Les tours à commande numérique jouent un rôle de plus en plus important dans le secteur de la fabrication. Pour garantir la qualité des pièces tournées, les outils de tournage doivent être adaptés pour répondre aux exigences de haute efficacité, de haute vitesse et de haute automatisation. Voir aussi : Cet article donne une vue d'ensemble des outils de tour CNC en abordant les différents types d'outils et la façon dont [...]
Les tours à commande numérique jouent un rôle de plus en plus important dans le secteur de la fabrication. Pour garantir la qualité des pièces tournées, les outils de tournage doivent être adaptés pour répondre aux exigences d'efficacité, de vitesse et d'automatisation élevées.
Voir aussi
Cet article présente une vue d'ensemble des outils de tour CNC en discutant des différents types d'outils et de la manière de sélectionner les outils appropriés.
L'utilisation généralisée des tours CNC dans la production a fait de la formation d'une ligne de production quantitative et du développement de la programmation CNC un aspect crucial du traitement CNC.
Au cours du processus de programmation NC, il est nécessaire de choisir les outils et de déterminer les paramètres de coupe en temps réel par le biais d'une interaction homme-machine.
Par conséquent, les programmeurs doivent connaître les méthodes de sélection des outils de coupe et les principes de détermination des paramètres de coupe afin de garantir la qualité et l'efficacité des pièces traitées. Cela permet de maximiser les avantages de l'utilisation des tours CNC et d'améliorer l'efficacité économique et le niveau de production de l'entreprise.
Il existe une grande variété d'outils de tour CNC, chacun ayant des fonctions différentes. La sélection de l'outil adéquat en fonction des différentes conditions de traitement est une étape essentielle de la compilation des programmes. Il est donc nécessaire d'avoir une connaissance de base des types et des caractéristiques des outils de tour.
Les outils utilisés sur les tours CNC comprennent des outils circulaires externes, des forets, des outils d'alésage, des outils de tronçonnage, des outils de traitement des filets, etc.
Les outils de tournage, les outils d'alésage, les outils de tronçonnage et les outils de filetage utilisés dans les tours CNC sont divisés en deux catégories : les outils intégraux et les outils fixés sur la machine. En dehors des tours CNC économiques, le type d'outils de tournage indexables serrés sur machine est aujourd'hui largement utilisé.
Les paramètres géométriques des outils de tournage indexables utilisés dans les tours à commande numérique sont formés par la combinaison de la forme de la structure de la lame et de l'orientation de la fente de la lame sur le corps de l'outil.
Par rapport aux tours généraux, il n'y a généralement pas de différence essentielle, et leur structure de base et leurs caractéristiques fonctionnelles sont les mêmes.
Toutefois, les procédures de traitement des tours à commande numérique sont exécutées automatiquement, de sorte que les exigences relatives aux outils de tournage indexables sont différentes de celles des outils utilisés sur les tours généraux. Les exigences et caractéristiques spécifiques sont présentées dans le tableau suivant.
