Que signifie SFM dans l'usinage des matériaux courants ?

La SFM (surface en pieds par minute) est d'une grande importance pour les machinistes afin de garantir la précision de l'usinage et la longévité de l'outil. Il s'agit en fait d'une mesure de la vitesse de l'outil par rapport à la pièce. Discutons-en un peu plus !

Que signifie SFM dans l'usinage ?

SFM est l'abréviation de « Surface Feet per Minute » (pieds de surface par minute). Il s'agit d'une mesure analogue à la vitesse effective de l'outil comme s'il se déplaçait en ligne droite. Il aide les machinistes et les spécialistes CNC à déterminer le bon nombre de tours par minute (RPM), les avances et les vitesses de broche, ainsi que l'outil adapté à un matériau spécifique. Il est donc très pertinent de régler de manière optimale les paramètres de la machine CNC et du tour afin d'améliorer les performances de l'outil et la précision de l'opération.

SFM est-il facile à utiliser ?

Oui ! Pour un machiniste, ce n'est pas un gros travail. Il suffit d'utiliser une petite formule.

Quelles sont les unités utilisées pour mesurer la SFM ?

Traditionnellement, le SFM est une unité impériale, car au début (années 1950), l'usinage a d'abord été adopté aux États-Unis, les Américains utilisaient le système d'unités impériales qui utilise les « pieds ». Mais, plus tard, lorsque l'usinage est devenu courant dans d'autres parties du monde où les gens étaient plus habitués au système d'unités SI, ils ont commencé à utiliser les « millimètres » au lieu des « pieds ». C'est ainsi que l'unité est devenue « Surface Millimeters per Minute ».

Pour les conversions :

Surface pieds/minute =

Surface mm/minute = Surface pieds par minute x 304.8

Calculs SFM à RPM

SFM est-il identique à RPM ?

Comme nous l'avons déjà mentionné, le SFM utilise les « pieds de surface » contrairement au RPM qui utilise les « révolutions ». Le RPM dépend principalement des spécifications du moteur et donc de la vitesse de la broche. Mais le SFM est la mesure réelle de la distance parcourue par l'outil par minute. Bien que les deux soient directement proportionnels l'un à l'autre, ils ne peuvent pas être utilisés à la place l'un de l'autre. De nombreux autres facteurs affectent le SFM, comme le diamètre de la pièce ou le diamètre de l'outil. La formule de charge de copeaux et la formule IPM sont également différentes de SFM et RPM, mais elles dépendent également de la vitesse d'avance.

Comment calculer le SFM dans l'usinage ?

La relation entre le SFM, la vitesse de broche (RPM) et le diamètre de l'outil ou de la pièce à usiner est exprimée comme suit :

GDF =

Où? :

• D : Diamètre (en pouces) de l'outil de coupe (pour le fraisage) ou de la pièce (pour le tournage)
• RPM : Vitesse de rotation de la broche (tours par minute)
• 12 : Facteur de conversion pour passer des pouces par minute aux pieds par minute

Voici un exemple pour mieux l'expliquer :

Disons que dans notre cas, le diamètre de la pièce (D) est de 12 pouces et le RPM est de 1500, alors le SFM serait :

GDF =

SFM = 4712.38 SFM

Facteurs qui influencent la SFM dans l'usinage

Bien que de nombreux facteurs puissent influencer la SFM dans l'usinage, nous discuterons du type de matériau, de la géométrie de l'outil et de la capacité d'usinage :

1. Type de matériau :

Les caractéristiques des matériaux, comme la dureté, la conductivité thermique et la formation de copeaux, influencent le SFM lors de l'usinage. Par exemple, les matériaux relativement durs comme le titane nécessitent un SFM plus faible par rapport aux matériaux plus tendres comme le plastique ou l'aluminium, en raison d'une résistance plus élevée à la coupe.

