5 facteurs pour une haute

Les fraises en bout Sandvik Coromant CoroMill Plura HFS sont développées pour les aciers et les aciers inoxydables, mais elles peuvent également améliorer la productivité dans les matériaux difficiles à usiner tels que les superalliages résistants à la chaleur et le titane. Sandvik Coromant

Le taux d'enlèvement de matière (MRR) mesure la quantité de métal retirée d'un composant sur une période de temps donnée. Dans les opérations de fraisage, il peut être calculé en multipliant la profondeur de coupe radiale (RDOC) par la profondeur de coupe axiale (ADOC) par la vitesse d'avance. Un MRR accru, même légèrement, peut entraîner des gains d'efficacité significatifs pour tout atelier qui cherche à produire plus de composants en peu de temps. En augmentant le MRR, les ateliers sont en mesure de réduire le temps de cycle et d'étendre la durée de vie de l'outil, ce qui réduit efficacement le coût par pièce et maximise les marges bénéficiaires.

Le fraisage à haute efficacité (HEM) est une stratégie d'ébauche qui peut être utilisée pour aider à augmenter le MRR d'une machine car il combine un RDOC inférieur et un ADOC supérieur, offrant une usure constante sur l'arête de coupe, générant moins de chaleur et permettant une vitesse accrue.

HEM diffère du fraisage traditionnel de deux manières distinctes. Il permet un angle d'engagement contrôlé ou constant et un amincissement radial des copeaux.

« Le fraisage traditionnel ou mécanique fonctionne en utilisant tout le diamètre de l'outil », a déclaré Brian MacNeil, spécialiste des produits de fraisage et des applications, Sandvik Coromant, Mississauga, Ont. "Cela signifie qu'il y a un engagement important de l'outil, ce qui limite souvent la profondeur de coupe. Avec une fraise en carbure monobloc ou une fraise indexable, toute la longueur du carbure, qui est très coûteuse, n'est jamais utilisée. D'autre part, le HEM ou le fraisage latéral à grande avance (HFSM) utilise toute la longueur de l'outil à un engagement très faible. Cela permet d'utiliser tout le carbure ainsi qu'un amincissement radial des copeaux."

La réduction de l'engagement aide à éliminer la chaleur du processus, ce qui permet une coupe à grande vitesse. Dans les matériaux résistants à la chaleur, il aide à prolonger la durée de vie de l'outil car il y a moins de chaleur à gérer pour l'outil.

"Le HEM est généralement plus productif et nécessite moins d'énergie que les types de parcours d'outils de la vieille école", a déclaré MacNeil.

Voici cinq façons de vous assurer que HEM convient à votre boutique.

« HEM a certainement sa place, mais il est important de comprendre comment cela va fonctionner », a déclaré Jake Rutherford, ingénieur R&D, Kyocera SGS Precision Tools, Cuyahoga Falls, Ohio. "Ce n'est pas une solution unique à tous les problèmes. Vous devez examiner l'application dans son ensemble pour vous assurer qu'il s'agit de l'option la meilleure et la plus efficace."

Une façon de déterminer si HEM a du sens pour l'application consiste à effectuer des tests. De nombreux fabricants d'outils de coupe effectueront des tests en interne pour aider les clients à comprendre le processus et à voir exactement comment cela fonctionnerait dans l'atelier.

« Nous pouvons tester différents types de trajectoires d'outils et de stratégies en fonction de l'objectif visé », a déclaré Jacob (Pete) Rak, ingénieur d'applications, Kyocera SGS Precision Tools. "En fin de compte, quel est votre objectif ? Si le temps de cycle est une préoccupation, ce qui est souvent le cas, alors HEM est une bonne stratégie. Sinon, cela ne vaut peut-être pas la peine d'investir dans tout ce qui est nécessaire pour cela."

La fraise en bout haute efficacité à sept dents Kyocera SGS H-Carb est spécialisée dans les applications d'usinage trochoïdal axial profond et à grande vitesse. La conception spécialisée du noyau et de la flûte améliore la rigidité et le flux de copeaux tout en réduisant la déflexion. Outils de précision Kyocera SGS

Lorsque les magasins commencent à utiliser HEM, un test de vitesse peut les aider à mieux comprendre le processus. À l'aide d'un outil et d'un programme spécifiques, le test peut aider à déterminer les limites de la machine et le point où elle pourrait induire des vibrations.

"Connaître les limites de la machine et les tester avant de commencer à utiliser ces stratégies est très important", a déclaré MacNeil. "Les ateliers veulent simplement intervenir et ne pas s'en soucier, mais la planification préalable peut être essentielle au succès, en particulier pour les opérations d'extinction des feux."

HEM est, pour la plupart, un type particulier de parcours d'outil et est basé sur un style de fraisage trochoïdal. Il facilite l'entrée et la sortie de la coupe. Un parcours d'outil traditionnel fournit une étape plus standard dans le matériau, qui a tendance à être plus abrupte et plus dure pour l'outil. Un parcours d'outil HEM est plus graduel et peut utiliser plus de cannelures dans l'outil car il élimine la surcharge des cannelures avec du matériau.