Tableau 2-2 Caractéristiques des outils de tournage indexables
| Exigences | Caractéristiques | Objectif |
| Haute précision | Utiliser des lames de coupe de niveau de précision M ou supérieur ; Utiliser plus souvent des porte-outils de précision ; Porte-outils préréglés avec dispositifs de micro-réglage à l'extérieur de la machine. | Assurer la répétabilité du positionnement de la lame, faciliter le réglage des coordonnées et garantir la précision de la position de la pointe de l'outil. |
| Haute fiabilité | Utilisez des outils de tournage avec des types de rainures brise-copeaux très fiables ou avec des plates-formes brise-copeaux et des brise-copeaux ; Employer des outils de tournage structurellement fiables, en utilisant des matériaux composites. serrage et d'autres structures avec un serrage fiable. | Les bris de copeaux doit être stable, sans désordre ni copeaux en forme de ruban ; elle doit permettre le déplacement et le repositionnement rapides du porte-outil, et il ne doit pas y avoir de desserrage pendant toute la durée du processus de coupe automatique. |
| Changement d'outil rapide | Adopter un outil de tournage système ; Utilisation d'un porte-outil à changement rapide. | Remplacez rapidement les différents types de composants de coupe pour réaliser une large gamme de processus de coupe, améliorant ainsi l'efficacité de la production. |
| Matériau de la lame | Les lames revêtues sont couramment utilisées. | Respecter les exigences en matière de rythme de production et améliorer l'efficacité de la transformation. |
| Section de la tige | De nombreux porte-outils utilisent des tiges carrées, mais en raison de différences significatives dans les structures des systèmes de porte-outils, certains nécessitent l'utilisation de tiges spécialisées. | La tige de l'outil s'adapte au système de porte-outils. |
Les outils de tournage indexables peuvent être classés, en fonction de leur utilisation, en outils de tournage de cercle extérieur, outils de tournage de profilage, outils de tournage de face frontale, outils de tournage de cercle intérieur, groove les outils de tournage, les outils de tournage pour le tronçonnage et les outils de tournage pour le filetage, comme indiqué dans le tableau 2-3.
Tableau 2-3 Types d'outils de tournage indexables
| Type | Angle de coupe principal | Machines-outils applicables : |
| Outil de tournage externe | 900、500、600、750、450 | Tour conventionnel et tour CNC, |
| Outil de tournage de profilés | 930、107.50 | Tour à profil et tour CNC, |
| Outil de tournage de la face frontale | 900、450、750 | Tour conventionnel et tour CNC, |
| Outil de tournage interne | 450、600、750、900、910、930、950、107.50 | Tour conventionnel et tour CNC, |
| Outil de séparation | Tour conventionnel et tour CNC, | |
| Fil Outil de coupe | Tour conventionnel et tour CNC, | |
| Outil de rainurage | Tour conventionnel et tour CNC. |
① Type de levier :
Comme le montre la figure 2-16, elle est composée d'un levier, d'une vis, d'une cale, d'une goupille de calage et d'une plaquette de coupe. Cette méthode repose sur la force exercée par le levier sur la vis pour serrer la plaquette de coupe.
Il convient à tous les types d'angles de coupe positifs et négatifs, avec un angle de coupe effectif compris entre -60° et +180°. Les copeaux peuvent s'écouler sans obstruction et la chaleur de coupe n'affecte pas le trou de vis et le levier. Les deux parois de la fente offrent un support solide à la plaquette de coupe et garantissent la précision de l'indexation.
② Type de cale :
Comme le montre la figure 2-17, elle se compose d'une vis de serrage, d'une cale, d'un axe, d'une cale et d'une plaquette de coupe. Cette méthode repose sur la force de compression entre la goupille et la cale pour fixer la plaquette de coupe.
Il convient à tous les types d'angles de coupe négatifs, avec un angle de coupe effectif compris entre -60° et +180°. Il n'y a pas de parois de fente des deux côtés, ce qui convient à la coupe de profil ou à l'opération inverse avec dégagement.
③ Type de serrage par coin :
Comme le montre la figure 2-18, elle est composée d'une vis de serrage, d'une cale, d'un axe, d'une cale de pression et d'une plaquette de coupe. Cette méthode repose sur la force descendante de la goupille et de la cale pour serrer la plaquette de coupe.
Il présente les mêmes caractéristiques que le modèle à coins, mais le flux des copeaux n'est pas aussi régulier que celui du modèle à coins.
Il existe également d'autres types de pressage, tels que le pressage de boulons, le pressage de trous et le pressage supérieur.
La qualité de la performance de coupe des matériaux d'outillage affecte directement la productivité des opérations de coupe et la qualité de la surface usinée.
L'apparition de nouveaux matériaux pour les outils permet souvent d'améliorer considérablement la productivité, devenant ainsi la clé du traitement de certains matériaux difficiles à usiner, et incitant au développement et à la modernisation des machines-outils.
