Vitesse d'avance en fonction de la vitesse de coupe : Comparaison détaillée dans l'usinage
Lorsque vous effectuez un travail d'usinage, deux chiffres sont très importants : l'avance et la vitesse de coupe. Si vous vous trompez, vous perdez du temps, vous usez rapidement vos outils ou vous abîmez la pièce. S'ils sont corrects, tout se passe plus facilement, plus rapidement et de manière plus rentable.
Discutons de la vitesse d'avance et de la vitesse de coupe et voyons comment elles fonctionnent ensemble.
Qu'est-ce que l'avance ?
La vitesse d'avance est la vitesse à laquelle votre outil de coupe se déplace au cours d'un processus d'usinage. Elle indique la distance parcourue par l'outil en une rotation complète ou la vitesse à laquelle la pièce se déplace vers l'outil de coupe, en fonction de ce que vous faites. Vous pouvez également l'appeler vitesse d'engagement de l'outil de coupe, en particulier pour le fraisage.
La vitesse d'avance est mesurée en millimètres ou en pouces par minute (mm/min ou in/min ou IPM) pour la plupart des opérations, ou en millimètres ou en pouces par révolution (mm/rev ou in/rev) pour le tournage ou l'alésage.
La vitesse d'avance dépend de plusieurs facteurs, comme le matériau de l'outil, le matériau de la pièce et d'autres facteurs de coupe comme les réglages de votre machine CNC et le type de finition de surface dont vous avez besoin.
La vitesse d'avance influe sur l'aspect du produit fini. C'est pourquoi il est important de l'optimiser pendant l'usinage CNC. Pour la calculer, vous devez déterminer le nombre de dents ou de cannelures de votre outil de coupe et la contribution de chaque dent au mouvement.
Si la vitesse de coupe et l'avance sont toutes deux influencées par des facteurs similaires, l'avance a un impact plus important sur l'aspect de la pièce finale, c'est pourquoi il est essentiel de l'optimiser.
Comment régler la vitesse d'alimentation optimale ?
Voici différents facteurs à prendre en compte pour trouver le meilleur taux d'alimentation :
Largeur de coupe
La largeur de coupe, ou profondeur radiale de coupe (RDOC), est la distance le long de la surface de la pièce à usiner à laquelle votre Outil CNC couvre en un seul passage. Lorsque la largeur de coupe est inférieure à la moitié du diamètre de l'outil, un amincissement des copeaux peut se produire.
L'amincissement des copeaux se produit lorsque votre outil n'enlève pas assez de matière par rotation, ce qui peut ralentir votre production. Pour éviter cela, augmentez votre vitesse d'avance afin d'améliorer la productivité et de prolonger la durée de vie de l'outil. Vous pouvez également essayer d'utiliser une vitesse de coupe plus élevée pour remédier à l'amincissement des copeaux.
Productivité
L'objectif principal de l'usinage est d'enlever rapidement de la matière sans endommager l'outil ou la qualité de la pièce. Parfois, l'augmentation de la vitesse d'avance vous permet de travailler plus rapidement, mais elle risque d'affecter la qualité de la surface. Essayez d'équilibrer la vitesse et l'avance pour que votre production reste rentable.
Limite de l'avance
Votre machine CNC a des limites de vitesse d'avance spécifiques ; il y a un minimum et un maximum qu'elle peut gérer. Il est interdit de dépasser ces limites. Veillez à rester dans les limites de la vitesse d'avance de votre machine et suivez les directives du fabricant de l'outil.
Géométrie de l'outil de coupe
La forme de votre outil de coupe affecte également l'état de surface. Si votre outil est conçu pour supporter des vitesses d'avance plus élevées, profitez-en. Les outils dotés d'un plus grand nombre d'arêtes de coupe coupent moins de matière par passe, ce qui leur permet de supporter des vitesses d'avance plus élevées. Utilisez la conception de votre outil pour obtenir la meilleure vitesse d'avance.
