Les outils de fraisage, en tant que l'un des outils de coupe essentiels dans la fabrication, sont largement utilisés dans des industries telles que l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de moules, l'électronique et la mécanique générale. Ils permettent des processus de coupe efficaces, y compris le fraisage de face, le fraisage de rainures, la coupe de profils et l'usinage de surfaces complexes. Le choix approprié de la géométrie de l'outil de fraisage améliore non seulement l'efficacité de l'usinage, mais améliore également de manière significative la qualité de la surface de la pièce usinée, prolonge la durée de vie de l'outil et réduit les coûts de production.
Les paramètres géométriques des outils de fraisage, principalement l'angle d'hélice, le nombre de tranchants et la géométrie des cannelures, déterminent directement des indicateurs de performance critiques tels que la formation de copeaux, la capacité d'évacuation des copeaux, les forces de coupe et la génération de chaleur pendant l'usinage. Une conception géométrique appropriée équilibre efficacement la résistance de l'outil et la performance de coupe, améliorant ainsi la stabilité et la qualité de l'usinage.
Les outils de fraisage sont des outils de coupe rotatifs avec plusieurs arêtes de coupe, conçus pour être utilisés sur des machines de fraisage ou des centres d'usinage pour traiter divers matériaux. Selon leur application et leur structure, les outils de fraisage peuvent être classés en fraises à bout, fraises à face, fraises à boules, fraises à rainures et fraises planes.
Matériaux des outils : Les matériaux courants comprennent l'acier rapide (HSS), le carbure, la céramique et le nitrure de bore cubique (CBN). Le choix du matériau dépend du matériau de la pièce et des conditions de coupe.
Arêtes de coupe : La netteté de l'arête de coupe affecte directement la force de coupe et la qualité de la surface.
Revêtements : Les revêtements tels que TiAlN, TiCN, etc., améliorent la résistance à l'usure et la stabilité thermique de l'outil.
Le fraisage est un processus de coupe à plusieurs arêtes où l'outil rotatif et le mouvement d'alimentation de la pièce se combinent pour enlever le matériau. Chaque arête de coupe engage de manière intermittente la pièce pour créer des copeaux et les enlever.
Les paramètres géométriques décrivent la forme et la structure de l'outil. Ces paramètres, y compris l'angle d'hélice, le nombre d'arêtes de coupe et la géométrie des cannelures, affectent directement le comportement mécanique et thermique pendant le processus de coupe.
L'angle d'hélice est l'angle formé entre la cannelure de l'outil et l'axe de l'outil. Il influence la fluidité de l'entrée de l'outil dans le matériau, la direction d'évacuation des copeaux et la stabilité de l'usinage.
Distribution de la force de coupe : Un angle d'hélice plus grand aide à répartir la force de coupe, réduisant ainsi les vibrations et améliorant la finition de surface.
Capacité d'évacuation des copeaux : Un angle d'hélice plus élevé aide à évacuer plus facilement les copeaux, le rendant adapté pour usiner des matériaux collants.
Résistance et rigidité de l'outil : Un angle d'hélice plus faible offre une plus grande résistance de l'outil, adapté pour la coupe de matériaux en conditions difficiles.
Angle d'hélice faible (15°-25°) : Adapté pour les matériaux durs et l'usinage grossier, offrant une résistance plus élevée de l'outil.
Angle d'hélice moyen (30°-40°) : Adapté pour des applications générales, équilibrant évacuation des copeaux et résistance de l'outil.
Angle d'hélice élevé (45° et plus) : Adapté pour l'usinage haute vitesse de matériaux tels que les alliages d'aluminium et l'acier inoxydable, améliorant la finition de surface.
Le nombre d'arêtes de coupe fait référence au nombre d'arêtes de coupe actives sur l'outil. Les types courants incluent les outils à une arête, à deux arêtes et à plusieurs arêtes.
Outils à une arête et à deux arêtes : Ils offrent un grand espace pour les copeaux, adaptés aux matériaux tendres, et génèrent des forces de coupe plus faibles, idéaux pour la coupe à grande vitesse.
Outils à plusieurs arêtes (3 ou plus) : Augmentent la vitesse d'avance et l'efficacité de l'usinage, mais nécessitent une prise en compte soignée de l'espace pour l'évacuation des copeaux.
Stabilité de coupe : Plus d'arêtes de coupe réduisent les vibrations de l'outil et améliorent la qualité de la surface.
Outils à 2 arêtes : Adaptés pour l'usinage de l'aluminium et d'autres matériaux tendres.
Outils à 3 arêtes : Adaptés pour des applications polyvalentes, offrant un équilibre entre l'évacuation des copeaux et la rigidité.
Outils à 4 arêtes et à plusieurs arêtes : Adaptés pour les matériaux durs et l'usinage de haute précision, améliorant l'efficacité de l'usinage.
La géométrie des cannelures fait référence à la forme des rainures sur le corps de l'outil, conçues pour faciliter l'évacuation des copeaux et la distribution du liquide de refroidissement. Les types courants de cannelures incluent les cannelures droites, les cannelures spirales et les cannelures internes pour le liquide de refroidissement.
Cannelure droite : Offre une stabilité de coupe, idéale pour les matériaux fragiles.
Cannelure spirale : Améliore l'évacuation des copeaux, adaptée aux matériaux ductiles.
Cannelure interne pour liquide de refroidissement : Apporte directement le liquide de refroidissement à la zone de coupe, améliorant le contrôle de la température pendant l'usinage.
Outils à cannelures droites : Couramment utilisés pour l'usinage de fonte et de matériaux fragiles.
Outils à cannelures spirales hautes : Adaptés pour les métaux non ferreux et la coupe à grande vitesse.
Outils à cannelures internes pour liquide de refroidissement : Idéaux pour l'usinage de trous profonds et les matériaux difficiles à usiner.
Angle d'hélice et arêtes de coupe : Des angles d'hélice élevés combinés à moins d'arêtes de coupe favorisent l'évacuation des copeaux ; des angles d'hélice faibles avec plus d'arêtes de coupe sont idéaux pour les matériaux durs.
Arêtes de coupe et géométrie des cannelures : Plus d'arêtes de coupe nécessitent une conception optimisée des cannelures pour assurer une évacuation adéquate des copeaux.
Angle d'hélice et géométrie des cannelures : Des angles d'hélice élevés se marient mieux avec des cannelures spirales pour une évacuation optimale des copeaux et un meilleur refroidissement.
Sélectionnez l'angle d'hélice et les arêtes de coupe appropriés en fonction du matériau à usiner.
Prenez en compte les exigences de finition de surface et les vitesses de coupe lors du choix de la géométrie des cannelures.
Optimisez les paramètres géométriques en fonction de la rigidité de l'équipement de traitement et des conditions d'avance.
Pour l'usinage de trous profonds, privilégiez les cannelures internes pour le liquide de refroidissement et les arêtes de coupe appropriées pour assurer une évacuation fluide des copeaux.
Une compréhension approfondie et une application correcte de l'angle d'hélice, des arêtes de coupe et de la géométrie des cannelures permettent d'améliorer de manière significative l'efficacité du fraisage, la qualité de la surface, la durée de vie des outils et la réduction globale des coûts. La sélection et l'optimisation appropriées de ces paramètres nécessitent une prise en compte globale des conditions de traitement, des caractéristiques des matériaux et des capacités de l'équipement pour obtenir des résultats d'usinage optimaux.
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