Comment réduire la force de coupe d’une fraise à bout sphérique ?

Dans le domaine de l'usinage, les fraises à bout sphérique sont largement utilisées pour leur capacité à créer des formes complexes et des surfaces lisses. Cependant, l'un des défis rencontrés lors de l'utilisation de fraises à bout sphérique est la force de coupe élevée, qui peut entraîner une usure de l'outil, une mauvaise qualité de surface et même des dommages à la machine-outil. En tant que fournisseur de fraises à bout sphérique, je comprends l'importance de réduire la force de coupe pour améliorer l'efficacité de l'usinage et la durée de vie des outils. Dans cet article de blog, je partagerai quelques méthodes efficaces pour réduire la force de coupe d'une fraise à bout sphérique.

Comprendre les facteurs affectant la force de coupe

Avant d’aborder les méthodes permettant de réduire la force de coupe, il est essentiel de comprendre les facteurs qui l’influencent. La force de coupe d'une fraise à bout sphérique est affectée par plusieurs facteurs, notamment les paramètres de coupe, la géométrie de l'outil, le matériau de la pièce à usiner et l'environnement de coupe.

• Paramètres de coupe: Les paramètres de coupe, tels que la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe, ont un impact significatif sur la force de coupe. Des vitesses de coupe plus élevées entraînent généralement des forces de coupe plus faibles, mais elles augmentent également le risque d'usure des outils et de génération de chaleur. Une vitesse d'avance plus élevée peut augmenter le taux d'enlèvement de matière mais conduit également à des forces de coupe plus élevées. La profondeur de coupe affecte également la force de coupe, des profondeurs de coupe plus grandes entraînant des forces plus élevées.
• Géométrie de l'outil: La géométrie de la fraise à bout sphérique, y compris le nombre de cannelures, l'angle d'hélice et l'angle de coupe, peut affecter la force de coupe. Un plus grand nombre de cannelures peut augmenter l’efficacité de coupe mais également augmenter la force de coupe. L'angle d'hélice affecte l'évacuation des copeaux et la force de coupe, un angle d'hélice plus grand entraînant généralement des forces de coupe plus faibles. L’angle de coupe affecte également la force de coupe, un angle de coupe positif réduisant la force de coupe.
• Matériau de la pièce: Les propriétés du matériau de la pièce, telles que la dureté, la résistance et la ductilité, peuvent affecter la force de coupe. Les matériaux plus durs et plus résistants nécessitent généralement des forces de coupe plus élevées, tandis que les matériaux plus ductiles peuvent être usinés avec des forces plus faibles.
• Environnement de coupe: L'environnement de coupe, y compris l'utilisation de liquide de refroidissement et de lubrifiant, peut affecter la force de coupe. Le liquide de refroidissement et le lubrifiant peuvent réduire la friction entre l'outil et la pièce, réduisant ainsi la force de coupe et améliorant la durée de vie de l'outil.

Méthodes pour réduire la force de coupe

Optimiser les paramètres de coupe

• Ajuster la vitesse de coupe: Comme mentionné précédemment, l'augmentation de la vitesse de coupe peut généralement réduire la force de coupe. Cependant, il est important de trouver la vitesse de coupe optimale pour le matériau de la pièce à usiner et l'outil spécifiques. Une vitesse de coupe trop élevée peut entraîner une usure excessive de l'outil et une génération de chaleur, tandis qu'une vitesse de coupe trop faible peut entraîner des forces de coupe élevées et une mauvaise qualité de surface. Vous pouvez vous référer aux recommandations du fabricant de l'outil ou effectuer des tests de coupe pour déterminer la vitesse de coupe optimale.
• Réduire le taux d'alimentation: La réduction de la vitesse d'avance peut réduire efficacement la force de coupe. Cependant, cela réduit également le taux d’enlèvement de matière. Il est donc nécessaire de trouver un équilibre entre l’avance et la force de coupe pour obtenir l’efficacité d’usinage souhaitée. Vous pouvez réduire progressivement la vitesse d'avance pendant le processus de coupe et observer la force de coupe et la qualité de la surface pour trouver la vitesse d'avance optimale.
• Contrôler la profondeur de coupe: Limiter la profondeur de coupe peut également réduire la force de coupe. Au lieu d’effectuer une grande profondeur de coupe en un seul passage, il est conseillé d’effectuer plusieurs passes avec des profondeurs de coupe plus petites. Cela peut contribuer à réduire la force de coupe et à améliorer la qualité de la surface.

