Tournage CNC - Usinage de pièces composées est une technologie de fabrication qui intègre plusieurs processus tels que tournant, fraisageIl permet de réaliser l'usinage en une seule opération sur la même machine-outil. Il est particulièrement adapté aux pièces présentant des structures complexes et des exigences de précision élevées, et peut améliorer de manière significative la précision de l'usinage et l'efficacité de la production.
Avantages de l'usinage composé par tournage-fraisage :
Réduction des temps de serrage : Une seule pièce peut être usinée sur le même fraiseuse-tourneuse, y compris pour l'usinage du diamètre extérieur, trou interne l'usinage, usinage de fentesIl est possible d'effectuer des prélèvements, des perçages et des fraisages sur des plans. Cela permet d'éviter de multiples opérations de prise et de mise en place et des erreurs de positionnement.
Grande précision d'usinage : Grâce à la réduction des erreurs de positionnement et à une meilleure rigidité de la machine-outil, les tolérances géométriques sont plus faciles à contrôler.
Chaîne de traitement plus courte : L'usinage par fraisage-tournage réduit les étapes de l'ébauche, de la semi-finition et de la finition, ce qui permet une livraison plus rapide.
Adaptabilité aux géométries complexes et aux matériaux difficiles à usiner : Pour les pièces présentant des géométries complexes, des trous irréguliers ou des structures à parois minces, les fraiseuses-tourneuses offrent plus d'avantages que les machines traditionnelles de tournage/fraisage séparées.
Étude de cas : Raccords en graphite WELDO PTFE + 15%
Voici un cas d'application typique de WELDO Machining (WELDO) illustrant la valeur pratique de l'usinage par fraisage-tournage dans des pièces en matériaux composites dissemblables.
Matériaux/spécifications des raccords
Matériau : PTFE matrice + 15% graphite charge (améliore la résistance à l'usure et les propriétés de glissement)
Type de pièce : Structure composite douille-disque, y compris les caractéristiques telles que le diamètre extérieur, le trou intérieur, les fentes et les surfaces fraisées.
Quantité : A partir de prototype à la production en série (environ 10 000 pièces)
Méthode d'usinage
WELDO utilise un centre d'usinage par fraisage-tournage pour réaliser les opérations suivantes en une seule fois :
Diamètre extérieur ébauche (tournage)
Fraisage et rainurage du diamètre extérieur
Fraisage et perçage de surface
Finition de surface et l'inspection
Résultats
Le nombre de configurations a été ramené de 3 à 1, ce qui a permis de réduire les erreurs de positionnement d'environ 30%.
La durée du cycle d'usinage a été réduite d'environ 40%.
Les tolérances des pièces finies sont contrôlées à ±0,02 mm, et la rugosité de surface Ra ≤ 1,6 μm.
Le matériau (PTFE + graphite 15%) présente des caractéristiques de glissement et de dilatation thermique complexes ; le fraisage-tournage réduit le risque de déformation.
Pourquoi choisir le fraisage-tournage ?
Cette pièce étant constituée d'un composite plastique/graphite, elle est sujette à des déformations thermiques, à des vibrations de coupe et à des micro-déplacements pendant l'usinage. Les avantages des fraiseuses-tourneuses en termes de rigidité, de réalisation d'un seul montage et d'enchaînement de plusieurs processus facilitent le contrôle des risques tels que la dilatation thermique et la déformation de la coupe. WELDO soulignent les ingénieurs : "L'exécution de plusieurs étapes de fraisage-tournage en un seul montage permet non seulement d'améliorer l'efficacité, mais aussi de renforcer considérablement la cohérence de l'usinage.
Types de pièces typiques applicables :
Pièces de l'arbre: Tels que les arbres de transmission automobile, les broches de machines-outils, les arbres de rotor de moteur, etc. Ces pièces nécessitent souvent l'usinage des diamètres extérieurs, des filetages et des plans. Le fraisage-tournage permet de réaliser plusieurs processus en un seul montage, ce qui garantit la coaxialité et la précision.
