Outil de coupe
Dans l'usinage à grande vitesse du graphite, en raison de la dureté du matériau, de l'interruption de la formation des copeaux et de l'influence des caractéristiques de coupe à grande vitesse, des contraintes de coupe alternées se forment pendant le processus de coupe et une certaine vibration d'impact est générée, et l'outil est sujet à l'abrasion de la face de coupe et de la face de dépouille, ce qui affecte sérieusement sa durée de vie. Par conséquent, l'outil utilisé pour l'usinage à grande vitesse du graphite nécessite une résistance élevée à l'usure et aux chocs.
Les outils à revêtement diamant présentent l'avantage d'une dureté élevée, d'une grande résistance à l'usure et d'un faible coefficient de frottement. Actuellement, ils constituent le meilleur choix pour le traitement du graphite.
Pour l'usinage du graphite, il est essentiel de choisir un angle géométrique adapté afin de réduire les vibrations, d'améliorer la qualité d'usinage et de limiter l'usure de l'outil. Les recherches menées par des chercheurs allemands sur le mécanisme de coupe du graphite montrent que l'enlèvement de matière est étroitement lié à l'angle de dépouille. Une coupe avec un angle de dépouille négatif accroît la contrainte de compression, ce qui favorise le broyage du matériau, améliore l'efficacité du traitement et évite la formation de gros fragments de graphite.
Les outils couramment utilisés pour la coupe à grande vitesse du graphite comprennent les fraises en bout, les fraises hémisphériques et les fraises à congéler. Les fraises en bout sont généralement employées pour l'usinage de surfaces planes et de formes relativement simples. Les fraises hémisphériques sont idéales pour l'usinage de surfaces courbes. Les fraises à congéler combinent les caractéristiques des fraises hémisphériques et des fraises en bout et peuvent être utilisées pour l'usinage de surfaces planes et courbes.
paramètres de coupe
Le choix de paramètres de coupe appropriés lors de l'usinage à grande vitesse du graphite est crucial pour améliorer la qualité et l'efficacité de l'usinage. Le processus d'usinage à grande vitesse du graphite étant complexe, le choix des paramètres de coupe et des stratégies d'usinage doit prendre en compte de nombreux facteurs, tels que la structure de la pièce, les caractéristiques de la machine-outil et des outils. Ce choix repose principalement sur la réalisation d'un grand nombre d'essais de coupe.
Pour les matériaux en graphite, il est nécessaire de sélectionner des paramètres de coupe avec une vitesse élevée, une avance rapide et une grande quantité d'outil lors de l'ébauche, ce qui peut améliorer efficacement l'efficacité de l'usinage ; mais comme le graphite est sujet à l'écaillage pendant l'usinage, en particulier sur les bords, etc., la formation de formes irrégulières est facile, et la vitesse d'avance doit être réduite en conséquence à ces endroits, et il n'est pas approprié d'user une grande quantité d'outil.
Pour les pièces en graphite à parois minces, l'écaillage des arêtes et des angles est principalement dû à l'impact de la coupe, aux vibrations de la lame et aux fluctuations de la force de coupe. La réduction de cette force permet d'améliorer la qualité de l'usinage de surface et de limiter l'écaillage et la rupture des angles.
La vitesse de broche des centres d'usinage à grande vitesse pour graphite est généralement plus élevée. Si la puissance de la broche le permet, une vitesse de coupe plus élevée permet de réduire efficacement l'effort de coupe et d'améliorer significativement la productivité. Lors du choix de la vitesse de broche, l'avance par dent doit être adaptée afin d'éviter une avance trop rapide et un excès de matière pouvant entraîner des ébréchures. L'usinage du graphite est généralement réalisé sur une machine-outil spéciale pour graphite, à une vitesse de 3 000 à 5 000 tr/min et une avance de 0,5 à 1 m/min. On privilégie une vitesse relativement faible pour l'ébauche et une vitesse élevée pour la finition. Pour les centres d'usinage à grande vitesse pour graphite, la vitesse de la machine-outil est relativement élevée, généralement entre 10 000 et 20 000 tr/min, et l'avance entre 1 et 10 m/min.
