En raison de leurs avantages-tels qu'ils sont légers, hautement ductiles et faciles à usiner-les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans des domaines allant des machines de précision et des composants automobiles aux pièces structurelles pour les nouvelles applications énergétiques ; par conséquent, les services d’usinage de l’aluminium sont devenus un processus de support essentiel dans l’industrie de la fabrication de précision. Cependant, les alliages d'aluminium possèdent une dureté relativement faible et un coefficient de dilatation thermique élevé. Lors de l'usinage de composants à parois minces-, de plaques minces ou de pièces comportant des cavités complexes, ils sont très sensibles aux problèmes de déformation induite par les contraintes -, de déformation thermique et de distorsion mécanique - qui compromettent gravement la précision du produit fini. La maîtrise de techniques d’usinage scientifiquement fondées est donc cruciale pour contrôler ces déformations.
L'usinage en couches symétriques est une méthode fondamentale pour atténuer la déformation thermique des pièces nécessitant un enlèvement de matière important. Elle est largement utilisée dans la production de pièces en aluminium usinées CNC-. L'enlèvement d'une grande quantité de matière en un seul passage concentre la chaleur et crée des déséquilibres de contraintes, ce qui fait souvent tomber la planéité des plaques bien en dehors des limites de tolérance. En adoptant une approche symétrique-en alternant les coupes entre les faces avant et arrière et en enlevant le matériau couche par couche jusqu'à ce que les dimensions finales soient atteintes-la chaleur peut être continuellement dissipée et les contraintes internes équilibrées, améliorant ainsi considérablement la planéité et la stabilité dimensionnelle de la pièce.
Pour les pièces en aluminium à plusieurs-empreintes, une approche d'usinage en couches et à plusieurs-passes empêche efficacement la déformation causée par une répartition inégale des contraintes, ce qui la rend idéale pour la production en série de pièces en aluminium. L'usinage traditionnel en une seule passe de cavités individuelles conduit souvent à une concentration unilatérale des contraintes et au déplacement ou à la déformation des parois de la cavité. En adoptant un processus dans lequel toutes les cavités sont usinées de manière synchrone couche par couche, la pièce subit une contrainte uniforme, minimisant le risque de déformation à la source-une méthode bien-adaptée aux composants complexes en alliage d'aluminium à plusieurs-cavités.
La correspondance scientifique des paramètres de coupe est essentielle pour équilibrer la précision de l'usinage et l'efficacité de la production et constitue une stratégie anti-standard dans la fabrication de pièces en aluminium CNC. Une profondeur de coupe excessive provoque une augmentation soudaine des forces de coupe, entraînant une déformation de la pièce et une usure de l'outil. L'industrie utilise généralement une stratégie de fraisage à grande vitesse- caractérisée par des coupes peu profondes, des vitesses de broche élevées et des vitesses d'avance élevées ; cette approche réduit les forces de coupe et contrôle la déformation thermique tout en garantissant à la fois l'efficacité et la qualité du fraisage CNC de l'aluminium.
L'optimisation des paramètres de l'outil et la sélection du bon outillage sont des facteurs essentiels pour minimiser la déformation lors de l'usinage des alliages d'aluminium, déterminant directement la précision dimensionnelle des pièces finies. Un réglage correct des angles de coupe, des angles d'hélice et des angles d'attaque réduit la résistance à la coupe et améliore la dissipation de la chaleur. De plus, l'optimisation de la géométrie de l'outil-telle que la réduction du nombre de dents et l'augmentation du dégagement des copeaux-empêche efficacement la déformation causée par le colmatage et le blocage des copeaux, ce qui rend le processus adapté à l'usinage de précision des composants en aluminium à paroi mince-.
Un affûtage standardisé des outils et un contrôle strict des limites d'usure avant les opérations de finition sont essentiels pour garantir la qualité des pièces en aluminium-usinées CNC. Les nouveaux outils doivent être affûtés pour éliminer les bavures et les dentelures, garantissant ainsi un tranchant lisse. Le contrôle de l'usure des outils à 0,2 mm près et le maintien des températures d'usinage en dessous de 100 degrés empêchent efficacement la formation de bords accumulés (BUE), réduisent la chaleur de coupe et la déformation élastique et améliorent la précision de la surface.
La détermination stratégique de la séquence du parcours d'outil de fraisage est un principe fondamental de l'usinage de précision applicable à l'ensemble du flux de fabrication CNC de l'aluminium. Les opérations d'ébauche donnent la priorité au fraisage en montée (ou au fraisage conventionnel en fonction des besoins spécifiques, bien que le fraisage en montée soit souvent préféré pour des raisons d'efficacité) afin d'éliminer rapidement l'excédent de matière. Les opérations de finition utilisent systématiquement le fraisage en montée, permettant une transition en douceur des copeaux épais aux copeaux fins ; cela atténue l'écrouissage, supprime les déformations infimes des pièces de précision et garantit la précision dimensionnelle du produit final.
Le processus de serrage secondaire pour les composants à parois minces-est spécialement conçu pour traiter la déformation causée par la contrainte de serrage et convient à l'usinage de pièces en aluminium usinées sur mesure. Le serrage en une seule étape- conduit souvent à une déformation due à une compression rigide ; cependant, en relâchant le luminaire avant la passe de finition finale-soulageant ainsi la contrainte de serrage interne et permettant à la pièce de revenir naturellement à son état d'origine avant un serrage final léger-serrage-la déformation induite peut être minimisée, améliorant considérablement la planéité des pièces à parois minces-.
La séquence d'usinage « percer-puis-fraisage » résout efficacement les problèmes tels qu'une mauvaise évacuation des copeaux et la déformation thermique lors de l'usinage de cavités, ce qui la rend largement applicable à la production de pièces tournées en aluminium. Le fraisage direct peut facilement entraîner un colmatage des copeaux, une dilatation thermique localisée et même un écaillage ou une casse des outils. En-perçant un trou avec un foret de grand-diamètre avant d'utiliser une fraise pour élargir et façonner la fonction, l'évacuation des copeaux est facilitée et les températures de coupe sont réduites, évitant ainsi la déformation thermique et les accidents d'usinage.
Une combinaison de sept techniques clés d'anti-déformation permet la résolution complète de divers problèmes de déformation dans l'usinage des alliages d'aluminium, facilitant ainsi la production en série de haute-précision. Que la déformation provienne de contraintes résiduelles, d'effets thermiques ou de forces de serrage, elle peut être contrôlée avec précision grâce à l'optimisation des processus, aux ajustements des paramètres, aux mises à niveau des outils et au perfectionnement du flux de travail, réduisant ainsi considérablement le taux de rebut des produits.
En résumé, la déformation lors de l'usinage des alliages d'aluminium résulte d'une combinaison de facteurs, notamment les propriétés des matériaux, les paramètres de coupe, les séquences d'usinage et les méthodes de serrage. En employant sept stratégies spécifiques -usinage symétrique, coupe en couches, paramètres de coupe optimisés, mises à niveau des outils, parcours d'outils standardisés,-resserrage et perçage avant le fraisage-les fabricants peuvent optimiser pleinement le processus d'usinage, contrôler avec précision les défauts de déformation et garantir la précision et la qualité des pièces CNC en aluminium.
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