Directives de perçage CNC pour améliorer la qualité des trous

Dans divers secteurs industriels, tels que l'aérospatiale, le médical, la construction de machines et d'équipements, les trous sont indispensables à l'assemblage et à la solidité des structures. Ils sont donc essentiels à la réussite de l'assemblage et au bon fonctionnement des pièces. Pour percer ces trous avec une grande précision, on utilise couramment le perçage CNC. Cet article explique comment améliorer la qualité des trous grâce au perçage CNC.

Quand le perçage CNC est-il nécessaire ?

De même, d'autres opérations CNC, comme le perçage CNC, sont des opérations de fabrication largement utilisées dans presque tous les secteurs, notamment l'automobile, l'aérospatiale, le médical et la construction. Le perçage CNC est un processus essentiel pour l'assemblage et l'intégrité structurelle. Lors de la fabrication, le perçage CNC est utilisé pour :

Créer des trous

Pour assembler deux composants d'une pièce, différents procédés peuvent être utilisés, comme le soudage. Une autre méthode consiste à utiliser des écrous et des boulons après avoir percé les trous. Dans la plupart des pièces métalliques, où la fiabilité de l'assemblage est primordiale, on utilise le perçage CNC.

Exigence de haute précision

En production, la précision est un facteur essentiel à la réussite de l'utilisation des pièces. Lors de l'assemblage de deux composants, la précision est d'autant plus cruciale que le moindre défaut, comme un état de surface médiocre, réduit la durée de vie en fatigue et peut entraîner une défaillance. Dans les applications critiques, la précision des perçages est primordiale ; c'est pourquoi, pour répondre aux exigences de sécurité, la plupart des industries manufacturières ont recours à des opérations de perçage CNC de haute précision.

Comment choisir les méthodes de perçage CNC

Il existe de nombreuses méthodes de perçage CNC efficaces pour différents types d'applications. Examinons-les une à une afin de comprendre dans quels cas elles peuvent être utilisées.

Forage standard

Il s'agit d'une opération de perçage CNC courante et basique, où le foret hélicoïdal est placé perpendiculairement à la pièce pour réaliser des trous ronds. Dans des conditions d'usinage stables, ce procédé est utilisé pour des profondeurs de perçage faibles à moyennes. C'est une opération de perçage CNC polyvalente, adaptée à de nombreux matériaux et utilisée lorsque la précision est primordiale à un coût avantageux.

Forage par perçage

Le perçage par à-coups consiste en une progression par incréments du foret dans la pièce, permettant de réaliser des trous profonds et précis. L'outil de perçage se rétracte légèrement pour évacuer les copeaux et permettre au liquide de refroidissement d'atteindre la zone de coupe. C'est la méthode de perçage CNC optimale lorsque la réduction de la chaleur pendant la coupe est primordiale, notamment pour les matériaux à faible conductivité thermique, comme les alliages de nickel.

Forage au pistolet

Cette méthode de perçage CNC est appelée perçage profond car elle a été initialement développée pour réaliser des alésages rectilignes dans les canons d'armes à feu. Elle permet de créer des trous avec un rapport profondeur/diamètre élevé, de l'ordre de 10:1 et atteignant souvent 100:1. Cette méthode est utilisée dans l'industrie automobile pour les vilebrequins et les arbres à cames, ainsi que pour les corps de vannes dans le secteur pétrolier et gazier. Elle excelle lorsqu'il est nécessaire de réaliser des trous extrêmement profonds avec une finition de surface impeccable.

Centre de forage

Pour réaliser des trous coniques au centre de pièces, on utilise la méthode de perçage centré. Celle-ci consiste à utiliser des forets de centrage pour créer un petit trou conique. Ce procédé est efficace pour percer avec précision des trous dans des pièces dures et rondes.

Types de forets CNC pour le perçage

Les perceuses CNC sont adaptées aux matériaux et au type de trous souhaités. Différents types d'outils existent : perceuses hélicoïdales, à centrer, étagées, à plaquettes indexables, monoblocs et à canon.