(1) Exigences relatives au matériau des parties coupantes de l'outil
Pendant découpe des métauxLa partie coupante de l'outil est soumise à une pression élevée, à une température élevée et à une friction intense ; lorsque la surépaisseur d'usinage est irrégulière ou que la surface de coupe est discontinue, l'outil est également soumis à des chocs.
Pour que l'outil puisse effectuer le travail de coupe, le matériau utilisé pour les parties coupantes de l'outil doit avoir les performances de coupe suivantes :
① Dureté élevée et résistance à l'usure
L'outil doit être plus dur que la pièce à usiner pour pouvoir en extraire des copeaux. À température ambiante, la dureté de l'outil doit être supérieure à 60 HRC. Plus la dureté du matériau de l'outil est élevée, meilleure est sa résistance à l'usure.
② Résistance et ténacité suffisantes
Pour résister à la pression et à l'impact pendant le processus de coupe, le matériau de l'outil doit présenter une résistance et une ténacité suffisantes.
③ Haute résistance à la chaleur et stabilité chimique
La résistance à la chaleur fait référence à la capacité du matériau de l'outil à maintenir ses performances de coupe dans des conditions de haute température. La résistance à la chaleur est exprimée en termes de température de résistance à la chaleur.
La température de résistance à la chaleur fait référence à la température maximale qui peut fondamentalement maintenir la performance de coupe de l'outil. Plus la résistance à la chaleur est bonne, plus la température de coupe autorisée pour le matériau de l'outil est élevée.
La stabilité chimique fait référence à la capacité du matériau de l'outil à résister aux réactions chimiques avec le matériau de la pièce et les milieux environnants dans des conditions de haute température, y compris les capacités d'antioxydation et d'anti-adhésion.
Plus la stabilité chimique est élevée, plus l'usure de l'outil est lente. La résistance à la chaleur et la stabilité chimique sont les principaux indicateurs pour mesurer la performance de coupe de l'outil.
Outre d'excellentes performances de coupe, les matériaux utilisés pour les outils doivent également présenter une bonne aptitude au traitement et une bonne rentabilité.
Il s'agit notamment des éléments suivants : l'acier à outils doit présenter une déformation de trempe minimale, une faible profondeur de pénétration et une bonne résistance à l'usure. décarburation Les matériaux à haute dureté doivent avoir une bonne performance de meulage ; les outils de formage laminés à chaud doivent avoir une bonne plasticité à haute température ; les performances de soudage des matériaux utilisés pour les outils de soudage doivent être bonnes ; les matériaux utilisés pour les outils doivent être aussi riches et peu coûteux que possible dans les ressources de notre pays.
(2) Couramment utilisé Matériaux des outils de coupe
Les matériaux couramment utilisés pour les outils de coupe peuvent être classés en quatre catégories : acier rapide (HSS), carbures cémentés, matériaux céramiques et matériaux ultra-durs.
① Acier rapide
L'acier rapide est un acier d'outillage allié qui contient une quantité significative de éléments d'alliage tels que le tungstène, le molybdène, le chrome et le vanadium, avec une fraction de masse de carbone d'environ 1%.
Après traitement thermique, les dureté de l'acier rapide atteint 62-65 HRC, avec une température de résistance à la chaleur de 550-600°C, une résistance à la flexion d'environ 3500 MPa et une résistance à l'impact d'environ 0,3 MJ par mètre carré.
L'acier rapide possède une bonne résistance et une bonne ténacité, peut résister aux chocs et est facile à rectifier, ce qui en fait le matériau principal pour la fabrication d'outils de forme complexe tels que les forets, les fraises, les outils de brochage, les filets et les fraises d'engrenage. En raison de sa résistance limitée à la chaleur, l'acier rapide ne peut pas être utilisé pour la coupe à grande vitesse.
② Carbures cémentés
Les carbures cémentés sont formés par pressage et frittage d'une poudre de carbure de tungstène (WC) à haute dureté et à point de fusion élevé, titane (TiC), carbure de tantale (TaC), carbure de niobium (NbC), en utilisant le cobalt (Co) comme liant.
