Les moteurs de voitures, les pièces d’avion et les boîtiers de téléphones portables que nous voyons quotidiennement dépendent presque tous de l’usinage. En termes simples, l'usinage consiste à prendre une ébauche de métal brut et à utiliser diverses machines-outils et couteaux pour éliminer l'excédent de matériau, en le façonnant selon les dimensions et les formes spécifiques requises par les plans.
Un aperçu de 7 méthodes d'usinage courantes - Zhihu
Cependant, même si elles impliquent toutes la découpe, les méthodes telles que le tournage, le fraisage, le rabotage, le meulage, le perçage et l'alésage diffèrent considérablement par leurs techniques de découpe, l'équipement utilisé et les types de tâches qu'elles peuvent effectuer.
Tout d’abord, clarifions un concept : la précision d’usinage.
Avant d'aborder les méthodes d'usinage, il faut comprendre le terme « précision ».
La précision fait référence à la différence entre les dimensions de la pièce finie et celles spécifiées dans le plan. Plus la différence est petite, plus la précision est élevée. Les normes nationales classent la précision en 20 niveaux, allant de IT01 à IT18 ; un nombre inférieur indique une précision plus élevée, tandis qu'un nombre plus élevé indique une précision inférieure.
Les pièces mécaniques utilisées dans les usines générales ont généralement une précision d'environ IT7, tandis que les pièces de machines agricoles sont généralement d'environ IT8.
Un autre indicateur clé est la rugosité de la surface -essentiellement, c'est-à-dire le degré de douceur ou de plan de la surface de la pièce. Elle se mesure en micromètres (μm) ; plus la valeur est faible, plus la surface est lisse.
I. Tournage – Couper en tournant
En tournage, la pièce tourne tandis que l'outil de coupe reste immobile.
Pendant le processus de tournage, la pièce est serrée sur la broche du tour et tourne à grande vitesse, tandis que l'outil de coupe se déplace linéairement le long de la surface de la pièce, éliminant l'excès de matériau couche par couche.
À quoi sert le tour le mieux adapté ? Pièces présentant une symétrie de rotation, telles que des arbres, des disques et des manchons. En termes simples, presque tout ce qui a la forme d'un cylindre est produit sur un tour. Les composants tels que les vilebrequins de moteur et les chemins de roulement dépendent du tournage.
Tour horizontal CNC à usage intensif CK61350-(trois-guides)_Dezhou Zhongtuo Machine Tool Manufacturing Co., Ltd.
La précision de tournage varie généralement de IT8 à IT7, avec une rugosité de surface comprise entre 1,6 et 0,8 micromètres. Avec le tournage de précision, la précision peut être améliorée jusqu'à IT6-IT5 et la rugosité réduite à 0,4-0,1 micromètres. Lors de l'usinage de métaux non-ferreux sur un tour de haute-précision à l'aide d'un outil diamanté, la surface résultante peut être aussi brillante qu'un miroir ; ce processus est connu sous le nom de « retournement de miroir ».
Les tours offrent un autre avantage : la possibilité d’effectuer diverses tâches simplement en changeant d’outil. En montant un outil de tournage extérieur, on peut usiner des diamètres extérieurs ; une barre d'alésage permet l'usinage d'alésages internes ; et un outil de filetage permet de couper le filetage. Un seul tour horizontal standard peut gérer une grande variété d’opérations d’usinage.
II. Fraisage – Coupe simultanée à plusieurs-couteaux
En fraisage, l'outil de coupe tourne tandis que la pièce reste immobile ou se déplace lentement.
Le fraisage utilise des-outils à plusieurs dents-en particulier, des fraises-où chaque dent effectue une coupe pendant que l'outil tourne. En raison de la présence de plusieurs dents et de l'absence de « course de retour à vide » que l'on retrouve lors du rabotage, le fraisage offre un rendement élevé.
