Curseur de moule complexe pour l'usinage CNC à cinq axes: considérations centrales pour la coupe et le traitement thermique des matériaux en acier résistant à l'usure
Pour les curseurs de moules de précision impliquant des surfaces complexes, l'usinage CNC à cinq axes est la voie habituelle vers une production de haute précision et efficace. de nombreux ingénieurs ont tendance à négliger un point critique lors de la sélection: l'acier résistant à l'usure.(comme SKD11, H13 ou D2, etc.) extrêmement dur après trempe ou trempe (généralement HRC 50-60+), le fraisage direct à cinq axes est extrêmement susceptible de provoquer un effondrement de la lame de l'outil, une diminution drastique de la durée de vie de l'outil, ou même une déformation du moule ou une microfissuration de surface due à la chaleur de traitement. pour résoudre ce problème difficile, le noyau réside dans la formulation de la route du processus "durcissement avant finition brute + rectification/polissage de précision + trempe locale à haute fréquence" ou "coupe à l'état recuit + traitement thermique global" et correspondant à des outils spéciaux en carbure. Dans cet article, nous allons démonter en détail les points pratiques de l'ingénierie pour l'usinage CNC à cinq axes des glissières de moule complexes du point de vue des paramètres de coupe, de l'état des matériaux, de la sélection des outils et de la synergie du traitement thermique, afin d'aider le personnel d'approvisionnement et de R & D à éviter les risques courants de défaillance des outils et de surdifférence de taille.
Sélection des matériaux et jugement de l'état du processus avant le traitement du glisseur de moule
Le matériau du curseur de moule détermine directement la difficulté de l'usinage CNC. acier résistant à l'abrasion est très varié, les grades communs tels que SKD11 (acier Lein à haute teneur en carbone), D2 (analogue de la norme américaine H13), H13 (acier de moule à chaud), ainsi que le domestique Cr12MoV. Ces matériaux sont différents dans la performance de coupe à l'état d'approvisionnement (généralement recuit, dureté HB 200-300) et à l'état de traitement thermique (HRC 50-62).
Avantages de la coupe recuite:Dans l'état recuit, le coefficient de coupe de l'acier résistant à l'usure est relativement bon, l'usinage lié à cinq axes peut être réalisé en utilisant une fraise verticale en carbure revêtue de PVD, capable d'usiner la cavité complexe du curseur, la rainure de guidage et l'angle R. À ce stade, la force de coupe est modérée et la charge de la machine est uniforme, ce qui est bon pour assurer la précision du positionnement à cinq axes.
Limites du traitement à l'état trempé:Si vous essayez de fraiser le curseur sur cinq axes au-dessus de HRC 50, seule une marge minimale (par exemple, 0,05 - 0,1 mm) pour le fraisage miroir ou l'ébavurage local est réalisable. épaississement de grande marge est presque impossible dans l'état trempé, car le taux d'usure de l'outil augmente de manière exponentielle et la forme des copeaux change, ce qui tend à coller le couteau, affectant sérieusement la finition de surface du curseur.
Stratégie et paramètres de coupe pour l'usinage lié à cinq axes
Pour les glissières complexes contenant des surfaces libres, les machines à cinq axes, telles que les centres d'usinage avec axes A/C ou B/C, offrent un angle d'approche optimal de l'outil et évitent les interférences. Cependant, la dureté élevée et la faible conductivité thermique de l'acier résistant à l'usure rendent la gestion de la température de coupe critique.
Dans le fraisage de finition à cinq axes de l'acier résistant à l'abrasion recuit, la stratégie paramétrique suivante est recommandée:
- Sélection des couteaux:Préférez un couteau à bille en carbure monolithique avec un revêtement nanométrique tel que Tialn ou AlCrN. Pour les petites zones arrondies de R0.5-R3, le diamètre de l'outil doit correspondre au rayon de la surface pour réduire le « sous-découpage ».
- Alimentation et vitesse:Pour l'état recuit SKD11, la vitesse de coupe vc est généralement réglée entre 120 et 180 m/min et l'alimentation par dent fz est comprise entre 0,1 et 0,2 mm/z. Lorsqu 'une lubrification minimale (MQL) est utilisée, la température de coupe peut être considérablement réduite et la durée de vie de l'outil prolongée.
