La vitesse de coupe est un paramètre critique dans les opérations d'usinage, en particulier lors de l'utilisation d'un moulin à fin de compression. En tant que fournisseur de usines de bout de compression de haute qualité, j'ai été témoin de première main l'impact profond que la vitesse de coupe peut avoir sur la durée de vie des outils. Dans ce blog, nous nous plongerons dans la relation entre la vitesse de coupe et la durée de vie de l'outil d'un moulin à bout de compression.
Comprendre les usines de fin de compression
Avant de discuter de l'effet de la vitesse de coupe, il est essentiel de comprendre ce qu'est un moulin à fin de compression. UNMoulin à bout de compressionest un outil de coupe spécialisé conçu pour les opérations d'usinage. Il dispose d'un design unique avec des flûtes en hausse et en coupe. Les flûtes de coupe vers le bas du bas de l'outil aident à retirer les puces, tandis que les flûtes en bas en haut poussent les puces vers le bas. Cette combinaison réduit les problèmes d'évacuation des puces et minimise la déchirure - sur les surfaces supérieure et inférieure de la pièce, ce qui le rend idéal pour les applications où la finition de surface est cruciale, comme dans le travail du bois et l'usinage des matériaux composites.
Les bases de la vitesse de coupe
La vitesse de coupe, souvent indiquée comme V, est définie comme la vitesse à laquelle la tranche de coupe de l'outil passe sur la pièce. Il est généralement mesuré en pieds de surface par minute (SFM) ou des mètres par minute (m / min). La vitesse de coupe est déterminée par la vitesse de rotation de la broche (RPM) et le diamètre de l'outil de coupe. La formule pour calculer la vitesse de coupe est (v = \ pi dn / 12) (en SFM, où d est le diamètre de l'outil en pouces et n est la vitesse de la broche en régime) ou (v = \ pi dn / 1000) (en m / min, où d est le diamètre de l'outil en millimètres et n est la vitesse d'épine en RPM).
Impact des faibles vitesses de coupe sur la durée de vie de l'outil
Lorsque la vitesse de coupe est trop faible, plusieurs effets négatifs peuvent se produire qui réduisent la durée de vie de l'outil d'un moulin à fin de compression.
Built - Formation de bord vers le haut
À des vitesses de coupe basse, la chaleur générée à la tranche est insuffisante pour que les copeaux s'écoulent en douceur. Cela peut conduire à la formation d'un bord construit (bue). Un bue est une masse de matériau de pièce qui adhère à la tranche de la pointe de l'outil. À mesure que le Bue se développe, il modifie la géométrie de la pointe, provoquant des forces de coupe inégales et une usure accrue de l'outil. Finalement, le bue peut se casser, en emportant avec lui de petits morceaux du matériau à outils, qui accélère l'usure des outils et réduit sa vie.
Augmentation de la friction
Les faibles vitesses de coupe entraînent également une frottement accrue entre l'outil et la pièce. Le tranchant doit fonctionner plus dur pour éliminer le matériau, et cette force supplémentaire génère plus de chaleur par la friction. Une chaleur excessive peut provoquer un ramollissement du matériau de l'outil, ce qui le rend plus susceptible d'usure et de déformation. De plus, l'augmentation de la friction peut conduire à un phénomène appelé "frottement" plutôt que "coupe", qui endommage davantage la surface de l'outil et réduit son efficacité.
Impact des vitesses de coupe élevées sur la durée de vie de l'outil
D'un autre côté, l'utilisation d'une vitesse de coupe excessivement élevée peut également être préjudiciable à la durée de vie de l'outil d'un moulin à bout de compression.
Génération de chaleur excessive
L'un des principaux problèmes avec des vitesses de coupe élevées est la génération de chaleur excessive. À mesure que la vitesse de coupe augmente, la quantité de chaleur générée à la pointe augmente de façon exponentielle. Des températures élevées peuvent causer des dommages thermiques au matériau de l'outil. Pour les usines d'extrémité de compression à pointe en carbure, qui sont couramment utilisées en raison de leur résistance élevée à la dureté et de l'usure, une chaleur excessive peut entraîner une croissance des grains de carbure, une perte de dureté et même des fissures thermiques. Une fois que le matériau de l'outil perd sa dureté, il s'use rapidement et le tranchant devient terne, réduisant la qualité de la coupe et la durée de vie de l'outil.
Augmentation du taux d'usure des outils
Des vitesses de coupe élevées augmentent également le taux d'usure mécanique sur l'outil. Le coup de pointe connaît une abrasion plus rapide car elle entre en contact avec le matériau de la pièce à un rythme plus rapide. L'impact à vitesse élevée des puces sur l'outil peut provoquer l'écaillage et l'écaillage de la pointe. De plus, l'augmentation des forces de coupe associées à des vitesses de coupe élevées peut entraîner une rupture d'outils, surtout si l'outil n'est pas correctement pris en charge ou si le matériau de la pièce est particulièrement difficile ou abrasif.
Vitesses de coupe optimales pour les usines d'extrémité de compression
Pour maximiser la durée de vie de l'outil d'un moulin à bout de compression, il est crucial de trouver la vitesse de coupe optimale. La vitesse de coupe optimale dépend de plusieurs facteurs, notamment le matériau de la pièce, le matériau de l'outil, la profondeur de la coupe et la vitesse d'alimentation.