Capacité des machines-outils
Des vitesses d'avance plus élevées génèrent plus de force de coupe et de vibrations. Votre Machine CNC a des limites en fonction de sa force, de sa puissance et de sa stabilité. Choisissez la bonne vitesse d'avance en fonction de la capacité de votre machine à supporter ces forces et ces vibrations.
Finition de la surface
Pour obtenir une finition de surface lisse, utilisez une vitesse d'avance inférieure pour les opérations de finition et une vitesse d'avance supérieure pour les coupes grossières. Par exemple, utilisez une vitesse d'avance de 0,01 à 0,05 mm/tour pour la finition et de 0,1 à 0,3 mm/tour pour l'ébauche. Ajustez votre vitesse d'avance pour répondre aux exigences de rugosité de la surface.
Qu'est-ce que la vitesse de coupe ?
La vitesse de coupe est la vitesse à laquelle la surface du matériau se déplace devant la fraise de la CNC. Elle est mesurée comme la distance parcourue par l'outil en une minute, généralement en pieds par minute (ft/min), en pieds de surface par minute (SFM) ou en mètres par minute (m/min).
Si la vitesse est trop élevée, elle peut créer trop de chaleur, ce qui entraîne une usure rapide de l'outil, voire sa rupture. Si la vitesse est trop faible, l'outil risque de ne pas enlever le matériau de manière efficace, ce qui réduit la productivité. Un refroidissement et une lubrification appropriés permettent de gérer la chaleur et de maintenir l'outil et le matériau en bon état.
Des vitesses plus élevées peuvent donner des finitions plus lisses, mais si la vitesse est trop élevée, elle peut provoquer des vibrations ou des bavures, ce qui abîme la surface. Les vitesses plus lentes peuvent rendre la surface plus rugueuse, en particulier avec les matériaux plus durs.
Le choix de la bonne vitesse de coupe permet d'améliorer l'efficacité, car il peut réduire la nécessité d'effectuer des travaux de finition supplémentaires.
Comment définir la vitesse de coupe optimale ?
Voici ce qu'il faut prendre en compte :
- Les matériaux plus durs nécessitent des vitesses plus lentes pour éviter d'user l'outil trop rapidement, tandis que les matériaux plus tendres comme l'aluminium peuvent être coupés à des vitesses plus élevées.
- Les outils fabriqués à partir de matériaux plus résistants peuvent supporter des vitesses plus élevées sans s'user rapidement. Les outils plus souples s'usent plus rapidement à des vitesses élevées et ne durent donc pas aussi longtemps.
- Si l'outil est coûteux ou destiné à durer longtemps, il est préférable d'utiliser une vitesse de coupe plus faible pour réduire l'usure. En revanche, si l'outil est peu coûteux et que vous n'en avez besoin que pour des travaux de courte durée, vous pouvez utiliser des vitesses plus élevées.
- Les coupes profondes créent plus de chaleur et sollicitent davantage l'outil ; il faut donc ralentir la vitesse pour éviter les dommages. Si vous utilisez une vitesse élevée avec des coupes profondes, vous risquez d'user rapidement l'outil, d'augmenter les efforts de coupe et d'obtenir une mauvaise finition. Les coupes peu profondes permettent d'utiliser des vitesses plus élevées et rendent le processus plus efficace.
Quelle est la relation entre l'avance et la vitesse de coupe ?
L'avance et la vitesse de coupe s'influencent mutuellement. Si vous augmentez la vitesse de coupe sans modifier l'avance, votre outil risque de s'user plus rapidement et la surface risque de ne pas être lisse.
Si la vitesse d'avance est trop élevée par rapport à la vitesse de coupe, l'outil risque d'être trop sollicité et de vibrer, ce qui peut réduire la durée de vie et la précision de l'outil.
Il est important de trouver le bon équilibre entre l'avance et la vitesse de coupe. Cela permet d'enlever rapidement de la matière tout en maintenant l'outil en bon état et en garantissant une surface lisse.
