personnel technique une application rigoureuse des plans de production et un respect strict du processus d'usinage afin de garantir la plus grande précision dimensionnelle possible.
Aujourd'hui, avec le développement socio-économique rapide et la réforme industrielle, le rôle de l'usinage de précision est devenu primordial. L'industrie chinoise de l'usinage a réalisé des progrès considérables, tant en termes de qualité que de capacité de production. Avec l'industrialisation croissante, la précision de l'usinage est devenue un enjeu majeur. Il est donc indispensable de renforcer le contrôle de la précision lors du processus d'usinage (le contrôle de la précision doit être une priorité absolue et des mesures techniques appropriées doivent être mises en œuvre pour résoudre les problèmes).
Contenu de l'usinage et facteurs d'influence
Dans le domaine de l'usinage mécanique en Chine, la précision est clairement définie. Elle consiste, pour le personnel technique qualifié, à contrôler la position, la forme, les dimensions et autres caractéristiques des pièces après leur usinage, afin d'en déterminer la conformité. De manière générale, la précision d'usinage est principalement affectée par les erreurs générées lors de l'usinage, et les opérateurs et les équipes techniques doivent y accorder une grande importance. En usinage, la maîtrise de la précision est indissociable de la gestion des erreurs. Ces erreurs se manifestent principalement par des défauts de forme, de taille et de position. Le contrôle dimensionnel mécanique permet de maîtriser la précision d'usinage et de garantir la qualité de surface, en maintenant les erreurs dimensionnelles dans une plage acceptable. Lors de l'usinage, l'influence des repères et de la surface usinée peut entraîner des écarts de position des pièces de précision. Il est donc impératif de contrôler rigoureusement la verticalité, la position et le parallélisme.
Dans le processus d'usinage de précision, des exigences strictes s'appliquent aux différentes technologies et procédés de production afin de réduire, voire d'éliminer, les erreurs d'usinage. En usinage, l'erreur de rotation de la broche constitue un facteur important affectant la précision. Dans les procédés de production et d'usinage mécaniques modernes, cette erreur est très marquée, notamment pour les produits de haute technologie et de haute précision, et représente un facteur important pour la qualité du processus. Pour réduire cette erreur, il est possible d'optimiser l'usinage et la transformation des machines. De plus, l'utilisation de roulements de haute précision permet également de réduire significativement l'erreur.
Outre l'erreur due à la rotation de la broche, celle liée aux problèmes de montage et d'outillage ne peut être négligée. Pour répondre aux exigences de production, les fabricants de machines-outils modifient régulièrement la taille, le type et le modèle des montages et des outils, ce qui influe considérablement sur la précision d'usinage. Lors de l'usinage, les dimensions du montage et de l'outil sont fixes, ce qui empêche tout ajustement en cours de production. Il en résulte une source d'erreurs lors de l'usinage mécanique lorsque les paramètres techniques et l'environnement de travail varient.
De plus, l'utilisation et l'installation des dispositifs et outils peuvent entraîner des modifications de leur position, générant ainsi des erreurs. La force de coupe influe également sur l'usinage, contribuant à l'apparition d'erreurs et, par conséquent, à la précision. Les pièces usinées sont sensibles à l'environnement extérieur et à la température, ce qui affecte la force de coupe. Les variations locales du système de processus et la déformation globale sont à l'origine d'erreurs de précision plus importantes. Lors de la production et de l'usinage, un changement de direction du serrage ou une rigidité insuffisante des pièces peuvent provoquer leur déformation et engendrer de nombreuses erreurs, compromettant ainsi le contrôle de la précision.
Mesures techniques pour contrôler la précision d'usinage
Dans les processus de production et d'usinage mécaniques, la précision d'usinage doit être rigoureusement contrôlée et prise en compte de manière globale. L'amélioration de la précision de chaque pièce contribue à celle de l'ensemble de l'équipement mécanique. Lors de l'usinage, l' erreur initiale joue un rôle crucial dans la qualité de la pièce. Pour les composants mécaniques, il est nécessaire de les classer selon les exigences réglementaires en vigueur, en fonction du matériau, du type, du modèle, des dimensions et de l'utilisation, puis de définir une plage de précision et de contrôler l'erreur de précision des pièces usinées à l'intérieur de cette plage. Les techniciens doivent déterminer une plage d'erreur acceptable lors de l'usinage et procéder aux réglages appropriés des dispositifs de fixation et des outils afin de maintenir l'erreur dans cette plage et de la réduire au maximum. Seul un contrôle précis des erreurs d'usinage permet d'atteindre un niveau de précision optimal et d'améliorer ainsi la qualité de l'usinage.
Méthode de compensation des erreurs
La méthode de compensation d'erreur consiste à utiliser des moyens de traitement pour compenser les erreurs après l'usinage de pièces mécaniques, afin de réduire les erreurs de fabrication. Cette méthode est une mesure technique essentielle pour résoudre les problèmes de rigidité du processus. Son principe fondamental est de compenser l'erreur initiale en créant une nouvelle erreur, améliorant ainsi la précision de l'usinage. La méthode de compensation d'erreur est un moyen important de réduire les erreurs d'usinage et est largement utilisée en pratique, tant en Chine qu'à l'étranger. Dans la réglementation chinoise, l'erreur initiale est généralement représentée par un nombre négatif et l'erreur de compensation par un nombre positif ; ainsi, plus l'erreur initiale et l'erreur de compensation sont proches de zéro, plus l'erreur d'usinage est faible.