- Réception et retour du couteau:Lors de l'interpolation à cinq axes, il est nécessaire d'optimiser le chemin de raccordement pour éviter les marques de raccordement aux points hauts ou bas de la surface du curseur. il est recommandé d'utiliser la compensation G41/G42 ou la compensation dynamique et d'ajouter des segments de programme aux mutations de courbure pour assurer la continuité de la surface.
Tableau 1: Paramètres recommandés pour le fraisage à cinq axes en acier résistant à l'abrasion recuit (à titre d'information)
| Zone de transformation | Type de couteau | Vitesse de coupe (m/min) | Alimentation (mm/min) | Mode de cool |
|---|---|---|---|---|
| Épaississement ouvert d'une surface plane/grande | Fraiser à 4 lames D10 | 150-200 | 3000-5000 | Fluide de coupe haute pression à base d'eau |
| Complexe cinq axes finition fraisage | Couteau à billes D6-R3 | 100-140 | 1500-2500 | Microlubrification par MQL |
| Groove profond/canal de guidage | Fraiser latéral D4 | 120-160 | 800-1200 | Huile à haute pression |
Remarque: Les paramètres spécifiques doivent être ajustés en fonction de la rigidité de la machine, de la marque de l'outil et du lot de matériaux réels. le courant de charge de la broche et la surface d'usure de l'outil doivent être surveillés de près lors de la première coupe d'essai.
Contrôle de la déformation par traitement thermique en synergie avec les réparations ultérieures
De nombreux curseurs doivent être entièrement trempés et trempés après l'usinage CNC pour obtenir une dureté finale à l'abrasion (par exemple HRC 55-60).Transfiguration parAprès l'usinage CNC à cinq axes, le curseur a une forme complexe, la répartition inégale des contraintes résiduelles et est extrêmement déformable lorsqu 'il est trempé, ce qui entraîne une surface d'ajustement (telle que l'ajustement du curseur avec la plaque de guidage et le noyau) extrêmement pauvre.
Système d'évitement:
- Laissez la marge de broyage:Lors de la programmation CNC, une marge de meulage de 0,1 à 0,3 mm doit être réservée pour les surfaces d'ajustement (par exemple, les glissières, les surfaces de positionnement). 0,05 mm peut être réservé pour les zones d'usure critiques, et une marge plus grande peut être réservée pour le reste des surfaces non ajustées.
- Anneau de déstress:Pour les glissières de forme complexe, il est recommandé de procéder à un recuit de déstress à basse température (600-650 ° C) après la finition CNC et avant le traitement thermique final, afin de libérer les contraintes résiduelles générées par la coupe.
- Clip symétrique et préchauffage:Lors du traitement thermique, le chauffage multisegment est utilisé pour assurer une température interne uniforme du curseur. refroidissement, il peut être refroidi à l'huile ou refroidi par air (selon le matériau) pour éviter une contrainte excessive de choc à froid.
- Le broyage ultérieur:Après le traitement thermique, la surface de raccordement est corrigée par une rectifieuse plane de précision ou une coupe en ligne. si la déformation est dans la zone de tolérance (± 0,05 mm), elle peut être résolue directement par la réparation du meulage; si la déformation est trop importante, elle doit être fraisée à nouveau CNC, mais à ce stade, l'outil est extrêmement usé et coûteux.Des spécifications strictes en matière de traitement thermique avec la conception de la rétention CNC sont au cœur du contrôle qualité。
Gestion de la durée de vie des outils et assurance qualité de surface
Dans le traitement de l'acier résistant à l'abrasion, la lame de l'outil et l'écaillage du revêtement sont des modes de défaillance à haute fréquence. En plus de sélectionner des outils de haute qualité, la rigidité de la machine est aussi critique que le contrôle des vibrations. Lors de l'interpolation à grande vitesse, si la tige de l'outil bat ou si la broche dérive thermiquement, elle laissera de minuscules empreintes sur la surface du curseur, affectant l'efficacité du polisssage ultérieur.
Points clés du contrôle qualité:
- Détection des couteaux:Après chaque traitement de 10 à 20 pièces de curseur, utilisez un microscope optique pour examiner le tranchant de l'outil et trouver un écart de collision supérieur à 0,1 mm qui doit être réaffûté ou remplacé.
- Rugosité de la surface:Après un fraisage de finition à cinq axes, la valeur Ra de la surface du curseur peut généralement atteindre 0,8 à 1,6 μm. Pour les exigences en matière de miroir (Ra)