Que peuvent faire les fraiseuses ? Ils peuvent usiner des surfaces planes, des rainures, des marches, des engrenages, des cannelures, des filetages et des surfaces de moules complexes-presque n'importe quoi. Le fraisage est donc considéré comme le processus d’usinage le plus polyvalent.
Usinage multi-axes Mastercam – Solutions et techniques pour un usinage de surfaces complexes efficace (site Web chinois de Mastercam)
Le fraisage atteint généralement des niveaux de précision IT8 à IT7 et des valeurs de rugosité de surface comprises entre 6,3 et 1,6 micromètres. Les fraiseuses CNC offrent une plus grande précision, atteignant le niveau de 0,01-millimètre, tandis que les fraiseuses CNC à cinq axes simultanés peuvent atteindre une précision de positionnement de ±0,002 millimètres.
Quelle est la principale différence entre le tournage et le fraisage ? Le tournage convient aux pièces cylindriques et symétriques, tandis que le fraisage est idéal pour les pièces carrées, plates ou irrégulières présentant des caractéristiques complexes. Généralement, un arbre est tourné, tandis qu'un bloc carré fendu est fraisé.
III. Forage – Spécialisé pour faire des trous
Le forage implique qu'un foret rotatif avance dans un matériau solide pour créer un trou.
Le perçage est la méthode la plus fondamentale pour réaliser des trous. Elle peut être réalisée sur des perceuses dédiées ou sur des tours, aléseuses et fraiseuses.
Perceuse radiale Z3050 × 16 à faible -vitesse lourde-- Tengzhou Gaodi Machine Tool Co., Ltd.
Cependant, le forage présente un inconvénient inhérent : une précision limitée. Étant donné que les forets sont longs et minces, ils manquent de rigidité et ont tendance à se décentrer-pendant l'opération. Le perçage donne généralement une précision de seulement IT13 à IT11, avec une rugosité de surface de 50 à 12,5 micromètres. Même si certaines sources affirment qu’il peut atteindre IT10, il s’agit d’une estimation optimiste.
Par conséquent, un trou percé est généralement considéré comme un élément brut-usiné. Si une grande précision est requise, le trou doit subir d'autres processus de finition tels que le lamage ou l'alésage.
IV. Alésage – Affiner le trou
L'alésage consiste à usiner un trou existant pour le rendre plus grand, plus rond et plus lisse.
L'outil utilisé est appelé barre d'alésage (ou outil d'alésage) ; il s'agit généralement d'un outil à point unique-monté sur une barre qui s'étend dans le trou pour effectuer la coupe.
Le plus grand avantage de l’alésage est que le diamètre du trou n’est pas strictement limité par la taille de l’outil. Lors du perçage, la taille du trou est fixée par le diamètre du foret, tandis qu'un outil d'alésage permet une profondeur de coupe réglable dans une certaine plage, offrant une flexibilité beaucoup plus grande.
L'alésage peut atteindre une précision de IT9 à IT7 et une rugosité de surface de 2,5 à 0,16 micromètres. L'alésage de précision peut atteindre IT7 à IT6, avec des niveaux de rugosité compris entre 0,63 et 0,08 micromètres.
Une opération d'usinage dont vous avez peut-être entendu parler mais que vous n'avez jamais vue : ennuyeuse-une expérience-révélatrice (Vidéo Tencent).
La différence entre le forage et l'alésage est simple : le forage crée un nouveau trou dans un matériau solide, tandis que le forage agrandit et affine un trou existant. L’un transforme « rien en quelque chose », tandis que l’autre transforme « le brut en raffiné ».
V. Rabotage – Ravage en arrière-et-en arrière
Le rabotage implique que l'outil se déplace d'avant en arrière en ligne droite sur la surface de la pièce, un peu comme un charpentier rabotant du bois.
Il existe deux principaux types de raboteuses : la façonneuse (ou raboteuse alternative) et la raboteuse à portique. Les façonneuses conviennent aux pièces de petite à moyenne taille-, tandis que les raboteuses à portique sont conçues pour les grandes pièces.