Forets hélicoïdaux

Ces forets se reconnaissent à leurs cannelures hélicoïdales, qui facilitent l'évacuation des copeaux des trous et permettent une coupe efficace.

• Les types de perceuses CNC les plus couramment utilisés
• Utilisé pour une grande variété de matériaux, notamment les métaux, les plastiques et les composites.
• Fabriqué en acier rapide, en acier au carbure et revêtu de revêtements TiN.
• Idéal pour le forage à usage général lorsque la rentabilité est requise.

Perceuses centrales

Ces forets sont indispensables pour les travaux de haute précision. Leur construction robuste leur confère une excellente résistance à la casse lors du perçage. Ils servent à créer des surfaces d'appui chanfreinées. Courts et rigides, ils permettent de réaliser des amorçages précis. Ces forets sont particulièrement adaptés au perçage des métaux et des plastiques.

Étape Drill

Ces forets sont disponibles en différents diamètres, ce qui permet de percer plusieurs trous de diamètres variés avec un seul foret. Ils conviennent aussi bien aux métaux qu'aux non-métaux.

Forets indexables

Il s'agit de forets de pointe, utilisés pour la production à grande vitesse et en grande série. Le remplacement des plaquettes de ces forets n'est pas nécessaire pour jeter le foret entier, ce qui réduit les temps d'arrêt et les coûts d'outillage. Ces forets sont utilisés pour métaux ferreux et non ferreux, y compris les alliages haute température.

Forets en carbure monobloc

Seul le carbure de tungstène est utilisé pour fabriquer ces forets. Leurs applications comprennent :

• Perçages de précision dans les composants aérospatiaux
• blocs-moteurs et pièces de transmission
• Implants médicaux et outils chirurgicaux
• Composants hydrauliques et pneumatiques

Ces forets offrent une précision dimensionnelle exceptionnelle et conviennent aux matériaux durs et abrasifs.

Perceuses à canon

Les forets à canon permettent de réaliser des trous profonds, droits et précis. Ils sont équipés d'un système d'arrosage interne et de patins de guidage pour une précision accrue. Fabriqués en acier à pointe carbure et en acier rapide, ces forets conviennent aussi bien aux métaux qu'aux non-métaux.

Comment paramétrer le perçage CNC

Lors de toute opération d'usinage CNC, il est important de régler les paramètres tels que la vitesse de coupe, la vitesse de broche, l'avance et la profondeur de coupe avant d'usiner la pièce avec une grande précision.

Vitesse de coupe

La vitesse à laquelle les outils de coupe enlèvent de la matière est appelée vitesse de coupe. Utilisez une vitesse de coupe élevée pour les matériaux faciles à usiner, comme l'aluminium, et une vitesse de coupe lente pour les matériaux difficiles à usiner, comme les alliages de nickel.

Vitesse de broche

Il s'agit de la vitesse de rotation de l'outil de coupe ou de la pièce à usiner. Une vitesse de broche élevée est utilisée pour les matériaux faciles à usiner, tandis qu'une vitesse de broche lente est préférable pour les matériaux difficiles à usiner.

Débit d'alimentation

Il s'agit de la distance parcourue par le foret lors de sa progression dans la pièce. Une vitesse d'avance élevée entraîne une charge importante sur l'outil. À l'inverse, une vitesse d'avance plus faible assure une coupe nette et prolonge la durée de vie de l'outil. Il est donc conseillé d'opter pour une vitesse d'avance réduite.

Profondeur de coupe

Il s'agit de la profondeur de pénétration axiale du foret dans la pièce à usiner lors du perçage. Les matériaux faciles à usiner permettent une pénétration plus profonde en une seule opération. Le tableau suivant présente ces paramètres pour différents matériaux :

Programmation en code G et usinage CNC

Le code G est un langage géométrique utilisé pour donner des instructions aux machines CNC en définissant des paramètres, comme G00, qui est utilisé pour le positionnement rapide du foret à l'endroit souhaité.