"Le bon logiciel de FAO est l'une des premières choses nécessaires pour que HEM réussisse", a déclaré MacNeil. "La plupart des systèmes sont désormais capables de générer ces parcours d'outils à engagement constant. Certains ateliers qui ne disposent pas de cette technologie devraient l'acheter. Mais vous devez absolument disposer d'un logiciel de FAO capable d'appliquer un engagement constant, car si vous commencez à le surcharger dans certaines sections, il a tendance à induire des vibrations, ce qui peut ébrécher le carbure et laisser de mauvaises finitions sur la pièce."

Par exemple, si le logiciel de FAO a été invité à utiliser 8 % du diamètre de l'outil, il est important qu'il reste toujours à 8 %. Cela aidera à empêcher l'outil de sortir et d'entrer dans la coupe tout le temps. Un logiciel qui maintient l'outil engagé est nécessaire.

"De nombreux logiciels de FAO intègrent désormais une sorte de parcours d'outil HEM", a déclaré Rutherford. "C'est juste une question de sélection. Lorsque vous choisissez ce parcours d'outil, il ne doit pas nécessairement s'agir d'un outil à plus grand nombre de dents, mais pour utiliser la longueur et les vitesses d'avance des dents, un outil à plus grand nombre de dents est souvent la meilleure option pour en récolter les bénéfices."

Un défi avec HEM est que certains ateliers essaieront d'effectuer un fraisage latéral à grande avance à des avances extrêmes sur des machines qui ne sont pas capables de le faire.

"Si le contrôle informatique ne peut pas lire tout le code, il aura tendance à s'enliser et à commencer à s'arrêter", a déclaré MacNeil. "Ce processus nécessite des mouvements de coupe continus - une fois que vous commencez à déplacer l'outil, vous ne voulez plus jamais qu'il s'arrête, si possible. Si le contrôle ne peut pas suivre, vous verrez des problèmes dans votre pièce, l'écaillage de l'outil et anéantir tout l'intérêt du processus. "

La machine-outil doit avoir des capacités d'anticipation suffisantes ; sans cela, il secouera ou sautera d'un endroit, lira quelques lignes de code, puis passera au suivant.

"Cela mettra beaucoup plus de charge sur l'outil et détruira tout gain de temps de cycle", a déclaré Rutherford. "Vous pouvez programmer 500 IPM, mais si votre machine ne peut pas lire autant de lignes de code ou n'est pas capable d'atteindre cette vitesse dans ce court espace entre les lignes du code, elle ne pourra pas atteindre les 500 IPM complets. Avant de vous lancer dans HEM, assurez-vous que la machine dispose de toutes les capacités nécessaires pour faire le travail."

Certaines fraises en bout en carbure monobloc, comme CoroMill Plura Gannet de Sandvik Coromant, ont des géométries spécialement conçues pour plonger la matière dans des rainures profondes et étroites. Sandvik Coromant

Plus les taux d'enlèvement de copeaux sont élevés, plus la tenue d'outil devient importante.

"Si vous ne tenez pas correctement l'outil ou si vous n'utilisez pas de porte-outils peu coûteux, tels que des pinces ER, les forces de coupe hélicoïdales et axiales peuvent en fait aspirer les outils directement hors du support", a déclaré MacNeil. "Choisissez quelque chose comme un mandrin hydraulique ou un porte-outil thermorétractable, mais les porte-outils Weldon sont toujours très efficaces. Cependant, avec les mandrins hydrauliques et le thermorétractable, vous obtenez un faux-rond très faible sur l'outil lui-même, mais si vous laissez l'outil commencer à se déplacer, il laissera des finitions de surface médiocres. Essentiellement, cela entraînerait l'utilisation de seulement la moitié des goujures de l'outil lorsqu'il est épuisé. Cela doublera la charge de copeaux. "

Il est important de tester pour s'assurer que le porte-outil fournit un faux-rond précis et précis, qui est faible. HEM est particulièrement sensible à un faux-rond élevé. En raison de la combinaison d'un nombre de flûtes plus élevé et d'une longueur de coupe plus longue, ce processus accentue tout faux-rond à l'extrémité de la flûte.

"Essentiellement, cela signifierait qu'une flûte fait beaucoup plus de travail qu'une autre flûte", a déclaré Rutherford. "Il y a beaucoup moins de marge d'erreur qu'avec une fraise en bout à trois ou quatre dents qui prend une charge de copeaux plus lourde, et l'espace de copeaux réduit réduit encore plus cette marge d'erreur."

Les trajectoires d'outil créées pour HEM ne sont efficaces que si l'outil correct est utilisé. Sans un outil conçu pour la HEM, les bénéfices attendus peuvent ne pas être réalisés.

"Pour vraiment optimiser le processus, effectuez des coupes profondes avec une grande longueur de flûte", a déclaré Rak. "Vous verrez généralement une longueur de goujure plus longue que les outils standard. Un brise-copeaux aidera également à briser les copeaux longs afin qu'ils soient facilement évacués hors de la zone de coupe. Un outil à grand nombre de goujures sera plus rigide, ce qui est important pour prendre ces coupes profondes et utiliser le parcours d'outil HEM pour des taux d'enlèvement élevés."