Bien entendu, les méthodes de réduction des erreurs et d'amélioration du contrôle de précision ne se limitent pas à ces deux points ; la méthode de transfert des erreurs est également une méthode courante. Par conséquent, en production, il est essentiel de choisir la méthode de réduction des erreurs la plus appropriée en fonction des situations, afin d'optimiser le contrôle de précision et de favoriser le développement continu et stable de l'usinage de précision.
L'usinage de filetages est une application essentielle des centres d'usinage CNC. La qualité et l'efficacité de l'usinage des filetages influencent directement la qualité des pièces et l'efficacité de la production. Avec l'amélioration des performances des centres d'usinage CNC et des outils de coupe, les méthodes d'usinage des filetages s'améliorent également, tout comme la précision et l'efficacité. Afin de permettre aux techniciens de choisir judicieusement les méthodes d'usinage, d'améliorer l'efficacité de la production et d'éviter les accidents de qualité, plusieurs méthodes d'usinage couramment utilisées sur les centres d'usinage CNC sont résumées ci-dessous : 1. Taraudage
1.1 Classification et caractéristiques de l'usinage des tarauds. L'usinage des trous filetés par taraudage est la méthode d'usinage la plus courante. Elle est principalement applicable aux trous filetés de petit diamètre (d30) nécessitant peu de précision de positionnement.
Dans les années 1980, la méthode de taraudage flexible a été adoptée pour les trous filetés. La pince de taraudage flexible permettait de serrer le taraud. Cette pince permettait de compenser axialement les erreurs d'avance dues à la désynchronisation entre l'avance axiale de la machine-outil et la vitesse de broche, garantissant ainsi un pas correct. Cependant, la pince de taraudage flexible présente une structure complexe, un coût élevé, une grande facilité d'endommagement et une faible efficacité d'usinage. Ces dernières années, la performance des centres d'usinage CNC a progressivement évolué, et la fonction de taraudage rigide est devenue la configuration de base des centres d'usinage CNC.
Le taraudage rigide est donc devenu la principale méthode d'usinage de filetage. Le taraud est serré par une pince à ressort rigide, et l'avance de la broche est adaptée à la vitesse de broche contrôlée par la machine-outil. Comparé au mandrin de taraudage flexible, le mandrin à ressort présente les avantages d'une structure simple, d'un prix abordable et d'une large gamme d'applications. Outre le maintien du taraud, il peut également accueillir une fraise, un foret et d'autres outils, ce qui réduit le coût de l'outillage. De plus, le taraudage rigide permet l'usinage à grande vitesse, améliorant ainsi l'efficacité du centre d'usinage et réduisant les coûts de fabrication.
1.2 Détermination du diamètre du fond du trou fileté avant taraudage. L'usinage du fond du trou fileté a un impact important sur la durée de vie et la qualité du filetage. En général, le diamètre du foret du fond du trou fileté est proche de la limite supérieure de tolérance. Par exemple, pour un trou fileté M8 de 6,7 mm (0,27 mm), un diamètre de foret de 6,9 mm est recommandé. Cela permet de réduire la surépaisseur d'usinage et la charge du taraud, et d'en améliorer la durée de vie.
1.3 Choix du taraud. Lors du choix d'un taraud, il convient de le sélectionner en fonction des matériaux à traiter. L'outillage produit différents types de tarauds en fonction des différents matériaux à traiter, et une attention particulière doit être portée à leur sélection.
Le taraud est plus sensible aux matériaux traités que la fraise et l'aléseuse. Par exemple, l'utilisation d'un taraud pour usiner de la fonte et des pièces en aluminium peut facilement provoquer des pertes de filetage, des filetages irréguliers, voire des ruptures, entraînant la mise au rebut de la pièce. Il convient également de distinguer le taraud pour trou débouchant du taraud pour trou borgne. Le guide avant du taraud pour trou débouchant est long, et l'évacuation des copeaux se fait sur le premier copeau. Le guide avant du trou borgne est court, et l'évacuation des copeaux se fait sur le second copeau. L'usinage d'un trou borgne avec un taraud pour trou débouchant ne garantit pas la profondeur de filetage. De plus, si une pince de taraudage flexible est utilisée, il convient de noter que le diamètre de la poignée et la largeur des quatre côtés doivent être identiques à ceux de la pince de taraudage ; le diamètre de la poignée pour un taraudage rigide doit être identique à celui de la chemise de ressort. En résumé, seul un choix judicieux du taraud peut garantir un usinage fluide.
1.4 Programmation CN de l'usinage de tarauds. La programmation de l'usinage de tarauds est relativement simple. Le centre d'usinage se contente généralement de la sous-routine de taraudage et n'a plus qu'à assigner des valeurs à divers paramètres. Cependant, il convient de noter que la signification de certains paramètres varie selon les systèmes CN et les formats de sous-routine. Par exemple, le format de programmation du système de commande Siemens 840C est g84 x_y_r2_r3_r4_r5_r6_r7_r8_r9_r10_r13_. Seuls ces 12 paramètres doivent être assignés lors de la programmation.
