L'usinage CNC est un processus de fabrication soustractif qui consiste à cisailler des copeaux de matériau jusqu'à ce que le produit final soit obtenu. Les machinistes doivent donc d'abord connaître la quantité de matériau que la machine va cisailler en un tour et la vitesse à laquelle la machine CNC va se déplacer. C'est là que la différence entre la vitesse d'avance et la vitesse de coupe est importante.
Quand concevoir les pièces pour l'usinage CNC, il est important de tenir compte de ces paramètres. En effet, ils assurent l'optimisation des différentes parties du processus d'usinage CNC. Alors que la vitesse de coupe est plus importante pour optimiser des facteurs tels que la durée de vie de l'outil et la consommation d'énergie, la vitesse d'avance est essentielle pour déterminer le temps d'usinage et la rugosité de la zone finie. Cet article comparera l'avance à la vitesse de coupe et expliquera comment dériver chacun d'eux.
Qu'est-ce que la vitesse de coupe ?
La vitesse de coupe est généralement définie comme la vitesse relative entre la surface de la pièce et l'outil de coupe. Certains experts la définissent également comme la vitesse à laquelle la pièce se déplace devant le tranchant de l'outil. Les machinistes la mesurent en pieds par minute (SFM) ou en mètres par minute (m/min) ou en pieds par minute (ft/min). La vitesse de coupe est un facteur assez important dans la détermination d'autres paramètres de l'usinage CNC, tels que la température de coupe, la consommation d'énergie, la durée de vie de l'outil, etc. Son influence sur ces paramètres sert à faire une différence significative entre la vitesse d'avance et la vitesse de coupe.
Facteurs déterminant la vitesse de coupe
Il faut s'assurer que la vitesse de coupe est optimale pour que le processus d'usinage CNC donne la meilleure pièce. Cependant, il est possible de prédire la vitesse de coupe optimale pour un processus d'usinage CNC particulier en tenant compte d'autres facteurs. Voici des exemples de tels facteurs :
Dureté de la pièce
L'un des facteurs les plus importants qui déterminent la vitesse de coupe est la dureté du matériau à couper. Plus le matériau est dur, plus la vitesse de coupe est lente et vice versa. Par exemple, l'usinage de matériaux comme l'acier nécessitera une vitesse de coupe inférieure à celle de l'aluminium.
Matériau de l'outil de coupe
Il y a différents outils de tour utilisé pour divers usinages CNC. Chacun de ces outils est également fabriqué avec des matériaux différents, possédant donc des propriétés de dureté différentes. Le matériau de l'outil de coupe aura un impact significatif sur la vitesse de coupe utilisée dans un processus d'usinage. Si le matériau de coupe est de haute résistance, le machiniste peut utiliser une vitesse de coupe élevée à un petit détriment. Cependant, les matériaux d'outils de coupe plus tendres auront tendance à s'user rapidement avec des vitesses de coupe plus élevées. Cela conduira à une durée de vie plus courte de l'outil.
La durée de vie prévue de l'outil
La durée de vie de l'outil par le machiniste est un autre facteur important pour déterminer la vitesse de coupe. Cela comprendra la prise en compte de variables telles que le coût de l'outil et le coût de l'outil par rapport à la quantité de pièces produites. Si des variables comme celle-ci sont favorables, une vitesse élevée pourrait être réalisable.
Profondeur de coupe
Les coupes plus profondes enlèvent plus de matière, augmentent la charge sur l'outil et la chaleur. Pour compenser, réduisez la vitesse de coupe. Une vitesse excessive à des profondeurs de coupe élevées use rapidement les outils, augmente la force de coupe et diminue la qualité de la surface. Cependant, des coupes plus petites permettent des vitesses plus élevées.
Qu'est-ce que le taux d'alimentation ?