Matériau de pièce
Différents matériaux de pièce nécessitent des vitesses de coupe différentes. Par exemple, lors de l'usinage des bois souples comme le pin ou le cèdre, une vitesse de coupe relativement plus élevée peut être utilisée par rapport aux bois durs comme le chêne ou l'érable. Les bois tendres sont moins denses et offrent moins de résistance à la coupe, de sorte que l'outil peut éliminer le matériau plus efficacement à des vitesses plus élevées sans usure excessive. En revanche, les bois durs sont plus denses et nécessitent une vitesse de coupe plus faible pour éviter de surchauffer l'outil et provoquer une usure excessive.
Matériau à outils
Le matériau du moulin à extrémité de compression joue également un rôle important dans la détermination de la vitesse de coupe optimale. Les outils à plongeon en carbure peuvent généralement résister aux vitesses de coupe plus élevées que les outils à haute vitesse en acier (HSS). Le carbure a un point de fusion plus élevé et une meilleure résistance à la chaleur, ce qui lui permet de maintenir sa dureté et de couper les performances à des températures élevées. Par conséquent, lors de l'utilisation d'un moulin à fin de compression en carbure, une vitesse de coupe plus élevée peut être sélectionnée par rapport à un outil HSS.
Profondeur de la coupe et du taux d'alimentation
La profondeur de la coupe et du taux d'alimentation sont également interdépendantes avec la vitesse de coupe. Une plus grande profondeur de coupe et un taux d'alimentation plus élevé nécessitent généralement une vitesse de coupe plus faible pour maintenir un processus de coupe stable et empêcher une usure d'outil excessive. Inversement, une plus petite profondeur de coupe et un taux d'alimentation plus faible peut permettre une vitesse de coupe légèrement plus élevée.
Études de cas
Examinons quelques études de cas réelles pour illustrer l'effet de la vitesse de coupe sur la durée de vie de l'outil d'un moulin à bout de compression.
Cas 1: application du travail du bois
Un magasin de menuiserie utilisait un moulin à bout de compression pour les panneaux de chêne machine. Initialement, ils ont réglé la vitesse de coupe trop basse. Ils ont remarqué que l'outil devenait rapidement terne et que la finition de surface des panneaux était médiocre. Après avoir analysé la situation, ils ont augmenté la vitesse de coupe au niveau recommandé pour le chêne. En conséquence, la durée de vie de l'outil a augmenté de près de 30% et la finition de surface des panneaux s'est considérablement améliorée.
Cas 2: Usinage des matériaux composites
Dans une application d'usinage de matériau composite, un fabricant utilisait un moulin à fin de compression à une vitesse de coupe extrêmement élevée. L'outil se brise fréquemment et la qualité de la coupe était incohérente. En réduisant la vitesse de coupe à un niveau plus approprié en fonction des propriétés du matériau composite, la durée de vie de l'outil a augmenté de plus de 50% et la qualité des pièces usinées s'est améliorée.
D'autres facteurs affectant la durée de vie de l'outil en conjonction avec la vitesse de coupe
Il est important de noter que la vitesse de coupe n'agit pas seule pour déterminer la durée de vie de l'outil d'un moulin à bout de compression. D'autres facteurs tels que la géométrie des outils, l'utilisation du liquide de refroidissement et les propriétés des matériaux de la pièce interagissent également avec la vitesse de coupe.
Géométrie de l'outil
La géométrie du moulin à extrémité de compression, y compris le nombre de flûtes, l'angle d'hélice et l'angle de râteau, peut affecter la façon dont l'outil fonctionne à différentes vitesses de coupe. Par exemple, un outil avec un angle d'hélice plus élevé peut fournir une meilleure évacuation des puces à des vitesses de coupe plus élevées, ce qui peut aider à réduire la génération de chaleur et l'usure des outils.
Utilisation du liquide de refroidissement
L'utilisation d'un liquide de refroidissement peut considérablement améliorer la durée de vie de l'outil lorsqu'elle est utilisée en conjonction avec la vitesse de coupe appropriée. Le liquide de refroidissement aide à dissiper la chaleur, à réduire les frictions et à éliminer les copeaux. Cependant, le type de liquide de refroidissement et la méthode d'application doivent également être pris en compte. Par exemple, le liquide de refroidissement des inondations peut être plus efficace pour les opérations d'usinage à grande vitesse, tandis que le liquide de refroidissement MIST peut être suffisant pour les applications à basse vitesse.
Propriétés du matériau de la pièce
La dureté, la ténacité et la structure des grains du matériau de la pièce peuvent influencer la vitesse de coupe optimale et la durée de vie de l'outil. Par exemple, les matériaux avec une dureté élevée nécessitent des vitesses de coupe plus faibles pour éviter une usure excessive d'outils, tandis que les matériaux avec une structure fibreuse peuvent nécessiter une vitesse de coupe spécifique pour éviter la déchirure et améliorer la finition de surface.
Conclusion
En conclusion, la vitesse de coupe a un effet profond sur la durée de vie de l'outil d'un moulin à bout de compression. Les vitesses de coupe faibles et élevées peuvent entraîner une réduction de la durée de vie des outils en raison de facteurs tels que la formation de bords construite, la génération de chaleur excessive et l'augmentation des taux d'usure. Trouver la vitesse de coupe optimale en fonction du matériau de la pièce, du matériau à l'outil, de la profondeur de coupe et du taux d'alimentation est crucial pour maximiser la durée de vie des outils et réaliser des coupes de haute qualité.
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Références
- Kalpakjian, S., et Schmid, Sr (2009). Ingénierie et technologie de fabrication. Pearson Prentice Hall.
- Boothroyd, G., Dewhurst, P., et Knight, WA (2011). Conception de produits pour la fabrication et l'assemblage. CRC Press.
- Stephenson, DA et Agapiou, JS (2006). Théorie et pratique de la coupe des métaux. CRC Press.