2. Méthode de fraisage de filetage2.1 Caractéristiques du fraisage de filetageLe fraisage de filetage adopte un outil de fraisage de filetage et une liaison à trois axes du centre d'usinage, c'est-à-dire une interpolation d'arc sur les axes x et y et une avance linéaire sur l'axe z.
Le fraisage de filets est principalement utilisé pour l'usinage de gros trous filetés et de trous filetés dans des matériaux difficiles à usiner. Il présente les principales caractéristiques suivantes : (1) une vitesse d'usinage élevée, un rendement élevé et une grande précision. L'outil est généralement en carbure cémenté, ce qui lui confère une grande vitesse de déplacement. Sa grande précision de fabrication permet une précision de filetage élevée. (2) L'outil de fraisage offre un large champ d'application. Tant que le pas est identique, qu'il s'agisse d'un filetage à gauche ou à droite, un seul outil peut être utilisé, ce qui permet de réduire le coût de l'outil.
(3) Le fraisage facilite l'enlèvement des copeaux et le refroidissement, et offre de meilleures conditions de coupe que le taraudage. Il est particulièrement adapté au filetage de matériaux difficiles à usiner tels que l'aluminium, le cuivre et l'acier inoxydable, notamment pour le filetage de grandes pièces et de composants en matériaux précieux, garantissant ainsi la qualité du filetage et la sécurité de la pièce. (4) L'absence de guide d'outil permet l'usinage de trous borgnes à fond de filetage court et de trous sans rainure de retour d'outil. 2.2 Classification des outils de fraisage de filetage
Les fraises à fileter se divisent en deux types : la fraise à lame en carbure cémenté à serrage mécanique et la fraise à lame en carbure cémenté intégrée. La fraise à serrage mécanique offre un large éventail d'applications. Elle peut usiner des trous dont la profondeur de filetage est inférieure ou supérieure à la longueur de la lame. La fraise à lame en carbure cémenté intégrée est généralement utilisée pour usiner des trous dont la profondeur de filetage est inférieure à la longueur de l'outil. 2.3 Programmation CN du filetage : La programmation d'une fraise à fileter diffère de celle des autres outils. Un programme d'usinage incorrect peut facilement endommager l'outil ou entraîner des erreurs de filetage. Les points suivants doivent être pris en compte lors de la programmation :
(1) Premièrement, le trou fileté inférieur doit être usiné avec soin : le trou de petit diamètre doit être foré et le trou de plus grand doit être alésé afin de garantir la précision du filetage inférieur. (2) Lors de l'insertion et du retrait de l'outil, une trajectoire en arc de cercle, généralement d'un demi-tour, doit être adoptée, avec un demi-pas sur l'axe Z, afin de garantir la forme du filetage. La valeur de compensation du rayon de l'outil doit être alors définie. (3) L'arc de cercle sur les axes X et Y doit être interpolé pendant une semaine, et l'arbre principal doit effectuer un pas sur l'axe Z, sous peine de déformation désordonnée des filetages.
(4) Exemple de programme spécifique : le diamètre de la fraise à fileter est de 16. Le trou fileté est de M48 1,5, la profondeur du trou fileté est de 14. La procédure d’usinage est la suivante : (la procédure du trou inférieur fileté est omise, et le trou inférieur doit être alésé) G0 G90 g54 x0 y0g0 Z10 m3 s1400 m8g0 z-14,75 avance au filetage le plus profond G01 G41 x-16 Y0 F2000 déplacement vers la position d’avance, ajout d’une compensation de rayon G03 x24 Y0 z-14 I20 J0 f500 coupe avec 1/2 cercle d’arc G03 x24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 coupe le filetage entier G03 x-16 Y0 z0,75 I-20 J0 f500 coupe avec 1/2 cercle d’arc G01 G40 x0 Y0 revient au centre et annule la compensation de rayon G0 Z100M30
3. Méthode d'encliquetage 3.1 Caractéristiques de la méthode d'encliquetage. Des trous filetés de grande taille peuvent parfois être rencontrés sur des pièces en carton. En l'absence de taraud et de fraise à fileter, une méthode similaire à celle du tour peut être adoptée.
Installer l'outil de tournage sur la barre d'alésage pour percer le filetage. L'entreprise a traité un lot de pièces avec un filetage M52x1,5 et un degré de positionnement de 0,1 mm (voir figure 1). En raison des exigences de positionnement élevées et de la taille importante du trou fileté, l'usinage avec un taraud est impossible, et il n'y a pas de fraise à fileter. Après l'essai, la méthode de prélèvement de filetage est adoptée pour garantir les exigences d'usinage. 3.2 Précautions pour la méthode de prélèvement de boucle
(1) Après le démarrage de la broche, un délai doit être respecté pour garantir que la broche atteigne sa vitesse nominale. (2) Lors du retrait de l'outil, s'il s'agit d'un outil à filetage rectifié manuellement, le retrait inverse de l'outil est impossible en raison de l'impossibilité d'un affûtage symétrique. L'orientation de la broche doit être respectée, l'outil se déplace radialement, puis le retrait de l'outil est effectué. (3) La fabrication de la barre de coupe doit être précise, notamment la position de la rainure de la fraise doit être constante. En cas d'irrégularité, il est impossible d'utiliser plusieurs barres de coupe pour l'usinage, sous peine de provoquer un gauchissement désordonné.