Sa dureté à température ambiante est de 88-93 HRA, avec une température de résistance à la chaleur de 800-1000°C, ce qui est beaucoup plus dur, plus résistant à l'usure et à la chaleur que l'acier rapide.
Par conséquent, la vitesse de coupe admissible des outils en carbure cémenté est 5 à 10 fois supérieure à celle des outils en acier rapide. Cependant, sa résistance à la flexion n'est que de 1/2 à 1/4 de celle de l'acier rapide, et sa résistance aux chocs n'est qu'une fraction de celle de l'acier rapide. Les carbures cémentés sont fragiles et sensibles aux chocs et aux vibrations.
En raison de l'augmentation significative de la productivité permise par les outils en carbure cémenté, ceux-ci sont non seulement adoptés pour une grande majorité d'outils de tournage, mais aussi pour les outils de rabotage, fraisage de face mais aussi une quantité considérable de forets, d'alésoirs et d'autres fraises.
Aujourd'hui, même les outils de brochage complexes, les fraises à fileter et les fraises à engrenages sont progressivement fabriqués à partir de carbures cémentés.
Dans notre pays, il existe actuellement trois types d'alliages durs couramment utilisés :
Les alliages de carbure de tungstène, composés de WC et de Co, sont codés YG, comme la catégorie K de l'ISO. Ils sont principalement utilisés pour le traitement de matériaux fragiles tels que la fonte, les métaux non ferreux et les métaux lourds. non métallique les matériaux.
Les marques les plus courantes sont YG3, YG6 et YG8. Le nombre indique le pourcentage de Co, le reste étant le pourcentage de WC.
Dans les alliages durs, le cobalt agit comme un liant. Plus l'alliage contient de Co, meilleure est sa ténacité. Par conséquent, l'alliage YG8 convient à l'usinage grossier et à la coupe interrompue, l'alliage YG6 convient à l'usinage semi-fini et l'alliage YG3 convient à l'usinage fin et à la coupe continue.
Les alliages de tungstène, titane et cobalt sont composés de WC, TiC et Co, et sont codés YT, comme la catégorie P de l'ISO. Le TiC étant plus dur, plus résistant à l'usure et à la chaleur que le WC, mais aussi plus fragile, les alliages de la classe YT présentent une dureté et une résistance à la chaleur supérieures à celles des alliages de la classe YG. Toutefois, ils sont moins résistants aux chocs et aux vibrations.
Comme la déformation plastique est importante lors de l'usinage de l'acier et que la friction entre le copeau et l'outil est sévère, les températures de coupe sont élevées. Mais comme les copeaux sont en forme de bande et que la coupe est relativement stable, les alliages durs de la classe YT conviennent à l'usinage de l'acier.
Les types courants d'alliages de carbure de tungstène et de titane sont YT30, YTl5 et YT5. Le nombre indique le pourcentage de TiC. Par conséquent, YT30 convient à l'usinage fin et à la coupe continue de l'acier, YTl5 convient à l'usinage semi-fini et YT5 convient à l'usinage grossier et à la coupe interrompue.
Les alliages de tungstène, de titane et de tantale (niobium) sont composés d'une petite quantité de TaC ou de NbC ajoutée à la classe YT et sont codés YW, comme la catégorie M de l'ISO. La dureté, la résistance à l'usure, la résistance à la chaleur, la résistance à la flexion et la résistance aux chocs des alliages durs de la classe YW sont toutes supérieures à celles de la classe YT, et les deux derniers indices sont similaires à ceux de la classe YG.
Par conséquent, les alliages de la classe YW peuvent traiter à la fois l'acier et la fonte, ainsi que les copeaux de métaux non ferreux, et sont connus sous le nom d'alliages durs universels. Les marques courantes comprennent YWl et YW2, le premier étant utilisé pour l'usinage semi-fini et fin, et le second pour l'usinage brut et semi-fini.