La vitesse d'avance est la distance parcourue par l'outil de coupe pendant un tour de broche. Elle est également définie comme la vitesse à laquelle la fraise avance contre la pièce. Elle est mesurée en pouces par tour ou en millimètres par tour (ipr ou mpr) pour les processus de tournage et d'alésage. Cependant, les machinistes utilisent les pouces par minute ou les millimètres par minute (ipm ou mpm) pour les processus de fraisage. Lors du calcul de la vitesse d'avance, le machiniste prend en compte le nombre de cannelures (ou dents) de l'outil de coupe et calcule la vitesse d'avance pour chaque dent.
Facteurs déterminant le taux d'alimentation
La vitesse d'avance affecte également les mêmes facteurs que la vitesse de coupe. La seule différence est que ses effets sont dans une moindre mesure. Cependant, la vitesse d'avance est importante dans l'aspect esthétique final de la pièce usinée (c'est-à-dire la finition de surface de la pièce usinée). Par conséquent, son optimisation est également très importante dans Processus d'usinage CNC. Pour déterminer sa valeur optimale, les machinistes tiennent compte de facteurs tels que ceux ci-dessous :
Largeur de coupe
Toute largeur de coupe inférieure à la moitié du diamètre provoque un amincissement des copeaux. L'amincissement des copeaux est un défaut de fabrication où la charge de copeaux (quantité de matière coupée par l'outil en un tour) est réduite. L'amincissement des copeaux pourrait entraîner un délai d'exécution plus long ; il est donc important de l'éviter. De plus, l'augmentation de la vitesse d'avance aidera à réduire les effets de l'amincissement des copeaux, augmentant ainsi la productivité et la durée de vie de l'outil.
Considérations supplémentaires sur le taux d'alimentation
Parmi les autres facteurs susceptibles d'influencer la vitesse d'alimentation, citons :
- Le type d'outil.
- La puissance disponible à la broche de la machine.
- La force de la pièce.
- Les fils par pouce (TPI) pour les tarauds, les têtes de filières et les outils de filetage, etc.
Quelle est la différence entre l'avance et la vitesse de coupe ?
En raison des types de définitions proches des deux paramètres, il est possible de les confondre. Certains machinistes appellent également ce paramètre la différence entre les vitesses et les avances. Il existe un certain nombre de facteurs pratiques qui font la différence entre l'avance et la vitesse de coupe. Voici des exemples de tels facteurs :
Température de coupe et durée de vie de l'outil
La température de coupe est un facteur crucial qui prouve une différence entre l'avance et la vitesse de coupe. En effet, la température de coupe plus élevée peut entraver des paramètres tels que la durée de vie de l'outil et la finition de surface de la pièce. L'étendue de l'effet des deux paramètres sur la température de coupe et la durée de vie de l'outil les différencie l'un de l'autre. Il a un effet relativement plus faible sur la température de coupe et la durée de vie de l'outil que la vitesse de coupe pour l'avance. Par conséquent, la différence entre l'avance et la vitesse de coupe est l'étendue de leur effet sur la température de coupe et la durée de vie de l'outil.
Rugosité de surface et marques de festons
Les marques de pétoncle sont également appelées marques d'alimentation. Ces marques accompagnent toujours Prototypes usinés CNC et pièces, et ils sont la principale cause de rugosité de surface. La vitesse d'avance a une influence directe sur les marques de festons présentes sur n'importe quelle pièce. Par conséquent, plus la vitesse d'avance est élevée, plus le degré de marques de feston et de rugosité de surface est élevé. Cependant, la vitesse de coupe n'affecte pas les marques de pétoncles ; par conséquent, il n'affecte pas les finitions de surface.
Directrice et génératrice
En géométrie, une génératrice est un point ou une surface qui génère une nouvelle forme lorsqu'elle est déplacée le long d'une pièce donnée. Le chemin donné par lequel se déplace la génératrice est la directrice. En usinage, l'objectif fondamental est de créer des surfaces géométriques avec des finitions esthétiques et une plus grande précision. Par conséquent, ces deux paramètres sont nécessaires dans les processus d'usinage. La différence entre les vitesses et les avances est que la vitesse de coupe fournit la génératrice tandis que le mouvement d'avance fournit la directrice.