(4) Même une boucle très fine ne peut être crochetée avec un seul couteau, sous peine de perte de dents et de mauvaise rugosité de surface. Au moins deux couteaux doivent être utilisés. (5) L'efficacité de l'usinage est faible, ce qui ne s'applique qu'aux pièces uniques, aux petites séries, aux filetages à pas spécial et sans outil correspondant. 3.3 Procédures spécifiques
N5 G90 G54 G0 X0 Y0N10 Z15N15 S100 M3 M8
N20 G04 X5 retard pour que la broche atteigne la vitesse nominaleN25 G33 z-50 K1.5 tendeurN30 M19 orientation de la broche
Fraise N35 G0 X-2Rétraction d'outil N40 G0 z15Montage : JQ
Dans la production moderne, l'usinage CNC (commande numérique par ordinateur) joue un rôle essentiel. Parmi les procédés d'usinage les plus courants, on retrouve le tournage, le fraisage, le découpage et l'usinage combiné tournage-fraisage. Chacun possède des caractéristiques et un domaine d'application spécifiques, ainsi que des avantages et des inconvénients. Une compréhension approfondie des similitudes et des différences entre ces technologies d'usinage est cruciale pour optimiser le processus de production et améliorer la qualité et l'efficacité des opérations.
Avantages et inconvénients des procédés d'usinage tels que le tournage CNC, le fraisage, le découpage et l'usinage combiné tournage-fraisage.
Tournage CNC
(1) Avantages
1. Convient au traitement de pièces rotatives, telles que des arbres, des pièces de disque, permet de réaliser efficacement le traitement de la surface extérieure, intérieure, du filetage et autres.
2. Parce que l'outil se déplace le long de l'axe de la pièce, la force de coupe est généralement plus stable, ce qui contribue à garantir la précision d'usinage et la qualité de surface.
(2) Inconvénients
1. Pour les pièces non rotatives ou les pièces de formes complexes, la capacité de traitement du tournage est limitée.
2. Un dispositif de serrage ne peut généralement traiter qu'une seule surface ; le traitement multiface nécessite plusieurs dispositifs de serrage, ce qui peut affecter la précision du traitement.
Fraisage CNC
(1) Avantages
1. Peut traiter des pièces de formes variées, notamment planes, surfaciques, creuses, etc., avec une grande polyvalence.
2. L'usinage de haute précision de formes complexes peut être réalisé grâce à une liaison multi-axes.
(2) Inconvénients
1. Lors du traitement d'arbres minces ou de pièces à parois minces, il est facile de les déformer sous l'effet de la force de coupe.
2. La vitesse de coupe du fraisage est généralement plus élevée, l'usure de l'outil est plus rapide et le coût est relativement élevé.
Découpe CNC
(1) Avantages
1. On peut obtenir une précision d'usinage et une rugosité de surface élevées.
2. Convient au traitement de matériaux de haute dureté.
(2) Inconvénients
1. La vitesse de coupe est lente et l'efficacité du traitement est relativement faible.
2. Exigences plus élevées en matière d'outillage et coûts d'outillage plus élevés.
Usinage composite par tournage et fraisage CNC
(1) Avantages
1. Fonctions intégrées de tournage et de fraisage : un seul serrage permet de réaliser plusieurs opérations, de réduire les temps de serrage, d’améliorer la précision d’usinage et l’efficacité de la production.
2. Peut traiter des pièces de forme complexe, compensant ainsi l'absence d'un processus de tournage ou de fraisage unique.
(2) Inconvénients
1. Le coût de l'équipement est élevé, et les exigences techniques pour l'opérateur le sont également.
2. La programmation et la planification des processus sont relativement complexes.
Les procédés d'usinage CNC (tournage, fraisage, découpe et opérations combinées tournage-fraisage) présentent chacun des avantages et des inconvénients. En production, le choix de la technologie d'usinage doit être judicieux et tenir compte des caractéristiques structurelles des pièces, des exigences de précision, du volume de production et d'autres facteurs afin d'optimiser le rendement et la rentabilité. Grâce aux progrès technologiques constants, ces procédés continueront d'évoluer et de s'améliorer, contribuant ainsi au développement de l'industrie manufacturière.
Les similitudes et les différences entre le tournage, le fraisage, le découpage et l'usinage combiné tournage-fraisage CNC sont analysées sous différents angles.
1. Traitement des objets et des formes
1. Tournage : principalement adapté au traitement de pièces rotatives, telles que des arbres, des disques, des manchons, peut traiter efficacement les cercles extérieurs, les cercles intérieurs, les cônes, les filetages, etc.
2. Fraisage : meilleur pour le traitement des plans, des marches, des rainures, des surfaces, etc., avec des avantages pour les pièces non rotatives et les pièces aux contours complexes.
3. Découpe : Elle est généralement utilisée pour l'usinage fin des pièces afin d'obtenir une surface et une taille de haute précision.
4. Traitement composite tournage-fraisage : Il intègre les fonctions de tournage et de fraisage et peut traiter des pièces aux formes complexes et aux caractéristiques rotatives et non rotatives.