Le rabotage est principalement utilisé pour usiner des surfaces planes et des rainures droites. Il s'agit d'une méthode courante pour usiner les guidages des grandes machines-outils.
Raboteuse à portique
Le rabotage atteint généralement une précision de IT9 à IT7 et une rugosité de surface de 6,3 à 1,6 micromètres. Le rabotage d'ébauche est moins précis (IT12 à IT11), alors que le rabotage de finition peut atteindre IT8 à IT7.
Cependant, le rabotage présente un inconvénient majeur : un faible rendement. Pendant le mouvement alternatif d'une raboteuse, la moitié de la course est passée au ralenti-sans effectuer de travail réel. Par conséquent, dans la production de masse, le rabotage est de plus en plus remplacé par le fraisage. Aujourd'hui, le rabotage est principalement utilisé pour la production de pièces uniques-ou de petits-lots et pour l'usinage de surfaces planes sur de grands composants.
VI. Meulage-Précision obtenue grâce à l'abrasion
Le meulage consiste à utiliser une meule abrasive pour éliminer une fine couche de matériau de la surface de la pièce.
Les pièces destinées au meulage ont généralement subi une trempe (durcissement) et possèdent une dureté élevée ; Comme les outils de tournage ou de fraisage standard ne peuvent pas les couper efficacement, des meules sont nécessaires.
Le meulage est un processus de finition de précision capable d'atteindre une grande précision-allant généralement de IT8 à IT5 ou mieux-avec des valeurs de rugosité de surface comprises entre 1,25 et 0,16 micromètres. Le meulage de précision peut atteindre 0,16 à 0,04 micromètres, le meulage ultra-de précision 0,04 à 0,01 micromètres et le meulage de finition miroir-peut atteindre des niveaux inférieurs à 0,01 micromètres.
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Bien que le meulage offre une grande précision, il se caractérise par un faible rendement et des coûts élevés. Par conséquent, il s’agit généralement de l’étape finale de la séquence d’usinage ; la mise en forme initiale est effectuée par tournage, fraisage ou rabotage, laissant une petite quantité de matériau (surépaisseur) pour la passe de meulage finale.
Résumé
Chacune de ces six méthodes d’usinage a sa propre application spécifique :
Tournage : méthode principale pour les pièces rotatives telles que les arbres, les disques et les manchons.
Fraisage : La méthode la plus polyvalente, utilisée pour les surfaces planes, les rainures, les dents d'engrenage et les surfaces courbes complexes.
Forage : utilisé pour créer de nouveaux trous ; le point de départ pour l'usinage de trous.
Alésage : utilisé pour agrandir et affiner les trous existants ; offre une précision bien supérieure à celle du perçage.
Rabotage : utilisé pour les surfaces planes et les fentes droites ; faible rendement mais adapté aux gros composants.
Broyage : L'étape de finition finale ; utilisé pour les matériaux de haute-dureté et atteint la plus haute précision.
Les pièces d’une même machine nécessitent souvent une combinaison de ces méthodes. Par exemple, un arbre peut d'abord être mis en forme, puis percé, et enfin son diamètre extérieur est rectifié-en procédant étape par étape-par-à travers l'usinage grossier, la semi-finition et la finition.
Avec les progrès de la technologie CNC et de la fabrication intelligente, ces méthodes d'usinage traditionnelles sont en train d'être redéfinies. Les centres d'usinage Turn-fraisage peuvent combiner les opérations de tournage et de fraisage en une seule machine. Les machines-outils CNC à cinq-axes permettent l'usinage de plusieurs surfaces en une seule configuration. La technologie de l'IA peut même permettre aux machines-outils d'optimiser de manière autonome les trajectoires d'usinage, réduisant ainsi le recours à l'expérience des machinistes chevronnés. Les machines évoluent, mais la logique fondamentale-déterminant quelle méthode de découpe utiliser pour une forme spécifique-ne changera pas à court terme.