Importance de l'avance et de la vitesse de coupe dans l'usinage CNC
En Usinage CNCLa vitesse d'avance et la vitesse de coupe sont importantes car elles influencent l'efficacité du processus et la qualité du produit final. En équilibrant l'avance et la vitesse de coupe, vous prolongez la durée de vie de vos outils et maintenez un niveau de qualité élevé. Il permet également de réduire les erreurs et les déchets, en particulier dans les industries de précision comme l'aérospatiale.
L'utilisation des bonnes vitesses et du bon refroidissement permet d'éviter l'accumulation de chaleur, en particulier avec les matériaux durs. Les bons réglages permettent d'obtenir une surface lisse, de respecter les spécifications de conception et de conserver intactes la résistance et la forme du matériau.
Comparaison de la vitesse d'avance et de la vitesse de coupe dans différents processus d'usinage
Voici une analyse simple de la façon dont l'avance et la vitesse de coupe varient dans les différents processus d'usinage :
Fraisage CNC : La vitesse de coupe dépend de la vitesse de la broche et de la taille de l'outil. La vitesse d'avance est influencée par la charge de copeaux. Les vitesses d'avance plus élevées enlèvent plus de matière mais peuvent affecter la finition de la surface.
Tournant : La vitesse de coupe reste la même pour les pièces rondes, mais l'avance varie en fonction de la profondeur de coupe et de la conception de l'outil.
Forage : La vitesse de coupe est contrôlée par la vitesse de rotation de la broche. La vitesse d'avance influe sur la qualité de la formation et de l'évacuation des copeaux.
Broyage : La vitesse d'avance est lente pour obtenir des finitions lisses, mais la vitesse de coupe doit être élevée pour accélérer le processus.
Filetage : La vitesse de coupe est maintenue à un niveau bas pour obtenir des filets précis, tandis que la vitesse d'avance reste stable pour maintenir le pas de filetage correct.
Comment calculer la vitesse de coupe et l'avance ?
Pour calculer la vitesse de coupe en usinage, on utilise la formule suivante :
Vitesse de coupe (SFM) = π x D x N / 12
Où ?
- D = Diamètre de l'outil de coupe (en pouces)
- N = Vitesse de rotation de la broche (RPM)
Comparaison de la vitesse de coupe et de l'avance en fonction de quinze facteurs
| Facteur | Vitesse de coupe | Vitesse d'alimentation |
| Définition | Vitesse à laquelle l'outil se déplace sur la surface (SFM ou m/min). | Vitesse à laquelle l'outil se déplace dans la pièce (IPM ou mm/tr). |
| Unités de mesure | SFM, ft/min, ou m/min | mm/min, in/min, IPM, mm/tour ou in/tour. |
| Taux d'enlèvement de matière | Les vitesses élevées augmentent le taux d'enlèvement de matière (MRR), en particulier dans l'usinage à grande vitesse. | Des vitesses d'avance plus élevées accélèrent l'enlèvement de matière. |
| Usure des outils | Des vitesses plus élevées entraînent une usure plus rapide de l'outil si elles ne sont pas optimisées. | Une vitesse d'avance élevée peut également provoquer de l'usure, mais pas autant que la vitesse de coupe. |
| Vibrations et stabilité | Des vitesses plus élevées peuvent provoquer des vibrations, ce qui réduit la précision. | Des vitesses d'avance élevées peuvent provoquer une instabilité, en particulier avec des coupes profondes ou des outils fragiles. |
| Consommation électrique | Les vitesses plus élevées consomment plus d'énergie en raison des frottements et de la chaleur. | L'avance a également une incidence sur la puissance, mais pas autant que la vitesse de coupe. |
| Formation des copeaux | La vitesse influe sur le débit des copeaux, ce qui permet un enlèvement de matière plus régulier lorsqu'elle est optimisée. | La vitesse d'avance influe sur la taille des copeaux ; une vitesse d'avance plus élevée crée des copeaux plus épais. |
| Finition de la surface | La vitesse a un effet limité, mais peut influencer la cohérence. | L'avance a une incidence plus directe sur l'état de surface ; des avances plus faibles permettent d'obtenir des états de surface plus fins. |
| Température de coupe | Des vitesses plus élevées génèrent plus de chaleur, ce qui peut endommager les outils et les pièces. | La vitesse d'avance a un effet moindre sur la température que la vitesse de coupe. |