Les matériaux ayant une bonne conductivité thermique comme le cuivre nécessitent un faible SFM contrairement aux matériaux ayant une faible conductivité thermique comme l'acier inoxydable, en raison d'une meilleure dissipation de la chaleur.

Les matériaux tels que les aciers d'usinage libre ont de bonnes caractéristiques de formation de copeaux, ils ont donc tendance à bien se comporter sous des SFM relativement élevés

2. Caractéristiques de l'outil :

Les caractéristiques de l'outil telles que la géométrie, l'angle de coupe et même les propriétés du matériau peuvent affecter le SFM. Ces éléments seront abordés en détail

3. Capacités d'usinage :

Les capacités d'une machine ont un impact direct sur le SFM réalisable. Les machines à haut régime permettent des vitesses plus élevées pour les petits outils, tandis qu'un régime limité peut restreindre les outils plus gros. Les machines robustes et rigides gèrent un SFM plus élevé sans vibration, mais les machines moins rigides nécessitent des vitesses plus lentes pour plus de précision. Les systèmes de refroidissement efficaces réduisent la chaleur et permettent une coupe plus rapide, tandis qu'un mauvais refroidissement impose des vitesses plus lentes. Les commandes CNC avancées optimisent le SFM en temps réel pour de meilleures performances et un meilleur taux d'enlèvement de matière (MRR).

Le rôle des outils CNC dans le calcul SFM

Le choix de l'outil de coupe CNC approprié est d'une importance capitale pour améliorer et optimiser l'enlèvement de copeaux et de matière avec précision et rentabilité. Voici quelques-uns des paramètres à prendre en compte :

1. Matériaux des outils de coupe

Acier rapide (HSS) : Les outils fabriqués avec ce matériau nécessitent généralement un faible SFM pour éviter une usure rapide. Mais cela peut constituer un bon équilibre entre coût et efficacité

Outils en carbure:Ces outils peuvent supporter des températures élevées et présentent une résistance à l'usure. Ainsi, un SFM plus élevé peut être utilisé.

Céramiques et Cermets : Ces outils offrent une SFM encore plus élevée que les outils HSS et carbure en raison d'une plus grande tolérance à la chaleur et à l'usure. Ils sont utilisés dans les applications d'usinage à grande vitesse.

2. Revêtements d'outils :

• Les revêtements durs comme TiN ou TiAlN améliorent considérablement les caractéristiques de surface telles que le coefficient de frottement et la résistance à l'usure, ce qui permet à son tour des SFM plus importants dans les applications d'usinage CNC.

3. Géométrie de l'outil :

• Les outils de plus grand diamètre permettent un SFM plus petit par rapport aux outils de plus petit diamètre. Mais dans ce cas, la charge de copeaux peut être plus importante dans l'usinage CNC.

Erreurs courantes et comment éviter les paramètres SFM incorrects

Un réglage SFM optimal est souhaité pour maintenir une bonne précision, une bonne finition de surface, un bon MRR et une longue durée de vie de l'outil. Voici les conséquences courantes des réglages incorrects :

Si le SFM est trop élevé :

• Génération de chaleur excessive due à un frottement élevé
• Faible durée de vie de l'outil en raison du rayon de la pointe qui s'émousse rapidement
• Déformation du matériau due à une chaleur excessive
• La dilatation thermique entraîne des erreurs dimensionnelles
• Dégradation de la finition de surface

Si le SFM est trop faible

• Faible taux d'enlèvement de matière (MRR)
• Pression excessive sur l'outil : cela entraîne une faible durée de vie de l'outil
• Broutement d'outils

Comment ajuster le SFM pour différents matériaux ?