La plupart des entreprises d'outillage ont des outils de coupe conçus spécifiquement pour cette application et sont généralement dans la gamme 4 à 5xD, qui ont tendance à avoir des noyaux coniques. Un noyau à diamètre unique jusqu'en bas a tendance à être plus faible qu'un noyau conique et n'offre pas la même capacité d'évacuation des copeaux.

"Les outils conçus avec des hélices de flûte variées sont une autre façon d'assurer une coupe en douceur", a déclaré Mac-Neil. "Sur un outil à quatre cannelures, les première et troisième cannelures seraient à 37 degrés tandis que les deuxième et quatrième cannelures seraient à 40 degrés. Des hélices variées créent une légère pause d'une cannelure à l'autre, et cet écart empêchera souvent les harmoniques de se développer. Les outils avec des méplats cylindriques et des caractéristiques derrière le tranchant aident à stabiliser la coupe à des taux d'enlèvement de métal aussi élevés."

Michael Bitner, directeur, produits et applications, fraisage, Dapra Milling Solutions, Bloomfield, Conn., explique comment la rampe à grande avance peut aider à augmenter les taux d'enlèvement de matière.

CM:Qu'est-ce que le ramping à grande avance et comment fonctionne-t-il ?

Michael Bitner de Dapra Milling Solutions explique comment la rampe à grande avance peut aider à augmenter les taux d'enlèvement de matière. Solutions de fraisage Dapra

mordant : Le ramping à grande avance consiste à programmer une fraise à grande avance dans un mouvement de ramping constant pendant le fraisage de profil d'une forme interne ou externe. Généralement, la fraise mesure un peu plus de la moitié de la plus petite largeur de l'ouverture interne en cours d'usinage, ou est plus grande que la largeur de coupe pour une forme externe en cours de fraisage de contour. En exécutant une rampe constante pendant le fraisage d'une poche ou d'un contour, l'outil pénètre dans le matériau par le haut et ne quitte pas la coupe jusqu'à ce qu'il atteigne la profondeur finale. Cela élimine les mouvements d'entrée et de sortie, en maintenant la pression de l'outil constante.

CM:Quelles sont les conditions requises pour que cela soit efficace ?

mordant : Le logiciel de FAO doit être capable de générer une routine de profil de rampe par rapport à un programme de fraisage de contour 2D traditionnel. La profondeur de la rampe peut généralement être spécifiée soit avec une profondeur par passage autour du contour, soit via la spécification d'un angle de rampe.

CM:Quels sont les avantages et les défis du ramping à grande avance ?

mordant :Les avantages incluent ce qui suit :

Les défis incluent les suivants :

CM:Quelles meilleures pratiques les magasins devraient-ils adopter ?

mordant : Pour les cavités internes, utilisez un outil légèrement supérieur à la moitié de la largeur de la dimension la plus étroite de l'ouverture à usiner. Pour les poches trop grandes pour être usinées en un seul passage, décaler le profil pour créer une poche interne plus petite à usiner, puis sortir pour usiner la poche extérieure.

Pour le travail de contour externe, assurez-vous simplement que la fraise est plus grande que la largeur de coupe la plus large (WOC) afin que tout le matériau soit enlevé à chaque passage.

Dans les deux cas, faites fonctionner la fraise avec des paramètres normaux d'avance élevée, en vous assurant de maintenir la profondeur de passe tout en rampant dans la plaquette maximum. Pour cette raison, il est généralement conseillé de spécifier une profondeur pour la rampe plutôt que de spécifier un angle de rampe.

CM:Quelles idées fausses ou erreurs entourent cette technologie ?

mordant : Si ce type de programmation n'a pas été utilisé par le client auparavant, veillez à ne pas confondre la rampe constante avec une entrée de rampe. Une entrée en rampe accélère simplement jusqu'à la profondeur de coupe programmée et termine la passe à ce niveau Z. Une routine de rampe à grande avance correctement programmée effectuera une rampe constante du début à la fin, autre qu'une passe à plat une fois la profondeur finale atteinte.

L'autre erreur principale est de sous-estimer la quantité de volume d'air nécessaire pour évacuer les copeaux de manière adéquate. Les copeaux sont produits à un rythme extrême, et le fait de ne pas fournir une pression d'air suffisante (et plusieurs conduites d'air) peut entraîner une recoupe des copeaux ou un tassement des copeaux, ce qui peut entraîner la rupture de la plaquette ou des dommages à l'outil. Une grande productivité s'accompagne d'exigences accrues en matière d'élimination des copeaux.

La rédactrice adjointe Lindsay Luminoso peut être jointe à [email protected].

Solutions de fraisage Dapra, www.dapra.com

Outils de précision Kyocera SGS, www.kyocera-sgstool.com

Sandvik Coromant, www.sandvik.coromant.com