Pièces de disque: Y compris les volants d'inertie, les brides, les couvercles de soupapes, etc. Le tournage de la face frontale, le fraisage des rainures et le perçage peuvent être effectués sur la même machine, ce qui réduit le temps de changement.
Manches et pièces annulairesLe fraisage-tournage permet de réaliser l'usinage des cercles intérieurs et extérieurs, des rainures d'huile et des filetages en une seule opération, ce qui garantit une grande concentricité. Le fraisage-tournage permet de réaliser l'usinage des cercles intérieurs et extérieurs, des rainures d'huile et des filetages en une seule opération, ce qui garantit une grande concentricité.
Pièces de forme irrégulière:tels que les composants structurels de l'aérospatiale, les composants médicaux et les articulations de robots. En raison de leurs formes complexes, y compris celles avec des trous inclinés ou des surfaces incurvées, des opérations multi-axes sont nécessaires ; le fraisage-tournage permet d'obtenir un usinage de haute précision.
Arbres filetés ou canneléstels que les arbres d'engrenage et les tiges de commande hydraulique. Les méthodes traditionnelles nécessitent plusieurs machines-outils, alors que la technologie du fraisage-tournage permet de réaliser le formage en une seule fois, ce qui améliore considérablement l'efficacité.
Applications industrielles de l'usinage composé par tournage et fraisage à commande numérique
Aérospatiale: Pièces de haute précision telles que les arbres de turbine et les connecteurs.
Fabrication automobile: Composants nécessitant une cohérence, tels que les arbres de transmission, les brides et les bielles.
Dispositifs médicaux: Pièces de haute qualité superficielle telles que les noyaux de valves et les implants.
Équipement industriel: Pièces nécessitant une concentricité des alésages intérieurs et extérieurs, telles que les corps de vannes et les chemises de cylindres.
Précautions à prendre par l'opérateur
Pour garantir le bon fonctionnement, la stabilité et l'efficacité de l'usinage composé du tour, les opérateurs doivent se concentrer sur les points suivants :
Étalonnage des machines-outils et conception des montages: Assurent une excellente précision géométrique de la machine-outil, une grande rigidité de la fixation et une bonne répétabilité du positionnement.
Optimisation du programme: L'usinage en fraisage-tournage utilise couramment des outils multi-axes/alimentés, ce qui impose des exigences élevées en matière de compensation d'outil, de paramètres de coupe et de gestion du magasin d'outils. La vérification et la simulation du programme doivent être effectuées à l'avance.
Compréhension des propriétés des matériaux: Comme dans le cas ci-dessus du PTFE+graphite, la dilatation thermique, la chaleur de coupe et la ténacité diffèrent de celles des métaux, ce qui nécessite la sélection de revêtements d'outils et de conditions de coupe appropriés.
Réglage des paramètres de coupe: Lorsque l'on passe du tournage au fraisage sur la même pièce, il faut tenir compte de l'impact des différentes conditions de coupe, des directions de coupe et de l'entrée/sortie de l'outil sur la déformation de la pièce.
Gestion du refroidissement et de la lubrification: En particulier lors du découpage de matériaux composites ou de plastiques renforcés par des charges, les conditions de lubrification et de refroidissement ont une incidence directe sur la qualité de la surface et la déformation.
Contrôle de la température et de la déformation des pièces: Pendant l'usinage en continu, il convient de prêter attention à l'augmentation de la température de la pièce et à l'évolution des déformations, et d'utiliser un contrôle intermédiaire ou en ligne si nécessaire.
Sécurité et protection des machines-outils: Au cours du processus de fraisage et de tournage, il y a de nombreuses actions telles que le changement d'outil, le changement de direction de la broche et l'intervention d'outils électriques. Les opérateurs doivent veiller à la protection de la sécurité, au changement automatique d'outil et à la prévention des collisions.