| Usure de l'outil (répétée) | Des vitesses plus élevées augmentent la friction et provoquent une usure plus importante. | Les vitesses d'avance élevées provoquent de l'usure, mais moins que la vitesse de coupe. |
| Rugosité de surface | La vitesse affecte indirectement la rugosité en influençant le flux des copeaux et l'usure. | L'avance influe davantage sur la rugosité ; des avances plus élevées conduisent à des surfaces plus rugueuses. |
| Marques de feston | La vitesse a peu d'effet sur les marques de coquilles Saint-Jacques. | La vitesse d'avance joue un rôle clé ; des vitesses plus élevées créent des marques plus visibles. |
| Stabilité de la machine | Les vitesses élevées peuvent être source d'instabilité, en particulier pour les pièces de précision. | Des vitesses d'avance élevées peuvent également déstabiliser la machine, en particulier avec des outils ou des pièces fragiles. |
| Directrice et génératrice | La vitesse de coupe permet de créer un axe dans la trajectoire d'usinage. | La vitesse d'avance crée la matrice, contrôlant le mouvement de l'outil le long de la pièce. |
| Production de chaleur | La vitesse est le principal facteur de production de chaleur sur l'arête de coupe. | La vitesse d'avance y contribue également, mais de manière moins significative que la vitesse de coupe. |
Erreurs courantes dans le réglage de l'avance et de la vitesse de coupe ?
Voici les erreurs les plus courantes à éviter lors du réglage de l'avance et de la vitesse de coupe, et comment elles peuvent affecter l'usinage :
Ignorer l'usure des outils : Les outils usés peuvent entraîner des imprécisions. Il est important de vérifier régulièrement les outils pour maintenir des performances de coupe constantes.
Engagement incorrect de l'outil : L'utilisation d'une mauvaise vitesse d'avance au début de la coupe peut provoquer des vibrations et endommager la surface.
Ignorer les limites de la machine : Toutes les machines CNC ne peuvent pas supporter des vitesses d'avance ou de coupe élevées, ce qui peut entraîner une instabilité.
Ne pas procéder à des ajustements réguliers : Les processus de fabrication évoluent, de sorte que les vitesses et les alimentations doivent être ajustées pour rester efficaces.
Techniques avancées de gestion de l'avance et de la vitesse de coupe
Pour obtenir les meilleures performances et la meilleure durée de vie de votre machine CNC, vous pouvez utiliser des techniques avancées pour gérer l'avance et la vitesse de coupe.
Maintenance prédictive
Cette technique vous aide à surveiller l'état de vos outils de coupe et de votre machine afin de prévoir le moment où la maintenance sera nécessaire. En suivant des éléments tels que l'usure de l'outil et la température de coupe, la maintenance prédictive vous permet d'ajuster les vitesses et les avances avant que l'outil ne tombe en panne ou que la machine ne s'arrête. Cela permet à vos outils de durer plus longtemps et à votre machine de fonctionner plus efficacement.
Contrôle adaptatif
La commande adaptative permet à votre machine d'ajuster en temps réel les vitesses d'avance et de coupe en fonction des conditions. Elle s'adapte aux changements de dureté du matériau, à la charge de copeaux ou à la stabilité de la machine.
Cette technique garantit l'efficacité et la cohérence du processus. Elle permet d'éviter les bris d'outil, d'améliorer l'enlèvement de matière et d'obtenir un meilleur état de surface, même lorsque les conditions changent.
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Conclusion
L'usinage CNC repose sur de petits détails, et des facteurs tels que la vitesse d'avance, la vitesse de coupe, la profondeur de coupe et la vitesse de coupe sont très importants. Ces paramètres ont une incidence sur la durée de vie de l'outil et la qualité du produit final.
Si les formules peuvent vous aider à trouver les bons réglages, l'usinage CNC repose également sur l'utilisation de vos compétences. Il faut de l'observation, des connaissances et des ajustements rapides pour obtenir les meilleurs résultats.
