Comment identifier et réduire le broutage en usinage CNC ?
Qu'est-ce que le broutage en usinage ?
Le broutage en usinage, aussi connu sous le nom de chatter en anglais, est une vibration indésirable qui se produit lors de la coupe ou du perçage de pièces. C'est en fait un déséquilibre vibratoire où l'outil de travail et la pièce se déplacent de manière répétitive l'un par rapport à l'autre. Lorsque ces vibrations se produisent, elles ont pour effet de créer un bruit fort et une onde visible sur la surface de la pièce usinée.
Le broutage peut se manifester sous deux formes principales : la vibration en résonance et la vibration non résonnante.
La vibration non résonnante est souvent due à l'utilisation d'outils usés de manière inégale sur les pièces à usiner. Elle est constante tout au long du cycle d'usinage et est généralement facile à examiner.
La vibration en résonance, en revanche, se produit à des étapes spécifiques du trajet de l'outil, comme lors de l'usinage de coins concaves.
Exemples de techniques d'usinage ou configurations de machines sujettes au broutage
Par exemple, les machines avec des configurations d'usinage à grande vitesse ou à haute fréquence sont souvent plus sujettes au broutage. Les opérations d'usinage qui impliquent de grands déplacements de l'outil de coupe, comme le fraisage en bout ou le tournage de longues pièces, peuvent également être particulièrement vulnérables au broutage.
Détails sur les types de matériaux susceptibles de causer du broutage
Certains matériaux, en raison de leurs propriétés physiques, sont plus susceptibles de causer du broutage lors de l'usinage. Par exemple, les matériaux plus durs comme l'acier inoxydable ou le titane peuvent générer plus de vibrations lors de l'usinage que des matériaux plus mous comme l'aluminium. De plus, les matériaux qui ont une grande variabilité dans leur dureté ou leur texture (structure granulaire irrégulière ou des inclusions), comme certains composites, peuvent également provoquer des vibrations inégales et donc augmenter le risque de broutage.
Les différents types de broutage en usinage
Il existe deux types majeurs de broutage en usinage CNC que vous pouvez rencontrer. Il s'agit du broutage de l'outil et du broutage de la pièce à usiner.
Le broutage de l'outil
De manière générale, les fraises CNC vibrent lors des opérations de coupe. Ces vibrations se transmettent à la pièce à usiner, ce qui peut engendrer un glissement entre l'outil et la pièce, amplifiant ainsi le broutage.
Le broutage de la pièce à usiner
Il arrive que la pièce à usiner, mal fixée sur la table de travail de la machine, génère des décalages et vibrations. Par conséquent, la paroi mince de la pièce peut commencer à vibrer, transférant ces vibrations à l'outil de coupe.
Les conséquences du broutage en usinage
Si le broutage n'est pas maîtrisé, il peut entraîner divers effets préjudiciables. Il réduit l'efficacité de l'usinage, diminue la durée de vie de l'outil et de la machine, entraîne une mauvaise finition de surface et une précision dimensionnelle réduite.
Réduction de la durée de vie de l'outil
Les outils de coupe ne peuvent pas résister aux impacts vibratoires du broutage. Ces chocs peuvent ébrécher et émousser l'outil de coupe, dégradant la qualité de surface des pièces coupées et réduisant ainsi la durée de vie de l'outil.
Réduction de la durée de vie de la machine
Le broutage met les composants de la machine sous une tension excessive, qui, si elle n'est pas contrôlée, peut réduire l'efficacité de l'usinage et entraîner des temps d'arrêt.
Mauvaise finition de surface
Le broutage en usinage peut affecter les propriétés esthétiques de la pièce à usiner et, dans des situations extrêmes, diminuer ses tolérances. Le broutage entraîne une onde visible à la surface de la pièce, compromettant ainsi sa qualité et sa durabilité.
Précision dimensionnelle réduite
Lorsqu'un outil de coupe broute pendant l'usinage CNC, il dévie de sa trajectoire initiale, définie par la commande numérique par ordinateur (CNC). Cette déviation peut entraîner des pièces mal ajustées, trop serrées, trop longues, trop courtes ou trop lâches en raison de dimensions inexactes.
Comment éviter ou minimiser le broutage en usinage ?
Il existe plusieurs méthodes pour minimiser le broutage lors des opérations d'usinage et garantir que les pièces à usiner et les outils de coupe sont en bon état. Voici quelques-unes de ces étapes sur la manière de réduire le broutage lors de l'usinage CNC :
Optimisation de la stratégie d'usinage
L'un des meilleurs moyens de réduire le broutage est d'obtenir une trajectoire d'outil à engagement régulier. Vous pouvez par exemple réduire la profondeur de la coupe. Aussi, réfléchissez à la configuration de la broche. Par exemple, si le broutage en résonance est la cause de la vibration d'usinage, augmentez ou réduisez les tours par minute (RPM) de la machine de 5 %, cela réduira les vibrations de résonance qui se produisent.