2. Mode de déplacement de l'outil
1. Tournage : L'outil se déplace en ligne droite ou en courbe le long de l'axe de la pièce.
2. Fraisage : L'outil tourne autour de son propre axe et effectue un mouvement de translation le long de la surface de la pièce.
3. Coupe : L'outil effectue une action de coupe précise par rapport à la pièce.
4. Usinage composite de tournage et de fraisage : sur la même machine-outil, pour réaliser différentes combinaisons de mouvements d'outils de tournage et d'outils de fraisage.
3. Précision d'usinage et qualité de surface
1. Tournage : Lors du traitement de la surface du corps rotatif, on peut obtenir une précision plus élevée et une meilleure qualité de surface.
2. Fraisage : La précision d'usinage des profils plats et complexes dépend de la précision de la machine-outil et du choix de l'outil.
3. Découpe : Une très haute précision et une excellente rugosité de surface peuvent être obtenues.
4. Usinage composite tournage-fraisage : combinant les avantages du tournage et du fraisage, il peut répondre aux exigences de haute précision, mais la précision est également affectée par l'impact global de la machine-outil et du processus.
4. Efficacité du traitement
1. Tournage : Pour le traitement de grandes quantités de pièces rotatives, haute efficacité.
2. Fraisage : Lors de l'usinage de formes complexes et de pièces polyédriques, l'efficacité dépend de la trajectoire de l'outil et des performances de la machine.
3. Découpe : Parce que la vitesse de découpe est relativement lente, l'efficacité du traitement est généralement faible, mais elle est indispensable pour répondre aux exigences de haute précision.
4. Usinage composite de tournage et de fraisage : un seul serrage pour réaliser divers processus, réduire le temps de serrage et les erreurs, améliorer l'efficacité globale du traitement.
5. Coût et complexité de l'équipement
1. Machine de tournage : structure relativement simple, coût relativement faible.
2. Fraiseuse : Le coût varie en fonction du nombre d'arbres et des fonctions, et celui d'une fraiseuse multi-axes est plus élevé.
3. Matériel de découpe : généralement plus sophistiqué, plus coûteux.
4. Machine de traitement composite de tournage et de fraisage : intégrée avec une variété de fonctions, coût d'équipement élevé, système de contrôle complexe.
6. Domaines d'application
1. Tournage : largement utilisé dans l'industrie automobile, la fabrication de machines et d'autres industries de traitement de pièces d'arbres.
2. Fraisage : Il est souvent utilisé pour le traitement de pièces complexes dans la fabrication de moules, l'aérospatiale et d'autres domaines.
3. Découpe : Souvent utilisée dans les instruments de précision, l'électronique et d'autres industries aux exigences de haute précision.
4. Usinage composite par tournage et fraisage : dans la fabrication haut de gamme, les équipements médicaux et d'autres domaines, il a des applications importantes pour le traitement de pièces complexes et de haute précision.
Le tournage, le fraisage, la découpe et l'usinage composite par tournage-fraisage CNC présentent de nombreuses similitudes et différences ; le choix de la technologie d'usinage appropriée doit donc être basé sur les besoins spécifiques d'usinage et les conditions de production.
Comparaison de l'efficacité de l'usinage combiné tournage-fraisage avec l'usinage par tournage et fraisage
La comparaison de l'efficacité de l'usinage combiné tournage-fraisage, tournage-fraisage, ne peut être simplement généralisée, mais est affectée par de nombreux facteurs.
Le tournage offre un rendement élevé pour l'usinage de pièces rotatives, notamment pour la production en grande série d'arbres et de disques standard. Le mouvement de l'outil est relativement simple, la vitesse de coupe est élevée et la coupe en continu est possible.
Le fraisage présente des avantages pour l'usinage de surfaces planes, de marches, de rainures et de contours complexes. Cependant, pour l'usinage de pièces rotatives simples, son rendement peut être inférieur à celui du tournage.
L'usinage combinant tournage et fraisage réunit les avantages de ces deux procédés et permet de réaliser les opérations de tournage et de fraisage en une seule étape, réduisant ainsi le nombre d'étapes et les erreurs de positionnement. Pour les pièces de forme complexe présentant des caractéristiques à la fois rotatives et non rotatives, l'usinage combiné permet d'améliorer considérablement la productivité.
Toutefois, les gains d'efficacité liés à la combinaison du tournage et du fraisage peuvent ne pas être évidents dans les cas suivants :
1. Lors du traitement de pièces simples qui ne nécessitent qu'un tournage ou un fraisage en une seule opération, en raison du coût élevé et de la complexité de la machine-outil complexe de tournage-fraisage, celle-ci peut ne pas être aussi efficace qu'une machine de tournage ou de fraisage spécialisée.
2. Dans la production en petites séries, le temps de réglage et de programmation de la machine-outil représente une part importante du cycle de traitement complet, ce qui peut affecter l'avantage d'efficacité du traitement composite tournage-fraisage.
En général, pour la production en moyenne et grande série de pièces complexes, l'usinage composite tournage-fraisage présente généralement une efficacité globale supérieure ; pour les pièces simples ou la production en petites séries, le tournage et le fraisage peuvent être plus efficaces dans certaines situations.