D'autres facteurs qui différencient l'avance et la vitesse de coupe comprennent :
- Unités de mesure.
- Impact sur la force de coupe et la consommation d'énergie.
- De plus, le mouvement qui génère la vitesse de coupe et l'avance est différent (mouvement de coupe et mouvement d'avance, respectivement).
| PARAMÈTRE | VITESSE DE COUPE | TAUX D'ALIMENTATION |
| Définition | Vitesse du bord de l'outil de coupe sur la surface de la pièce. | Vitesse à laquelle l'outil de coupe avance dans la pièce. |
| Vos unités | Pieds de surface par minute (SFM) ou pieds par minute (ft/min) ou mètres par minute (m/min) | Pouces par tour (IPR) ou millimètres par tour (mm/tr) pour le tournage ; pouces par minute (IPM) ou millimètres par minute (mm/min) pour le fraisage. |
| Influence principale | Durée de vie de l'outil, consommation électrique, température de coupe. | Temps d'usinage, état de surface, charge de copeaux. |
| Facteurs affectant | Matériau de la pièce (dureté), matériau de l'outil, profondeur de coupe, durée de vie souhaitée de l'outil. | Type d'outil, exigence de finition de surface, largeur de coupe, filets par pouce (TPI) pour le filetage, nombre de cannelures/dents. |
| Impact sur la température de coupe et la durée de vie de l'outil | Influence majeure. Vitesse plus élevée = plus de chaleur, usure plus rapide de l'outil. Corrélation directe. | Influence modérée. Moins d'impact que la vitesse de coupe, mais affecte indirectement l'usure de l'outil par le biais de la charge de copeaux et du frottement. |
| Impact sur la finition de surface | Influence indirecte. Affecte principalement la surface par la formation de copeaux et le risque de bavardage. | Influence directe et significative. Vitesse d'avance plus élevée = rugosité accrue et risque de marques de feston. L'amincissement des copeaux à faible vitesse d'avance affecte également la finition. |
| Impact sur la force de coupe et la consommation d'énergie | Influence majeure. Vitesse plus élevée = force de coupe et puissance requises plus importantes. Relation proportionnelle. | Influence modérée. Affecte la force et la puissance par le biais de la charge de copeaux et du taux d'enlèvement de matière. |
| Analogie géométrique | Génère la génératrice (le chemin du tranchant). | Génère la directrice (le chemin d'avancement de l'outil). |
| Mouvement généré | Mouvement de coupe (rotatif ou linéaire). | Mouvement d'alimentation (linéaire). |
| Calcul | Implique la vitesse de la broche et le diamètre de l'outil (par exemple, SFM ou ft/min = (π * diamètre * vitesse de broche (RPM)) / 12). | Implique la vitesse de la broche et l'avance par dent/tour. (par exemple, IPM = avance par dent * nombre de dents * RPM). |
Comment déterminer la vitesse de coupe et l'avance
Cette image montre tous les paramètres impliqués dans la détermination de la vitesse de coupe et de l'avance. Vous remarquerez que la vitesse de broche est la base pour déterminer à la fois la vitesse de coupe et l'avance. De plus, le taux d'alimentation implique deux formules avant d'arriver à la réponse finale. Tout d'abord, vous devez déterminer l'avance par dent. Cette valeur est ensuite utilisée pour déterminer la vitesse d'avance de l'outil de coupe.
Conclusion
La détermination de la vitesse d'avance et de coupe optimale, ainsi que des facteurs tels que la profondeur de coupe, le type d'outil et la finition de surface souhaitée, peuvent être les facteurs qui améliorent votre processus d'usinage CNC pour obtenir une pièce usinée de manière adéquate. Cependant, vous n'avez pas à vous soucier de ces problèmes de production lorsque vous sous-traitez à RapidDirect. Grâce à nos machinistes et programmeurs de machines CNC expérimentés, vous obtiendrez toujours la meilleure pièce usinée à chaque fois que vous travaillerez avec nous. Alors, contactez RapidDirect dès aujourd'hui pour tous vos besoins en matière d'usinage CNC.
