En tant que fournisseur de fraises en bout de maïs, j'ai pu constater par moi-même l'importance d'une finition de surface de haute qualité dans diverses applications d'usinage. Une finition de surface lisse et précise améliore non seulement l’attrait esthétique du produit final, mais améliore également sa fonctionnalité et sa durabilité. Dans cet article de blog, j'examinerai les facteurs qui affectent la finition de surface d'un broyeur à maïs et je fournirai des informations sur la façon de les optimiser pour obtenir les meilleurs résultats.
1. Géométrie des outils
La géométrie d'une fraise à maïs joue un rôle crucial dans la détermination de la finition de surface. Plusieurs aspects clés de la géométrie de l’outil peuvent avoir un impact sur la qualité de la coupe :
- Conception de flûte: Le nombre et la forme des cannelures sur la fraise en bout affectent l'évacuation des copeaux et les forces de coupe. Un plus grand nombre de cannelures donne généralement une finition de surface plus lisse car elles répartissent la charge de coupe plus uniformément. Cependant, un trop grand nombre de cannelures peut entraîner une mauvaise évacuation des copeaux, ce qui peut entraîner une accumulation de rugosités de bords et de surfaces.
- Angle d'hélice: L'angle d'hélice des cannelures influence l'action de coupe et la façon dont les copeaux se forment. Un angle d'hélice plus élevé favorise une meilleure évacuation des copeaux et réduit les forces de coupe, ce qui donne une finition de surface plus lisse. Cependant, un angle d'hélice très élevé peut également réduire la résistance de l'outil.
- Rayon de coin: Le rayon de coin de la fraise en bout affecte la concentration des contraintes au niveau de l'arête de coupe. Un rayon de coin plus grand peut réduire les contraintes et améliorer la finition de surface, en particulier lors de l'usinage de coins pointus.
2. Paramètres de coupe
Les paramètres de coupe, notamment la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe, ont un impact significatif sur l'état de surface. Voici comment chaque paramètre affecte la qualité de la coupe :
- Vitesse de coupe: La vitesse de coupe est la vitesse à laquelle le tranchant de la fraise en bout se déplace par rapport à la pièce. Une vitesse de coupe plus élevée entraîne généralement une meilleure finition de surface car elle réduit les forces de coupe et la tendance aux arêtes rapportées. Cependant, si la vitesse de coupe est trop élevée, cela peut provoquer une usure excessive de l’outil et une génération de chaleur, ce qui peut dégrader l’état de surface.
- Vitesse d'alimentation: L'avance est la vitesse à laquelle la pièce se déplace par rapport à la fraise en bout. Une vitesse d'avance plus faible produit généralement une finition de surface plus lisse car elle permet à l'arête de coupe d'enlever la matière avec plus de précision. Cependant, une avance très faible peut augmenter le temps d'usinage et peut également provoquer un frottement de l'outil contre la pièce, entraînant des dommages superficiels.
- Profondeur de coupe: La profondeur de coupe est la quantité de matière enlevée à chaque passage de la fraise en bout. Une profondeur de coupe plus petite conduit généralement à un meilleur état de surface car elle réduit les forces de coupe et la contrainte sur l'outil. Cependant, si la profondeur de coupe est trop faible, cela peut augmenter le nombre de passes nécessaires pour usiner la pièce, ce qui peut également affecter l'état de surface.
3. Matériau de la pièce
Les propriétés du matériau de la pièce à usiner, telles que la dureté, la ténacité et la ductilité, peuvent affecter de manière significative l'état de surface. Voici quelques considérations lors de l’usinage de différents types de matériaux :
- Matériaux durs: Les matériaux durs, tels que l'acier inoxydable et le titane, nécessitent une vitesse de coupe plus élevée et une avance plus faible pour obtenir un bon état de surface. Ces matériaux ont également tendance à générer plus de chaleur lors de l'usinage, un refroidissement et une lubrification appropriés sont donc essentiels.
- Matériaux souples: Les matériaux tendres, tels que l'aluminium et le laiton, peuvent être usinés à une vitesse d'avance plus élevée et à une vitesse de coupe plus faible. Cependant, ces matériaux sont plus sujets aux déchirures accumulées des bords et des surfaces, c'est pourquoi un bord de coupe tranchant et une bonne évacuation des copeaux sont cruciaux.
- Matériaux composites: Les matériaux composites, tels que les polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP), nécessitent des outils et des techniques de coupe spéciaux pour obtenir une bonne finition de surface. Ces matériaux sont souvent abrasifs et peuvent provoquer une usure rapide des outils. Un outil de coupe de haute qualité avec un revêtement approprié est donc recommandé.