Sélection de cycles en conserve

Pour exécuter automatiquement et séquentiellement des opérations d'usinage telles que le perçage, l'alésage, etc., on utilise des commandes programmées. Ces cycles contrôlent la coupe, le temps d'arrêt, les mouvements de l'outil, etc. Par exemple, pour un perçage simple, on utilise le code G81.

Positionnement et coordonnées des trous

On commence par sélectionner un système de coordonnées, en spécifiant les axes X et Y. Ensuite, on définit l'emplacement des trous à percer. Par exemple, G90 est utilisé pour un positionnement fixe.

Régler le zéro de la pièce

Cette étape définit un point de référence à partir duquel toutes les dimensions sont mesurées. Elle est également appelée décalage d'origine. G54 à G59 sont des systèmes de coordonnées d'origine standard.

Positionnez l'outil dans le trou

Cette étape permet aux outils d'approcher la pièce à usiner sans provoquer de collisions ni d'endommagement d'autres matériaux. Le code G00 assure le positionnement rapide des outils.

Erreurs courantes de perçage CNC

Toute opération d'usinage exige un traitement très soigné et irréprochable pour obtenir les résultats souhaités, comme la précision dimensionnelle. Comme dans autres opérations d'usinage CNCLes machinistes commettent souvent ces erreurs.

Rupture d'outil

Un taux d'avance inadapté, une mauvaise évacuation des copeaux, une vitesse de coupe excessive, un mauvais choix d'outil, un alignement incorrect et un faux-rond défectueux peuvent entraîner la casse de l'outil. C'est une erreur très coûteuse car, outre l'outil lui-même, la pièce est également endommagée.

Paramètres de coupe incorrects

L'usinage CNC est un procédé d'usinage automatisé basé sur une programmation : une fois les paramètres définis, les outils fonctionnent en conséquence. Par conséquent, toute erreur de paramétrage, comme une vitesse de coupe trop faible pour un matériau difficile à usiner, entraînera la casse de l'outil et une précision dimensionnelle et de surface médiocre.

Exercice de marche

Cette erreur survient en raison de l'absence de perçage de centrage, d'une géométrie d'outil incorrecte, d'une avance ou d'une vitesse excessive, ou encore d'un point d'amorçage inadéquat. Ces problèmes entraînent une déviation du foret par rapport à sa position initiale avant même qu'il ne pénètre dans la pièce, ce qui provoque des trous surdimensionnés ou mal alignés.

Comment contrôler la qualité des trous

Pour une utilisation prolongée des pièces, la qualité de leurs composants doit être irréprochable. Différents paramètres, tels que les dimensions, la position, la précision et les arêtes, sont contrôlés.

Précision dimensionnelle

Généralement, on utilise des calibres à bouchon et des comparateurs d'alésage pour contrôler la précision dimensionnelle. Une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) est principalement utilisée pour vérifier la précision dimensionnelle des alésages dans les applications critiques.

Précision de positionnement

Les comparateurs de hauteur et les marbres sont couramment utilisés pour le contrôle de la précision de positionnement. Pour une précision de positionnement élevée, on utilise une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) permettant un contrôle au micron près. Elle peut mesurer des géométries 3D complètes.

Qualité de surface

Pour les applications générales, l'inspection visuelle et un comparateur de rugosité de surface permettent de contrôler la qualité de surface. Le profilomètre de surface est un outil à contact utilisé pour contrôler la qualité de surface à l'échelle du micron.

État des bords

L'état des bords désigne l'aspect physique de l'entrée et de la sortie des trous. Il peut être inspecté à l'aide d'un microscope optique, d'un projecteur de profil, d'un rugosimètre, d'un endoscope et d'un microscope électronique à balayage.

Quels sont les avantages du perçage CNC ?