Centre d'usinage à grande vitesse en graphite
La découpe du graphite génère une grande quantité de poussière, polluant l'environnement, affectant la santé des travailleurs et endommageant les machines-outils. Par conséquent, les machines-outils de traitement du graphite doivent être équipées de dispositifs efficaces de protection et d'aspiration des poussières. Le graphite étant conducteur, il est indispensable de protéger les composants électriques de la machine-outil afin d'éviter que la poussière générée lors de l'usinage ne pénètre dans les composants et ne provoque des accidents tels que des courts-circuits.
Le centre d'usinage à grande vitesse pour graphite utilise une broche électrique à grande vitesse afin d'atteindre des vitesses d'usinage élevées. Pour réduire les vibrations de la machine-outil, il est nécessaire de concevoir une structure à centre de gravité bas. Le mécanisme d'avance repose généralement sur une transmission par vis à billes de haute précision et de grande vitesse, et des dispositifs anti-poussière sont intégrés [7]. La vitesse de broche de ce type de centre d'usinage se situe généralement entre 10 000 et 60 000 tr/min, la vitesse d'avance peut atteindre 60 m/min et l'épaisseur de paroi usinée peut être inférieure à 0,2 mm. La qualité et la précision d'usinage des pièces sont élevées, ce qui en fait actuellement la principale méthode pour obtenir un usinage de haute précision et à haut rendement du graphite.
Avec la généralisation des applications des matériaux en graphite et le développement des technologies de transformation à grande vitesse du graphite, le nombre d'équipements de traitement du graphite haute performance a progressivement augmenté, tant en Chine qu'à l'étranger. La figure 1 présente des centres d'usinage à grande vitesse pour le graphite produits par certains fabricants nationaux et internationaux.
La GR400 d'OKK adopte une conception à centre de gravité bas et une structure en pont pour minimiser les vibrations mécaniques. Elle est équipée d'une vis de précision C3 et d'un guidage à rouleaux pour une accélération élevée, réduisant ainsi les temps d'usinage. Des protections anti-éclaboussures ont été ajoutées, et le capot supérieur entièrement fermé en tôle empêche la pénétration de poussière de graphite. Le système anti-poussière de la Haicheng VMC-7G1 utilise un rideau d'eau étanche et un dispositif de séparation des poussières spécifique, contrairement aux méthodes d'aspiration classiques. Les pièces mobiles, telles que les rails de guidage et les vis sans fin, sont protégées par des gaines et un système de raclage performant garantit un fonctionnement stable et durable.
Il ressort du tableau 1 des spécifications du centre d'usinage à grande vitesse pour graphite que la vitesse de broche et la vitesse d'avance sont très élevées, caractéristique de l'usinage à grande vitesse du graphite. Comparés aux centres d'usinage étrangers, les centres d'usinage pour graphite fabriqués en Chine présentent peu de différences en termes de spécifications. Cependant, en raison de l'assemblage, de la technologie et de la conception de ces machines, leur précision d'usinage reste relativement faible. Avec la généralisation de l'utilisation du graphite dans l'industrie manufacturière, les centres d'usinage à grande vitesse pour graphite suscitent un intérêt croissant. Des centres d'usinage performants et à haut rendement sont conçus et fabriqués. Une technologie de traitement optimisée est mise en œuvre afin d'exploiter pleinement les caractéristiques et les performances du graphite et d'améliorer son utilisation. L'efficacité et la qualité de l'usinage sont essentielles à l'amélioration des technologies de coupe du graphite en Chine.
pour résumer
Cet article traite principalement du procédé d'usinage du graphite, en abordant ses caractéristiques, le processus de coupe et la structure des centres d'usinage à grande vitesse dédiés à ce matériau. Face au développement constant des technologies des machines-outils et des outils, l'usinage à grande vitesse du graphite nécessite des recherches approfondies, notamment par le biais d'essais de coupe et d'applications pratiques, afin d'améliorer le niveau technique de cette technique, tant sur le plan théorique que pratique.
Date de publication : 23 février 2021