Tableau des paramètres d'usinage CNC à trois axes en alliage d'aluminium et guide des conditions de coupe
Dans le domaine de la fabrication de précision, l'alliage d'aluminium est devenu le matériau de choix pour l'aérospatiale, l'électronique 3C et les pièces automobiles en raison de sa légèreté, de sa conductivité élevée et de ses bonnes propriétés de traitement. Cependant, les problèmes de collage des outils, de déformation thermique et de rayures de surface lors de la découpe de l'aluminium préoccupent depuis longtemps les ingénieurs. Ce guide fournit des recommandations sur les paramètres de fraisage CNC à trois axes pour les alliages d'aluminium courants tels que 6061 et 7075, couvrant la vitesse de broche, la vitesse d'avance, la profondeur de coupe et la sélection des outils. Il est conçu pour aider le personnel technique d'approvisionnement et de R&D à verrouiller rapidement la fenêtre de processus et à réduire les coûts d'essais et d'erreurs. En définissant scientifiquement les paramètres d'usinage CNC à trois axes de l'alliage d'aluminium, la durée de vie de l'outil peut être efficacement améliorée, la rugosité de la surface peut être contrôlée dans la limite de Ra0,8 μm et la cohérence de la production de masse peut être considérablement améliorée.
Analyse des propriétés des matériaux de base et des difficultés de découpe
Différentes qualités d'alliages d'aluminium ont des réponses très différentes aux outils de coupe. Comprendre les propriétés des matériaux est la condition préalable au réglage des paramètres. Le 6061-T6 est une nuance couramment utilisée pour les pièces structurelles. Il présente une bonne usinabilité mais se colle facilement à l'outil ; Le 7075-T6 a une résistance plus élevée, une dureté légèrement supérieure à celle du 6061 et augmente la force de coupe ; Le 5052-H32 est un alliage non traitable thermiquement qui présente une bonne ténacité mais une forte ductilité et est susceptible de produire des copeaux nodulaires.
Les principales difficultés de découpe de l’aluminium comprennent :
- Phénomène de collage de couteau :La température de recristallisation de l'aluminium est basse et il adhère facilement à la surface de coupe des dents de la fraise à haute température, formant des bords accumulés et endommageant la finition de surface.
- Déformation thermique :L'aluminium a une conductivité thermique élevée (environ 200 W/m·K), mais si la chaleur de coupe locale ne peut pas être dissipée à temps, la pièce subira facilement une légère déformation thermique, affectant la précision dimensionnelle.
- Rayures superficielles :L'aluminium mou est sensible à l'indentation, et un serrage inapproprié ou une usure de l'outil peut provoquer des dommages irréversibles à la surface.
Explication détaillée des paramètres de coupe clés
Un paramétrage raisonnable nécessite un équilibre entre la qualité de surface, la durée de vie de l'outil et l'efficacité du traitement. Voici les valeurs de référence empiriques pour le fraisage général à trois axes. Dans les applications réelles, un réglage précis est nécessaire en fonction de la rigidité de l'équipement, de la marque de l'outil et des conditions de refroidissement.
Calcul de la vitesse de broche et de la vitesse d'avance
Le traitement de l'aluminium adopte généralement une stratégie « à grande vitesse et avance moyenne ». La plage de vitesse de coupe (Vc) recommandée est de 200 à 600 m/min. La vitesse d'avance (Fv) est dérivée de la formule Fv = n × D × Z, où n est la vitesse de broche, D est le diamètre de l'outil et Z est le nombre de dents. Par exemple, lors de l'utilisation d'une fraise en carbure à 4 dents pour traiter de l'aluminium 6061 d'un diamètre de 6 mm, si Vc = 400 m/min est réglé, alors n ≈ 21 200 tr/min et la plage Fv peut être obtenue en réglant la vitesse d'avance.
Profondeur de coupe axiale et radiale
Afin d'éviter une mauvaise évacuation des copeaux et une force latérale excessive de l'outil, il est recommandé que la profondeur de coupe monocouche (Ap) soit contrôlée à 25 % à 50 % du diamètre de l'outil et que la largeur de coupe radiale (ae) soit contrôlée à 10 % à 20 % du diamètre de l'outil. Pour pièces à paroi mince (épaisseur de paroi