Actuellement, alliage dur les outils de coupe adoptent souvent des revêtements en matériaux à dureté élevée tels que TiC C , TiN et Al2O3. La durée de vie des outils en carbure revêtus est de 2 à 10 fois supérieure à celle des outils non revêtus.
③ Matériaux céramiques
Les matériaux céramiques ont une dureté, une résistance à l'usure, une résistance à la chaleur et une stabilité chimique supérieures à celles des carbures, mais ils sont plus fragiles. Ils sont principalement utilisés pour l'usinage de précision.
Les matériaux utilisés pour les outils de coupe en céramique comprennent les céramiques d'alumine, les céramiques métalliques, les céramiques de nitrure de silicium (Si3N4) et les céramiques composites Si3N4. Depuis les années 1980, les outils de coupe en céramique se sont rapidement développés.
La résistance à la flexion et la résilience des céramiques métalliques, des céramiques à base de nitrure de silicium et des céramiques composites sont proches de celles des carbures, ce qui les rend adaptées à l'usinage semi-fini et à l'usinage grossier avec un liquide de coupe.
④ Matériaux superdurs
Les diamants synthétiques sont créés à partir de graphite à haute température et sous pression par l'action catalytique de métaux. Les diamants synthétiques sont utilisés pour fabriquer des meules en diamant et, après polycristallisation, pour produire des lames en diamant synthétique basées sur des substrats en carbure pour les outils de coupe.
Les diamants sont les matériaux les plus durs de la nature, avec une résistance à l'usure extrêmement élevée et des arêtes de coupe tranchantes qui peuvent couper des copeaux très fins. Cependant, ils sont très fragiles et ont une forte affinité avec les métaux ferreux. Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour l'usinage grossier ou pour couper des copeaux ferreux.
Actuellement, les diamants synthétiques sont principalement utilisés comme abrasifs pour le meulage des carbures. Ils peuvent également être utilisés pour le tournage et l'alésage de précision à grande vitesse de copeaux non ferreux et de leurs alliages.
Le nitrure de bore cubique (CBN) est transformé à partir du nitrure de bore à cristaux hexagonaux (également connu sous le nom de graphite blanc) à haute température et à haute pression. Le CBN possède une dureté et une résistance à l'abrasion extrêmement élevées, qui n'ont d'égales que celles du diamant, et peut supporter des températures élevées allant de 1 400 à 1 500 °C.
Il ne réagit pas chimiquement avec les métaux ferreux à une température de 1200 à 1300°C.
Cependant, il peut réagir chimiquement avec l'eau à des températures élevées, c'est pourquoi il est généralement utilisé pour la coupe à sec. Le CBN convient à l'usinage de précision de l'acier trempé, de la fonte refroidie, des alliages à haute température, des matériaux de pulvérisation thermique, des alliages durs et d'autres matériaux difficiles à traiter.
L'icône "Select Blade Shape" (Sélectionner la forme de la lame) est illustrée à la figure 2-20. Les principales méthodes de sélection des paramètres sont les suivantes :
① Angle du bord de coupe
La taille de l'angle du tranchant détermine la résistance de la lame. Lorsque la structure et la rigidité de la pièce le permettent, il convient de choisir un angle de tranchant aussi grand que possible. En général, cet angle est compris entre 35° et 90°.
Dans la figure 2-19, la lame circulaire de type R présente une bonne stabilité lors des coupes lourdes, mais est susceptible de générer des forces radiales importantes.
② Sélection de la forme de la lame
La forme de la lame est principalement choisie en fonction de la forme de la surface de la pièce à usiner, de la méthode de coupe, de la durée de vie de l'outil et du nombre de rotations de la lame, entre autres facteurs.
Les lames à triangle équilatéral peuvent être utilisées pour les outils de tournage circulaire extérieur, les outils de tournage de la face frontale et les outils de tournage de trous intérieurs avec un angle d'arête de coupe principal de 60° ou 90°. En raison du faible angle du tranchant, de la faible résistance et de la faible durabilité de cette lame, elle ne doit être utilisée que pour des quantités de coupe réduites.