Le perçage CNC est un processus automatisé utilisé dans des applications de haute précision, notamment dans les secteurs de l'aérospatiale, du médical et de l'automobile. Les avantages suivants rendent le perçage CNC particulièrement utile :

Haute précision et exactitude

Le perçage CNC étant un processus automatisé, il offre une grande précision. Grâce à une intervention humaine réduite, les outils fonctionnent en continu dans le sens d'avance, garantissant ainsi une précision dimensionnelle élevée.

Excellente répétabilité

Le fonctionnement automatique des outils facilite l'obtention d'une précision dimensionnelle constante, car ils fonctionnent toujours à la même vitesse de coupe, de broche, d'avance et de profondeur de passe. L'absence de variation de ces paramètres garantit une excellente répétabilité.

Haute efficacité et productivité

Les opérations de perçage CNC offrent une efficacité et une productivité élevées grâce à :

• Haute précision et précision
• Capacité multi-axes
• Temps de configuration et de changement réduits
• Automatisation et réduction de l'intervention humaine
• Capacité à effectuer de multiples opérations telles que le taraudage, le perçage, etc.

Meilleure qualité de trou

Les perceuses CNC permettent d'atteindre facilement des tolérances serrées. ±0.05 mm à ±0.10 mmce qui signifie que des trous de haute qualité peuvent être produits de manière répétée.

Considérations de conception pour les trous percés

Parfois, le perçage de trous inutiles complique l'usinage et nuit à l'intégrité du matériau. Il est donc nécessaire de prendre en compte les facteurs suivants pour les trous percés :

Taille et espacement des trous

Le diamètre des trous doit être optimal et adapté à la conception et à la fixation. Par exemple, des trous trop grands ou trop rapprochés fragilisent le matériau, qui risque alors de céder sous la charge. De plus, un espacement trop faible rend difficile le respect de tolérances serrées.

Rapport profondeur/diamètre

Ce rapport est important à prendre en compte car, plus la profondeur augmente par rapport au diamètre, plus l'outil de perçage est susceptible de se déformer, ce qui engendre des vibrations et une précision dimensionnelle médiocre. De plus, dans les trous profonds, l'évacuation des copeaux devient difficile.

Propriétés matérielles

L'usinabilité et les autres propriétés mécaniques varient d'un matériau à l'autre. Il convient donc de percer les trous en fonction des propriétés du matériau. Par exemple, dans le cas de matériaux difficiles à usiner, comme les alliages de tungstène, il sera très difficile de réaliser des trous profonds.

Séquence de forage

Pour garantir la précision dimensionnelle, la rigidité de la machine, une bonne durée de vie des outils, une évacuation aisée des copeaux et un usinage optimal, il est essentiel de respecter une séquence de perçage correcte. Par exemple, le processus doit commencer par le perçage de centrage et se terminer par l'ébavurage.

Conclusion

Le perçage CNC est une opération d'usinage soustractive importante, largement utilisée dans des secteurs clés tels que l'automobile, l'aérospatiale et le médical. Pour garantir l'automatisation de l'usinage, on utilise les codes G. Il existe différentes opérations de perçage, comme le perçage par à-coups, le perçage de centre, etc. Ces opérations varient en fonction des exigences et des outils utilisés, tels que les forets hélicoïdaux, etc. L'utilisation d'outils multiples est également possible, comme une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT), un profilomètre de surface et un microscope optique. Guide complet de forage de Tuofa En tant que fabricant expérimenté de pièces usinées CNC, Tuofa possède un savoir-faire professionnel et peut vous aider à répondre à certaines de vos questions. N'hésitez pas à nous contacter pour votre projet de perçage.

QFP

Comment percer des trous de poche ?

Un foret étagé à guidage par gabarit ou incliné est utilisé pour percer des trous de poche avec une grande précision et efficacité.

Comment percer un trou pilote ?

J'utiliserai un foret hélicoïdal et la méthode de perçage par points pour percer un trou pilote.

Qu'est-ce que le forage de trous profonds ?

Cette opération de forage est utilisée pour percer des trous présentant un rapport profondeur/diamètre élevé, comme 10:1. Le forage au canon est une opération de forage de trous profonds couramment utilisée.