Sélectionnez la bonne géométrie d'outil

• Choisissez le nombre approprié de flûtes: Le nombre de cannelures sur une fraise à bout sphérique affecte la force de coupe et l'évacuation des copeaux. Pour les matériaux nécessitant des taux d'enlèvement de matière élevés, une fraise à bout sphérique avec un plus grand nombre de cannelures, telle qu'uneFraise à bout sphérique à 4 cannelures, peut être utilisé. Cependant, pour les matériaux difficiles à usiner ou nécessitant des forces de coupe inférieures, une fraise à bout sphérique avec un nombre plus petit de cannelures, telle qu'uneFraise à bout sphérique à 2 canneluresouFraise à bout sphérique à 2 cannelures, peut être plus adapté.
• Optimiser l'angle d'hélice: Un angle d'hélice plus grand peut améliorer l'évacuation des copeaux et réduire la force de coupe. Lors de la sélection d'une fraise à bout sphérique, envisagez d'en choisir une avec un angle d'hélice plus grand, en particulier pour les matériaux qui produisent des copeaux longs.
• Ajuster l'angle de coupe: Un angle de coupe positif peut réduire la force de coupe en réduisant la contrainte de cisaillement sur le matériau de la pièce. Cependant, un angle de coupe positif trop important peut affaiblir la pointe de l'outil et entraîner une rupture de l'outil. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner un angle de coupe approprié en fonction du matériau de la pièce et des conditions de coupe.

Améliorer le matériau de la pièce et l'environnement de coupe

• Pré-usiner la pièce: Si le matériau de la pièce est trop dur ou a une résistance élevée, des opérations de pré-usinage telles que le recuit peuvent être effectuées pour réduire sa dureté et sa résistance, réduisant ainsi la force de coupe pendant le processus d'usinage final.
• Utiliser du liquide de refroidissement et du lubrifiant: Le liquide de refroidissement et le lubrifiant peuvent réduire considérablement la force de coupe en réduisant la friction entre l'outil et la pièce et en dissipant la chaleur générée pendant la coupe. Il existe différents types de liquides de refroidissement et de lubrifiants disponibles, et celui qui convient doit être sélectionné en fonction du matériau de la pièce à usiner et des conditions de coupe.

Études de cas

Jetons un coup d'œil à quelques exemples concrets de la façon dont ces méthodes peuvent être appliquées pour réduire la force de coupe des fraises à bout sphérique.

• Cas 1 : Usinage d’un alliage d’aluminium
  Un client usinait une pièce en alliage d’aluminium à l’aide d’une fraise à bout sphérique. Les paramètres de coupe initiaux étaient une vitesse de coupe de 200 m/min, une avance de 0,1 mm/dent et une profondeur de passe de 2 mm. La force de coupe était relativement élevée et l’usure de l’outil était importante. En augmentant la vitesse de coupe à 300 m/min, en réduisant l'avance à 0,08 mm/dent et en utilisant une fraise à bout sphérique à 2 cannelures avec un angle d'hélice plus grand et un angle de coupe positif, la force de coupe a été réduite de 30 %. La qualité de la surface a également été améliorée et la durée de vie de l'outil a été prolongée.

• Cas 2 : Usinage de l’acier inoxydable
  Dans un autre cas, un client usinait une pièce en acier inoxydable. Les conditions de coupe initiales entraînaient des forces de coupe élevées et une mauvaise évacuation des copeaux. En utilisant une fraise à bout sphérique à 4 cannelures avec un revêtement spécial, en optimisant les paramètres de coupe et en appliquant un liquide de refroidissement à haute pression, la force de coupe a été réduite de 25 %. L'évacuation des copeaux a été améliorée et l'état de surface de la pièce a été amélioré.

Conclusion

La réduction de la force de coupe d'une fraise à bout sphérique est cruciale pour améliorer l'efficacité de l'usinage, la durée de vie de l'outil et la qualité de surface. En optimisant les paramètres de coupe, en sélectionnant la bonne géométrie de l'outil et en améliorant le matériau de la pièce et l'environnement de coupe, des réductions significatives de la force de coupe peuvent être obtenues. En tant que fournisseur de fraises à bout sphérique, nous nous engageons à fournir des outils et un support technique de haute qualité pour aider nos clients à résoudre leurs problèmes d'usinage.

Si vous êtes intéressé par nos fraises à bout sphérique ou si vous avez besoin de plus d'informations sur la réduction de la force de coupe, n'hésitez pas à nous contacter pour l'achat et d'autres discussions. Nous sommes impatients de travailler avec vous pour obtenir de meilleurs résultats d’usinage.

Références

• Trent, EM et Wright, PK (2000). Découpe de métal. Butterworth-Heinemann.
• Stephenson, DA et Agapiou, JS (2006). Théorie et pratique de la découpe des métaux. Presse CRC.