Les lames carrées ont un angle d'arête de coupe de 90°, ce qui est plus grand que les 60° des lames triangulaires équilatérales, ce qui améliore leur résistance et leur capacité de dissipation de la chaleur. Ces lames sont assez polyvalentes et sont principalement utilisées pour les outils de tournage circulaire extérieur, les outils de tournage de la face frontale et les outils d'alésage avec un angle d'arête de coupe principal de 45°, 60°, 75°, etc.
Les lames pentagonales ont un angle de coupe de 108° et offrent une résistance et une durabilité élevées, ainsi qu'une grande surface de dissipation de la chaleur. Cependant, elles génèrent d'importantes forces radiales pendant la coupe et ne devraient être utilisées que dans des situations où le système d'usinage présente une bonne rigidité.
Les lames en forme de diamant et les lames circulaires sont principalement utilisées pour le façonnage des surfaces et le traitement des surfaces d'arc. Leur forme et leur taille peuvent être déterminées en se référant aux normes nationales en combinaison avec l'objet de l'usinage.
Les tours à commande numérique exigent des outils de plus en plus stables, durables et facilement remplaçables.
Ces dernières années, l'utilisation de Machine CNC Les outils indexables clamp se sont généralisés et jouent un rôle important dans le processus d'usinage, représentant une grande partie des outils utilisés.
Quels sont les Types de CNC Outils de tour ?
Les outils de tour CNC peuvent être divisés en trois catégories en fonction de leur structure : le type intégral, le type incrusté et le type spécial.
En outre, ils peuvent être classés en quatre groupes en fonction du matériau utilisé pour la fabrication des outils : outils diamantés, outils en acier rapide, carbure cémenté et des outils fabriqués à partir d'autres matériaux tels que la céramique.
Les outils de tour CNC peuvent également être classés en fonction du nombre de lames qu'ils comportent. Il s'agit soit d'outils monolames, soit d'outils multilames. Les outils monolames n'ont qu'une seule arête de coupe principale, tandis que les outils multilames ont deux arêtes de coupe principales ou plus.
Par rapport aux outils de tournage conventionnels, les outils CNC ont des exigences différentes, caractérisées par :
La sérialisation et la normalisation sont également nécessaires pour un enlèvement efficace des copeaux et pour faciliter la programmation et la gestion des outils.
La sélection des outils dans le Processus d'usinage CNC est réalisée grâce à l'interaction homme-machine.
Voir aussi
Le programmeur doit sélectionner correctement les outils et les porte-outils pour le tour CNC, en tenant compte de divers facteurs tels que la capacité de traitement, les procédures de traitement, la pièce à usiner, etc. propriétés des matériauxles paramètres de coupe, etc.
La règle générale pour la sélection des outils est de donner la priorité aux outils rigides, durables, précis et faciles à installer et à régler.
Tout en respectant les exigences de traitement, il est recommandé de choisir des outils à queue plus courte afin d'améliorer la rigidité pendant le traitement.
Lors de l'utilisation d'un tour CNC économique, la rectification, la mesure et le remplacement de l'outil sont effectués manuellement, ce qui entraîne un temps auxiliaire important. Il est essentiel d'organiser efficacement la séquence d'outils pour minimiser ce temps auxiliaire.
Les principes généraux à suivre sont les suivants :
Il est important de noter que la durabilité et la précision de l'outil sont liées à son coût. Bien que le choix d'un outil de haute qualité augmente le coût de l'outil, il réduit le coût global de la transformation en améliorant la qualité et l'efficacité de la transformation.
Cette discussion sur les outils de tour CNC nous apprend que les types d'outils peuvent être classés en fonction de la structure de l'outil, des matériaux de fabrication et du nombre d'arêtes de coupe. La sélection des outils s'effectue par le biais d'une interaction homme-machine dans l'atelier d'usinage. Processus d'usinage CNC. L'outil est un élément essentiel de l'usinage sur tour CNC et joue un rôle important.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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