Le tournage, le fraisage, le découpage et l'usinage combiné tournage-fraisage par commande numérique (CNC) constituent un outil essentiel de l'industrie manufacturière moderne. Le tournage est idéal pour l'usinage de pièces rotatives, le fraisage permet de traiter des formes complexes et des polyèdres, le découpage assure un traitement de surface de haute précision, et l'usinage combiné tournage-fraisage combine les deux, permettant de réaliser diverses opérations en une seule opération. Chaque procédé présente des avantages et un domaine d'application spécifiques : le tournage offre une grande efficacité pour l'usinage de pièces rotatives, le fraisage une grande polyvalence pour répondre aux besoins de contours complexes, et le découpage une excellente précision. L'usinage combiné tournage-fraisage allie précision et efficacité. En production, le choix judicieux des procédés, en fonction des caractéristiques des pièces, des exigences de précision, de la taille des lots et d'autres facteurs, permet d'atteindre des objectifs de fabrication de haute qualité, de haute efficacité et de faible coût, contribuant ainsi au développement et au progrès continus de l'industrie manufacturière.
Le perçage à commande numérique est une méthode de perçage utilisant la technologie de contrôle numérique. Il se caractérise par une haute précision, une grande efficacité et une excellente répétabilité. Grâce à une programmation préalable définissant la position, la profondeur, la vitesse et d'autres paramètres de perçage, les machines-outils à commande numérique peuvent réaliser automatiquement des opérations de perçage complexes.
Une perceuse CNC se compose généralement d'un système de commande, d'un système d'entraînement, d'un bâti et de dispositifs auxiliaires. Le système de commande, élément central, assure le traitement et l'envoi des instructions. Le système d'entraînement permet le déplacement de chaque axe de la machine-outil. Le bâti sert de plateforme de perçage et de support structurel. Les dispositifs auxiliaires, tels que le système de refroidissement et le système d'évacuation des copeaux, garantissent le bon déroulement du processus. Dans l'industrie manufacturière, le perçage CNC est largement utilisé dans l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de moules et d'autres domaines, répondant ainsi aux exigences de perçage de haute précision et améliorant la productivité et la qualité des produits.
Quel est le principe de fonctionnement de la technologie de perçage CNC ?
Le principe de fonctionnement de la technologie de perçage CNC comprend principalement les étapes suivantes :
1. Programmation : Le modèle de perçage et les paramètres conçus sont convertis en un programme de traitement identifiable par la machine-outil CNC, via le clavier du panneau de commande ou la machine d'entrée pour envoyer des informations numériques au dispositif CNC.
2. Traitement du signal : Le dispositif CNC effectue une série de traitements sur le signal d'entrée, envoie au système d'asservissement d'alimentation et à d'autres commandes d'exécution, et envoie des signaux de commande S, M, T et autres au contrôleur programmable.
3. Exécution de la machine-outil : Une fois que le contrôleur programmable reçoit les signaux de commande S, M, T et autres, il contrôle le corps de la machine-outil pour exécuter immédiatement ces commandes et renvoie en temps réel l'exécution du corps de la machine-outil au dispositif CNC.
4. Contrôle du déplacement : Une fois que le système servo reçoit la commande d'exécution d'avance, les axes de coordonnées du corps principal de la machine-outil d'entraînement (mécanisme d'avance) sont déplacés avec précision en stricte conformité avec les exigences de l'instruction, et le traitement de la pièce est automatiquement terminé.
5. Retour d'information en temps réel : lors du déplacement de chaque axe, le dispositif de retour d'information de détection transmet rapidement la valeur mesurée du déplacement au dispositif de commande numérique, afin de la comparer à la valeur de commande, puis émet des instructions de compensation au système servo à une vitesse très rapide jusqu'à ce que la valeur mesurée soit cohérente avec la valeur de commande.
6. Protection contre les dépassements de plage : lors du déplacement de chaque axe, si le phénomène de « dépassement de plage » se produit, le dispositif de limitation peut envoyer des signaux au contrôleur programmable ou directement au dispositif de commande numérique. Le système de commande numérique envoie d'une part un signal d'alarme via l'affichage, et d'autre part une commande d'arrêt au système d'asservissement d'avance pour mettre en œuvre la protection contre les dépassements de plage.
Quelles sont les caractéristiques de traitement de la technologie de perçage CNC ?
La technologie de perçage CNC présente les caractéristiques de traitement suivantes :
1. Haut degré d'automatisation : l'ensemble du processus de traitement est contrôlé par un programme préétabli, réduisant l'intervention manuelle et améliorant l'efficacité de la production.
2. Haute précision : Elle permet un perçage de haute précision, un positionnement précis, et la précision de la taille et de la forme du trou est garantie.
3. Bonne constance du processus : tant que la procédure reste inchangée, la qualité du produit est stable et la répétabilité est élevée.
4. Capacité de traitement de formes complexes : peut traiter une variété de formes et de structures complexes de la pièce pour répondre à divers besoins.
5. Large plage d'adaptation : convient au perçage d'une variété de matériaux, y compris le métal, le plastique, les matériaux composites, etc.
6. Haute efficacité de production : système de changement d'outils automatique rapide et capacité de traitement en continu, réduisant considérablement le temps de traitement.
7. Facile à ajuster et à modifier : les paramètres et le processus de perçage peuvent être ajustés en modifiant le programme, et la flexibilité est grande.