FAQ sur la vitesse d'avance et la vitesse de coupe dans l'usinage CNC
Ces quatre variables contrôlent la façon dont votre machine CNC élimine la matière. Voici une répartition des quatre facteurs :
La vitesse de la broche (RPM) : À quelle vitesse la broche tourne.
Vitesse de coupe (SFM et M/min) : La vitesse à laquelle la pointe de la fraise se déplace sur le matériau. C'est le facteur le plus important qui affecte la durée de vie de l'outil. Si la vitesse est trop élevée, l'outil s'use rapidement.
Vitesse d'avance (IPM ou mm/min) : La vitesse à laquelle la fraise avance dans le matériau. Plus important encore, cela affecte la finition du matériau et la durée du travail.
Avance par dent (IPT ou mm/t, pour fraiser) : Quantité de matière enlevée par chaque dent de la fraise par tour. Cela vous permet de calculer la vitesse d'avance globale.
Pourquoi sont-ils importants ? Les bons réglages sont essentiels pour obtenir un résultat optimal. Des réglages incorrects peuvent endommager les outils, entraîner une mauvaise qualité de finition et augmenter le temps d'usinage. Reportez-vous toujours aux réglages recommandés pour le matériau et l'outillage spécifiques que vous utilisez.
Ces termes sont tous liés à la vitesse à laquelle se déplace la fraise. Cependant, ils sont exprimés de différentes manières :
RPM (tours par minute) : La vitesse de rotation de la broche. Imaginez-la comme la vitesse d'un moteur d'automobile.
SFM (surface en pieds par minute) : Vitesse à laquelle la lame du cutter se déplace à travers la surface du matériau. Il s'agit de la vitesse de coupe réelle, généralement utilisée par les unités impériales.
m/min (mètres par minute) : Identique à SFM. Cependant, il utilise des métriques à la place.
ft/min (pieds par minute) : Identique au SFM avec des unités impériales, qui sont souvent utilisées pour les opérations de tournage.
Pourquoi tant d'unités ? SFM, m/min et ft/min désignent tous la même chose : la vitesse de coupe, mais dans des unités différentes. RPM, en revanche, fait référence à la vitesse de rotation de la broche et doit être converti en vitesse de coupe en utilisant le diamètre de la fraise.
Utilisez ces formules pour convertir :
– SFM ou ft/min = (RPM x π x Diamètre) / 12 (Diamètre en pouces)
– m/min = (RPM x π x Diamètre) / 1000 (Diamètre en mm
Une fraise plus grosse fonctionnant au même régime aura une vitesse de coupe plus élevée (SFM, m/min ou ft/min). Cela est dû au fait que les bords extérieurs du dispositif de coupe parcourent une distance plus longue à chaque rotation.
La vitesse de coupe (N), mesurée en tr/min, définit la fréquence de rotation de la broche. La vitesse de coupe (Vc), quant à elle, est la vitesse tangentielle des arêtes de coupe sur la pièce. Elle est mesurée en SFM ou m/min. La Vc est déterminée par la vitesse de coupe et le diamètre (D) : Vc = πDN / 1000 (D en mm). Un diamètre plus grand entraînera une Vc plus élevée pour un régime donné. Par exemple, un outil de 25 mm de diamètre fonctionnant à 1000 tr/min aura une Vc d'environ 78.5 m/min, tandis qu'un outil de 50 mm de diamètre au même régime aura deux fois plus de Vc (environ 157 m/min). Cela affecte directement la durée de vie de l'outil ainsi que la chaleur et l'enlèvement de matière. La Vc et les vitesses d'avance s'influencent également mutuellement pour contrôler la formation de copeaux et la finition de surface. Une Vc plus élevée nécessite généralement des vitesses d'avance plus élevées pour assurer une épaisseur de copeaux constante. Ignorer la relation entre Vc et diamètre peut entraîner une usure excessive de l'outil et de mauvais résultats. Sa compréhension permet d’optimiser l’efficacité de l’usinage et la haute qualité.