Problèmes et solutions
| Problème | Solution |
| Les opérations multiples et les changements d'outils entraînent une programmation complexe et un risque d'erreur élevé. | Utiliser un logiciel de FAO spécialisé pour prendre en charge les fraiseuses-tourneuses, effectuer des vérifications par simulation et définir des trajectoires sûres pour éviter les collisions. |
| La déformation/expansion thermique de la pièce au cours d'une seule opération de serrage entraîne une diminution de la précision. | Optimiser la conception des montages (montages de réduction de la déformation, montages de refroidissement), contrôler la température de coupe, effectuer un usinage segmenté et fournir un retour d'information sur les mesures en ligne. |
| Les propriétés des matériaux (par exemple, les plastiques composites, les matériaux renforcés par des charges) entraînent une usure de l'outil et un usinage instable. | Sélectionnez des outils adaptés au matériau, réglez la vitesse de coupe et l'avance, augmentez la lubrification ou utilisez des moyens de refroidissement, et surveillez l'usure de l'outil. |
| Géométrie complexe de la pièce et difficulté d'accès à la zone de fraisage. | Utiliser 5 axes ou d'outils électriques pour permettre aux outils d'atteindre directement les positions difficiles à usiner, réduisant ainsi les changements d'outils et de pinces. |
| Coûts élevés d'investissement en équipement et de formation du personnel. | Élaborer un modèle de retour sur investissement, en pilotant dans un premier temps sur des pièces typiques ; former les opérateurs et les programmeurs, puis étendre le programme après avoir accumulé de l'expérience. |
Résumé
L'usinage composé par tournage-fraisage, qui constitue une tendance importante de la technologie d'usinage moderne, peut améliorer de manière significative l'efficacité et la précision de l'usinage, ainsi que la capacité à traiter des pièces complexes. Dans les WELDO L'étude de cas du composant PTFE+graphite ci-dessus montre la valeur apportée par une opération coordonnée à installation unique et à processus multiples.
Si vous avez des pièces similaires à usiner et que vous vous concentrez actuellement sur la vitesse, la qualité et le coût de l'usinage, vous pouvez nous contacter pour obtenir de l'aide.
FAQ de l'usinage composé par tournage et fraisage à commande numérique
Quels sont les types de pièces qui se prêtent à l'usinage par fraisage-tournage ?
Les pièces qui possèdent simultanément des caractéristiques de diamètre extérieur/intérieur en rotation, ainsi que des caractéristiques de plan, de fente, de trou et de fraisage. Ce système est particulièrement adapté aux pièces de forme irrégulière, aux structures à parois minces, aux matériaux difficiles à usiner et aux applications nécessitant plusieurs opérations en une seule fois.
Quelles économies peuvent être réalisées grâce à l'usinage par fraisage-tournage ?
Les principales économies réalisées sont les suivantes : moins de réglages, moins de manipulations manuelles et de temps de changement d'outils/de pinces, moins de temps d'usinage et moins de fixations. En outre, l'amélioration de la précision réduit les taux de reprise et de rebut, ce qui diminue les coûts de contrôle de la qualité.
Quel est le plus grand risque par rapport au tournage et au fraisage séparés traditionnels ?
Le risque le plus important est la déformation de la pièce ou les incohérences dimensionnelles dues à une défaillance de réglage unique ou à une mauvaise conception des montages/programmations. Un mauvais contrôle des changements d'outils, de la rigidité de la machine et des vibrations peut également entraîner des fluctuations de la qualité.
Quels sont les paramètres que les opérateurs doivent surveiller en priorité lors de l'usinage par fraisage-tournage ?
Les éléments suivants doivent être surveillés : état de l'outil (usure, rupture), température de la pièce/expansion thermique, vibrations de la machine-outil, charge de la broche, force de coupe/avance, stabilité du positionnement du dispositif de fixation et retour d'information sur les mesures en ligne. En cas d'augmentation de la température ou de tendance à la déformation, l'étalonnage doit être interrompu immédiatement.