8. Une liaison multi-axes peut être réalisée : le perçage peut être effectué dans plusieurs directions simultanément, améliorant ainsi la complexité et la précision du traitement.
9. Surveillance intelligente : Elle peut surveiller en temps réel divers paramètres du processus de traitement, tels que la force de coupe, la température, etc., détecter les problèmes à temps et les corriger.
10. Bonne interaction homme-machine : l'opérateur peut facilement opérer et surveiller via l'interface d'exploitation.
Comment garantir la précision d'usinage de la technologie de perçage CNC ?
La précision d'usinage de la technologie de perçage CNC est principalement assurée par les aspects suivants :
1. Précision de la machine-outil : le choix de machines-outils de perçage CNC de haute précision dépend de la conception structurelle, du processus de fabrication et de la précision d’assemblage. Des rails de guidage, des vis-mères et autres composants de transmission de haute qualité permettent de réduire les erreurs de mouvement.
2. Système de contrôle : Le système CNC avancé permet de contrôler avec précision la trajectoire et la vitesse de déplacement de la machine-outil afin de réaliser des opérations de positionnement et d'interpolation de haute précision, garantissant ainsi la précision de la position et de la profondeur de perçage.
3. Choix et installation de l'outil : Sélectionnez le foret approprié et assurez-vous de la précision de son installation. La qualité, la géométrie et l'usure de l'outil influent sur la précision d'usinage.
4. Refroidissement et lubrification : Un bon système de refroidissement et de lubrification peut réduire la génération de chaleur de coupe, réduire l'usure de l'outil, maintenir la stabilité du processus de traitement et contribuer à améliorer la précision.
5. Précision de la programmation : Une programmation précise est essentielle pour garantir la précision d’usinage. Un paramétrage judicieux des coordonnées de perçage, de la vitesse d’avance, de la profondeur de coupe et des autres paramètres permet d’éviter les erreurs de programmation.
6. Mesure et compensation : Grâce à l'équipement de mesure permettant de détecter la pièce après traitement, les résultats de mesure sont renvoyés au système de commande numérique pour la compensation des erreurs, afin d'améliorer encore la précision du traitement.
7. Positionnement du dispositif de fixation : pour assurer un positionnement précis et fiable de la pièce à usiner sur la machine-outil, réduire l'impact de l'erreur de serrage sur la précision d'usinage.
8. Environnement de traitement : une température et une humidité stables, ainsi qu'un environnement de travail propre, contribuent à maintenir la précision et la stabilité de la machine-outil, afin de garantir la précision du traitement.
9. Maintenance régulière : La maintenance régulière de la machine-outil, y compris la vérification et le réglage de sa précision, le remplacement des pièces usées, etc., afin de garantir que la machine-outil est toujours en bon état de fonctionnement.
En technologie de perçage CNC, comment améliorer la qualité de surface du perçage ?
En technologie de perçage CNC, la qualité de surface du perçage peut être améliorée par les méthodes suivantes :
1. Choisir l'outil adapté : en fonction du matériau à usiner et des exigences de perçage, choisir des forets de haute qualité, affûtés et géométriquement optimisés. Par exemple, l'utilisation de forets revêtus permet de réduire la friction et l'usure, et d'améliorer la qualité de surface.
2. Optimiser les paramètres de coupe : régler la vitesse de coupe, l’avance et la profondeur de passe de manière appropriée. Une vitesse de coupe élevée et une avance adéquate permettent généralement d’obtenir un meilleur état de surface, mais il convient de veiller à éviter une usure excessive de l’outil ou une instabilité d’usinage dues à des paramètres inadéquats.
3. Refroidissement et lubrification complets : L'utilisation d'un lubrifiant de refroidissement efficace permet d'évacuer rapidement la chaleur de coupe, de réduire la température de coupe, de diminuer l'usure de l'outil et la formation de bourrelets, améliorant ainsi la qualité de surface.
4. Contrôler la marge d'usinage : avant le perçage, organiser raisonnablement le processus de pré-usinage, contrôler la marge de la partie percée et éviter un impact excessif ou inégal sur la qualité de la surface.
5. Améliorer la précision et la stabilité de la machine-outil : entretenir et calibrer régulièrement la machine-outil afin de garantir la précision et la rigidité de ses mouvements, et de réduire l'impact des vibrations et des erreurs sur la qualité de la surface.
6. Optimiser la trajectoire de perçage : adopter des méthodes d'avance et de retrait raisonnables pour éviter les bavures et les rayures à l'ouverture du trou.
7. Contrôler l'environnement de traitement : maintenir l'environnement de traitement propre, à température et humidité constantes, réduire l'interférence des facteurs externes sur la précision du traitement et la qualité de la surface.
8. Utilisation du perçage par étapes : pour les trous de plus grand diamètre ou nécessitant une grande précision, la méthode de perçage par étapes peut être utilisée pour réduire progressivement l'ouverture et améliorer la qualité de la surface.
9. Traitement des parois du trou : Après le perçage, si nécessaire, le polissage, le meulage et d'autres méthodes de traitement ultérieures peuvent être utilisés pour améliorer encore la qualité de la surface du trou.
Dans quels domaines la technologie de perçage CNC a-t-elle été largement utilisée ?