Lors du réglage de la vitesse de coupe en pieds par minute (SFM) pour différents matériaux, il est essentiel de prendre en compte des facteurs tels que le type d'outil, la dureté du matériau et les conditions de coupe. Voici une approche générale pour ajuster la vitesse de coupe en pieds par minute (SFM) pour différents matériaux et processus :

SFM pour le tournage de l'acier inoxydable 303

Pour le tournage de l'acier inoxydable 303, divers facteurs tels que le matériau de l'outil et le type de coupe (continue ou interrompue) peuvent affecter le SFM. En règle générale, les outils en carbure permettent un SFM plus élevé, mais si vous utilisez des outils HSS ou effectuez des coupes interrompues, le SFM doit être réduit. L'utilisation de liquide de refroidissement est également recommandée pour contrôler l'accumulation de chaleur.

SFM pour le perçage de l'acier inoxydable 304

Le perçage de l'acier inoxydable 304 nécessite des réglages minutieux en fonction du matériau et de la taille de l'outil. Pour les forets plus gros ou lors de l'utilisation d'outils HSS, il est conseillé de réduire le SFM. Les outils et revêtements en carbure permettent des vitesses plus élevées et l'utilisation du perçage par peck peut aider à contrôler la chaleur pendant le processus.

SFM pour le fraisage de l'acier 4140

Le fraisage de l'acier 4140 bénéficie de SFM plus élevés lors de la réalisation de coupes plus légères avec des outils en carbure. Pour les coupes plus profondes ou les configurations avec une rigidité plus faible, la réduction du SFM permettra d'éviter l'usure de l'outil et d'améliorer la stabilité de l'usinage. L'utilisation d'un liquide de refroidissement ou d'un refroidissement par air peut également aider à gérer la température et à prolonger la durée de vie de l'outil.

SFM pour le tournage de l'acier 4140

Le tournage de l'acier 4140 nécessite d'ajuster le SFM en fonction de l'état du matériau. Pour l'acier 4140 recuit, des SFM plus élevés conviennent, mais pour les matériaux durcis ou les configurations à faible rigidité, le SFM doit être abaissé. Le liquide de refroidissement est essentiel pour éviter la surchauffe et améliorer l'efficacité de la coupe.

SFM pour la découpe de l'aluminium 6061

L'aluminium 6061 est relativement tendre, c'est pourquoi des SFM plus élevés sont appropriés, en particulier lors de l'utilisation d'outils en carbure poli. Cependant, pour des diamètres d'outils plus grands ou pour éviter les vibrations de l'outil, il peut être nécessaire de réduire le SFM. Le liquide de refroidissement, qu'il s'agisse de brouillard ou de flux, est recommandé pour réduire la chaleur et améliorer la finition de surface.

Diagramme SFM optimal pour les matériaux et procédés d'usinage courants

Outils pour des calculs SFM précis

Une liste d’outils couramment utilisés est donnée ci-dessous pour les lecteurs :

• fswizard
• Calculatrice de machiniste Pro (Veuillez consulter le lien Youtube)

• Conseiller HSMA
• G-Assistant

Foire Aux Questions (FAQ)

Quel est le lien entre la vitesse superficielle et le SFM ?

La vitesse de coupe et la vitesse de coupe sont directement proportionnelles l'une à l'autre. Plus la vitesse de coupe est élevée, plus la vitesse de coupe est élevée et donc plus le taux d'enlèvement de matière (MRR) est élevé dans la plage optimale de la vitesse de coupe.

Que se passe-t-il si le SFM est trop élevé ou trop faible ?

Tout écart par rapport à la plage optimale de SFM entraîne un manque de précision, des imperfections de surface, des imprécisions dimensionnelles, une augmentation des coûts, un besoin fréquent de changer l'outil et une déformation du matériau.

Comment choisir le bon SFM pour ma machine CNC ?

Tenez compte de paramètres tels que le matériau de la pièce, le matériau de l'outil, la géométrie de l'outil et les dimensions de la pièce. Un exemple de SFM pour les matériaux courants est donné dans le tableau ci-dessus. Pour convertir RPM en SFM, utilisez la formule donnée ci-dessus.

Le SFM peut-il varier au cours du même processus d'usinage ?

Oui, le SFM dépend également du diamètre (D), s'il change, le SFM change.