4. Usure des outils
L'usure des outils est une partie inévitable du processus d'usinage et peut avoir un impact significatif sur l'état de surface. À mesure que le tranchant de la fraise en bout s'use, il devient terne et moins efficace pour enlever de la matière, ce qui peut conduire à une finition de surface plus rugueuse. Voici quelques signes d’usure des outils et comment y remédier :
- Usure des flancs: L'usure en dépouille se produit du côté du tranchant et se caractérise par une diminution progressive du tranchant du tranchant. Lorsque l’usure des flancs atteint un certain niveau, elle peut entraîner une augmentation des forces de coupe et de la rugosité de la surface. Pour remédier à l'usure des flancs, la fraise en bout doit être remplacée ou réaffûtée.
- Usure du cratère: L'usure en cratère se produit sur la face de coupe de l'arête de coupe et est causée par les températures et pressions élevées générées lors de l'usinage. L'usure en cratère peut affaiblir l'arête de coupe et entraîner une défaillance prématurée de l'outil. Pour éviter l'usure en cratère, un fluide de coupe approprié et une vitesse de coupe inférieure peuvent être utilisés.
- Écaillage et casse: L'écaillage et la rupture du tranchant peuvent se produire en raison de forces de coupe excessives, de paramètres de coupe inappropriés ou d'un outil endommagé. En cas d'écaillage ou de casse, la fraise doit être immédiatement remplacée pour éviter d'endommager davantage la pièce.
5. Fluides de coupe
Les fluides de coupe jouent un rôle important dans l’amélioration de la finition de surface en réduisant la friction, la chaleur et l’usure des outils. Il existe plusieurs types de fluides de coupe disponibles, notamment les fluides à base d'eau, à base d'huile et synthétiques. Voici comment les liquides de coupe peuvent affecter la finition de la surface :
- Lubrification: Les fluides de coupe assurent la lubrification entre le tranchant et la pièce, réduisant ainsi la friction et l'usure. Cela permet de conserver un tranchant tranchant et d’améliorer la finition de la surface.
- Refroidissement: Les liquides de coupe contribuent également à dissiper la chaleur générée lors de l'usinage, évitant ainsi la surchauffe de la pièce et de l'outil. La surchauffe peut provoquer des dommages thermiques à la pièce et à l'outil, entraînant une mauvaise finition de surface.
- Évacuation des copeaux: Les liquides de coupe peuvent aider à éliminer les copeaux de la zone de coupe, les empêchant de se recouper et de provoquer une rugosité de la surface. Ceci est particulièrement important lors de l’usinage de matériaux produisant des copeaux longs et filandreux.
6. Rigidité des machines-outils
La rigidité de la machine-outil utilisée pour l'usinage peut également affecter l'état de surface. Une machine-outil rigide peut résister plus efficacement aux forces de coupe, réduisant ainsi les vibrations et les vibrations. Les vibrations et les vibrations peuvent provoquer un mouvement irrégulier du tranchant, ce qui entraîne une finition de surface rugueuse. Voici quelques façons d’améliorer la rigidité des machines-outils :
- Installation de machines: La machine-outil doit être correctement installée sur une fondation stable pour minimiser les vibrations. La fondation doit être de niveau et capable de supporter le poids de la machine-outil et de la pièce à usiner.
- Porte-outil: La fraise en bout doit être solidement maintenue dans le porte-outil pour éviter qu'elle ne vibre ou ne bouge pendant l'usinage. Un porte-outil de haute qualité avec une bonne force de serrage est recommandé.
- Fixation de la pièce: La pièce à usiner doit être fermement fixée dans le montage pour éviter qu'elle ne bouge ou ne vibre pendant l'usinage. Une conception appropriée des fixations peut aider à répartir uniformément les forces de coupe et à réduire le risque de vibration.
Conclusion
En conclusion, la finition de surface d'une fraise à maïs est influencée par plusieurs facteurs, notamment la géométrie de l'outil, les paramètres de coupe, le matériau de la pièce, l'usure de l'outil, les fluides de coupe et la rigidité de la machine-outil. En comprenant ces facteurs et en les optimisant pour l'application d'usinage spécifique, il est possible d'obtenir une finition de surface de haute qualité et d'améliorer la productivité et l'efficacité globales du processus d'usinage.
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Références
- Boothroyd, G. et Knight, WA (2006). Fondamentaux de l'usinage et des machines-outils. Presse CRC.
- Trent, EM et Wright, PK (2000). Découpe de métal. Butterworth-Heinemann.
- Stephenson, DA et Agapiou, JS (2004). Théorie et pratique de la découpe des métaux. Presse CRC.