La technologie de perçage CNC est largement utilisée dans les domaines suivants :
1. Domaine aérospatial : Les composants utilisés dans la fabrication des aéronefs et des engins spatiaux, tels que les structures d'ailes, les composants de moteurs, etc., doivent répondre à des exigences élevées en matière de précision et de qualité.
2. Industrie de la fabrication automobile : perçage et traitement des blocs-cylindres de moteurs automobiles, des carters de transmission, des pièces de châssis, etc., afin d'assurer la coordination précise des pièces.
3. Fabrication d'équipements électroniques : Elle joue un rôle important dans le perçage des cartes de circuits imprimés (PCB) pour assurer la précision des connexions de circuit.
4. Fabrication de moules : perçage de haute précision pour tous types de moules tels que moules d'injection, matrices d'emboutissage, etc., afin de répondre aux exigences complexes en matière de structure et de haute précision du moule.
5. Domaine des dispositifs médicaux : pièces de précision pour la production de dispositifs médicaux, tels que des instruments chirurgicaux, des pièces prothétiques, etc.
6. Industrie énergétique : y compris les équipements de production d'énergie éolienne, les équipements pétrochimiques et autres pièces de forage.
7. Fabrication navale : perçage et traitement de pièces de moteurs marins, de pièces de structure de coque, etc.
8. Industrie militaire : fabrication de pièces d'armes et d'équipements pour garantir leurs performances et leur fiabilité.
En résumé, la technologie de perçage CNC occupe une place indispensable dans tous les domaines de l'industrie moderne grâce à sa haute précision, sa grande efficacité et sa flexibilité.
Quelle est la tendance de développement de la technologie de perçage CNC ?
L'évolution de la technologie de perçage CNC se reflète principalement dans les aspects suivants :
1. Précision et vitesse accrues : Face aux exigences croissantes de qualité des produits et d’efficacité de production de l’industrie manufacturière, la technologie de perçage CNC évoluera vers une précision de positionnement et de répétition plus élevée, ainsi qu’une vitesse de perçage plus rapide.
2. Intelligence et automatisation : l'intégration de l'intelligence artificielle, de l'apprentissage automatique et d'autres technologies pour réaliser la programmation automatique, l'optimisation automatique des paramètres de traitement, le diagnostic automatique des pannes et les fonctions de compensation automatique des erreurs, réduisant davantage l'intervention manuelle, améliorant l'efficacité du traitement et la stabilité de la qualité.
3. Usinage composite et liaison multiaxes : Le développement de la technologie de perçage par liaison multiaxes permet de réaliser le perçage de formes complexes et sous différents angles en une seule opération de serrage. Combinée à d’autres procédés d’usinage tels que le fraisage et la rectification, elle permet de mutualiser l’énergie de plusieurs machines et d’améliorer ainsi l’efficacité et la précision de l’usinage.
4. Protection de l'environnement : Priorité aux économies d'énergie et à la réduction de la consommation, grâce à l'utilisation de systèmes d'entraînement plus efficaces et de technologies économes en énergie. Parallèlement, l'utilisation et le traitement des fluides de coupe sont optimisés afin de minimiser l'impact environnemental.
5. Miniaturisation et grande échelle : d'une part, elle répond aux besoins de haute précision et de haute stabilité du perçage de micro-pièces ; d'autre part, elle peut traiter le perçage à grande échelle de grandes pièces structurelles telles que les navires et les ponts.
6. Réseau et télécommande : Grâce au réseau, il est possible d'interconnecter les équipements, de surveiller, de diagnostiquer et de maintenir à distance les équipements, d'améliorer l'efficacité et la commodité de la gestion de la production.
7. Adaptabilité aux nouveaux matériaux : peut s'adapter à de nouveaux matériaux tels que les superalliages, les matériaux composites et autres procédés de perçage, développer les outils et procédés correspondants.
8. Optimisation de l'interaction homme-machine : une interface homme-machine plus conviviale et pratique facilite la programmation, l'utilisation et la surveillance par les opérateurs.
En tant que méthode d'usinage essentielle dans l'industrie manufacturière moderne, le perçage CNC présente de nombreux avantages et de vastes domaines d'application. Son principe d'usinage permet un perçage de haute précision grâce à la programmation, au traitement du signal, à l'exécution sur la machine-outil et à d'autres étapes. Ses caractéristiques principales sont un haut degré d'automatisation, une grande précision, une excellente reproductibilité et une large adaptabilité. Pour garantir la précision d'usinage, de nombreux facteurs sont à prendre en compte, tels que la précision de la machine-outil, le système de commande et le choix des outils. La qualité de la surface percée peut être améliorée par la sélection des outils de coupe et l'optimisation des paramètres de coupe. À l'avenir, le développement du perçage CNC s'orientera vers une précision et une vitesse accrues, l'intelligence et l'automatisation, la liaison multi-axes et l'usinage composite, la protection de l'environnement, la miniaturisation et la production à grande échelle, la mise en réseau et la commande à distance, l'adaptabilité aux nouveaux matériaux et l'optimisation de l'interaction homme-machine. Il est prévisible que le perçage CNC continuera d'innover et de se développer, contribuant ainsi de manière significative au progrès de l'industrie manufacturière.