Adoptez le bon support de travail
Un porte-outil avec contact de face et de tige assure une rigidité maximale pendant l'usinage. Cela signifie que la qualité de surface des composants n'est pas compromise à bas RPM. De plus, il est essentiel de vérifier si le dispositif de serrage applique une pression adéquate sur la pièce à usiner pour la maintenir fermement en place.
Utilisez l'outil de coupe approprié
L'utilisation de l'outil de coupe approprié contribue à éviter les vibrations d'usinage. Certains outils de coupe génèrent plus de vibrations que d'autres. Cependant, l'utilisation d'outils plus courts et de plus grand diamètre peut aider à réduire ces vibrations.
Plus de détails sur comment les logiciels CAM peuvent aider à réduire le broutage
Les logiciels CAM modernes disposent de fonctionnalités qui peuvent aider à réduire le broutage. Par exemple, ils peuvent optimiser les trajets des outils pour réduire les variations de charge sur l'outil, minimisant ainsi les vibrations. Certains logiciels CAM permettent également de simuler l'usinage pour détecter les problèmes de broutage avant même que l'usinage ne commence.
Déterminez le chemin d'outil idéal
Si vous exercez la force de coupe dans la même direction que la direction de serrage, cela peut réduire le broutage des pièces courbées.
Réglage et entretien de la machine
Le réglage et l'entretien de la machine jouent un rôle crucial dans la minimisation du broutage qui se produit lors de l'usinage. Il est essentiel d'installer votre machine CNC sur un sol en béton sans fissures, déformations ou discontinuités.
Avancées technologiques contre le broutage : Dernières recherches et informations
Les progrès de la technologie et de la recherche offrent de nouvelles solutions pour minimiser le broutage en usinage CNC. L'objectif est d'améliorer l'efficacité et la précision de la fabrication, tout en réduisant les coûts et les temps d'arrêt.
Modélisation et simulation du broutage
Des efforts significatifs sont consacrés à la modélisation du broutage en usinage CNC. Par exemple, une entreprise technologique innovante, MechProTech, a récemment lancé un projet ambitieux pour développer un modèle mathématique capable de prédire le broutage en fonction de divers paramètres d'usinage. Ce modèle, lorsqu'il sera intégré dans des logiciels de simulation d'usinage, permettra aux entreprises de tester différentes configurations d'usinage avant de procéder à la production réelle. Cela pourrait aider à identifier et à éviter les configurations susceptibles de provoquer du broutage.
Fabrication additive pour minimiser le broutage
La fabrication additive, plus communément connue sous le nom d'impression 3D, offre également des applications prometteuses pour réduire le broutage. En modifiant la conception des outils de coupe ou des pièces à usiner pour inclure des caractéristiques d'amortissement des vibrations, il est possible de réduire le risque de broutage. Plusieurs entreprises, comme AddiTech Solutions, sont déjà en train d'explorer ces possibilités.
Solutions d'automatisation pour contrôler le broutage
Dans le même temps, de nombreuses entreprises s'orientent vers des solutions d'automatisation pour lutter contre le broutage. Des entreprises travaillent sur une solution de contrôle de la vitesse de la broche en temps réel, qui ajuste automatiquement la vitesse de rotation pour minimiser les vibrations. L'application de cette technologie pourrait conduire à une réduction significative du broutage en usinage CNC.
En somme, l'usinage CNC est un processus complexe qui nécessite une connaissance approfondie des machines, des outils et des matériaux. Le broutage en usinage, s'il n'est pas maîtrisé, peut entraîner une réduction de l'efficacité de l'usinage, une diminution de la durée de vie de l'outil et de la machine, et affecter la finition de surface ainsi que la précision dimensionnelle des pièces produites. Cependant, en prenant les mesures appropriées, il est possible de minimiser le broutage et de maintenir un processus d'usinage CNC efficace et précis.
Qu'est-ce que les marques de broutage en usinage ?
Les marques de broutage sont des défauts de surface irréguliers laissés par une roue qui est en décalage lors du meulage, ou une marque régulière formée lors du tournage d'une longue pièce sur un tour à cause des vibrations de l'usinage.
Qu'est-ce qui provoque le broutage dans les opérations d'usinage ?
Les forces de coupe créées pendant la coupe augmenteront significativement si votre outil de machine présente une usure excessive. Une force de coupe accrue provoque généralement du broutage lors de la coupe d'un substrat rigide.
Comment puis-je identifier le broutage en usinage ?
Le broutage des machines CNC est généralement audible. Par conséquent, un opérateur de machine expérimenté peut identifier avec succès quand le broutage se produit en utilisant son son distinctif. De plus, le broutage en usinage laisse des marques de vague visibles à la surface de la pièce usinée.