Avances et vitesses de l'aluminium : graphiques RPM, charge de copeaux et SFM pour le fraisage CNC

L’aluminium a la réputation d’être un matériau facile, et la plupart du temps, il mérite cette réputation. Il coupe rapidement, il évacue rapidement la chaleur du tranchant et exige rarement l’approche prudente qu’exige l’acier trempé. Cette réputation cache l'autre moitié de l'histoire : l'aluminium est collant, il s'accumule sur un bord émoussé en quelques secondes et il enroulera volontiers un long copeau filandreux autour d'un couteau jusqu'à ce que les flûtes se solidifient et que l'outil se casse.

Nous rectifions des fraises en carbure monobloc à Changzhou, au cœur du pôle chinois de fabrication d'outils, et une grande partie des questions qui parviennent à notre bureau d'application semblent presque identiques : quel régime, quelle avance, combien de goujures et pourquoi la dernière fraise s'est-elle cassée ? Ce guide répond à ces questions avec les mêmes chiffres et le même raisonnement que nous présentons chaque semaine aux ateliers d'usinage.

Les quatre chiffres derrière chaque coupe d’aluminium

Les avances et les vitesses ne constituent pas un paramètre unique. Ce sont quatre valeurs qui dépendent les unes des autres, et changer l’une fait toujours bouger les autres.

• Vitesse de coupe (SFM ou m/min) : vitesse à laquelle le tranchant se déplace à travers le matériau. L'aluminium tolère des vitesses de surface très élevées car il évacue très efficacement la chaleur du bord.
• Vitesse de broche (RPM) : la rotation que votre machine produit réellement, dérivée de la vitesse de coupe et du diamètre de l'outil.
• Avance par dent ou charge de copeaux (mm/dent ou po/dent) : l'épaisseur de matériau que chaque flûte enlève en un seul passage. C'est le nombre qui décide si l'outil coupe ou frotte.
• Avance de la table (mm/min ou IPM) : la course programmée de la machine, calculée à partir du régime, de la charge de copeaux et du nombre de cannelures.

Les deux formules régissantes sont suffisamment courtes pour être mémorisées. La vitesse de broche est égale à la vitesse de coupe multipliée par 3,82 et divisée par le diamètre de l'outil en pouces, ou en unités métriques, la vitesse de coupe en m/min multipliée par 1 000 et divisée par 3,14 fois le diamètre en millimètres. L'avance de la table est égale à la vitesse de broche multipliée par l'avance par dent multipliée par le nombre de cannelures.

Deux règles comptent plus dans l’aluminium que dans presque tout autre matériau. Premièrement, le copeau doit être suffisamment épais pour évacuer la chaleur de la coupe ; une charge de copeaux inférieure à environ 0,02 mm par dent signifie que le bord frotte, polit la surface et génère un bord rapporté au lieu d'enlever de la matière. Deuxièmement, l'évacuation des copeaux est aussi importante que les chiffres eux-mêmes, car les copeaux d'aluminium mou se soudent à un bord chaud à une vitesse surprenante.

Avances et vitesses de l'aluminium : tableau de référence par alliage

Le tableau ci-dessous est un point de départ pratique pour les fraises en carbure polies et non revêtues fonctionnant dans l'aluminium avec jet d'air ou léger liquide de refroidissement. L'avance par colonne de dents suppose une fraise de 12 mm avec un engagement radial modéré.

Considérez le graphique comme un point de départ plutôt que comme un plafond. Le diamètre de l'outil modifie la charge de copeaux plus que toute autre chose : une fraise de 3 mm ne peut pas supporter la même charge de dents qu'une fraise de 12 mm, donc réduisez l'avance par dent pour les petits outils et augmentez-la pour les grands. Les matériaux coulés et refondus méritent le niveau le plus conservateur de la gamme, car les inclusions dures et la porosité pénalisent une coupe rapide et agressive.

Comment calculer le régime et la vitesse d'avance étape par étape

L'arithmétique est suffisamment courte pour être effectuée au niveau du contrôle de la machine et prend moins d'une minute.

1. Choisissez la vitesse de coupe pour l'alliage dans le tableau ci-dessus ou dans les données de votre fournisseur d'outils, et notez les unités.
2. Convertissez la vitesse de coupe en vitesse de broche : RPM est égal à SFM multiplié par 3,82 divisé par le diamètre en pouces, ou m/min multiplié par 1 000 divisé par 3,14 fois le diamètre en millimètres.
3. Vérifiez le résultat par rapport à la vitesse de broche maximale de la machine. Si le régime calculé dépasse la limite de la machine, revenez à partir de la limite et confirmez que la charge de copeaux reste toujours supérieure au minimum.
4. Choisissez une alimentation par dent dans la bande recommandée. Commencez par le milieu, pas par le bas, car c'est au bas de la bande que commence le frottement.
5. Calculez l'avance de la table en multipliant le régime, l'avance par dent et le nombre de flûtes, puis chargez la valeur dans le programme.

A titre d'exemple concret, une fraise à trois cannelures de 12 mm en 6061 à 200 m/min donne environ 5 300 tr/min. À 0,08 mm par dent, l'avance de la table est de 5 300 multiplié par 0,08 multiplié par 3, soit environ 1 270 mm/min. En unités impériales, une fraise à deux cannelures d'un demi-pouce à 700 SFM tourne à environ 5 350 tr/min et 0,005 po par dent produit une avance d'environ 53 IPM.

Si votre atelier utilise également de l'acier, de l'acier inoxydable ou du titane, notre Tableau des vitesses de coupe en fraisage rassemble les références RPM, SFM et taux d'avance pour ces matériaux sur une seule page de référence.

Faire correspondre la fraise en bout au travail

Les chiffres ne fonctionnent qu'avec un cutter capable d'y survivre. Dans l'aluminium, le nombre de cannelures, l'angle d'hélice et la préparation des bords déterminent la part des performances calculées que vous obtenez réellement.

Combien de cannelures pour l'aluminium ?

Deux cannelures restent le choix le plus sûr pour le rainurage, la plongée et les poches profondes, car l'œsophage large élimine rapidement les copeaux mous et laisse peu de chance de s'emballer. Trois cannelures constituent le meilleur compromis pour un usage général : le noyau plus solide permet une avance de table plus élevée pour la même charge de copeaux, ce qui est exactement ce dont a besoin l'ébauche de production. Quatre cannelures ou plus conviennent aux machines de forte puissance et aux opérations de finition avec un léger engagement radial, où l'espace pour les copeaux compte moins que la qualité de la surface et le taux d'enlèvement de métal.

Fraises à 2 cannelures pour l'usinage de l'aluminium • La conception spéciale du couteau, combinée à une technologie avancée de polissage et de passivation, empêche efficacement les vibrations et résout le problème des copeaux collants. • Haute pe... Voir le produit →

Notre série en aluminium couvre les deux extrémités de cette gamme, avec une géométrie à deux cannelures pour les rainures et les petites machines et des conceptions à trois cannelures pour les ateliers qui souhaitent augmenter les vitesses d'avance sans perdre le dégagement des copeaux.

Angle d'hélice, géométrie des bords et revêtements

L'aluminium récompense un tranchant tranchant et poli et un angle d'hélice élevé, généralement de 40 à 45 degrés, car l'hélice plus raide soulève le copeau hors de la coupe au lieu de le traîner le long du mur. Les bords de coupe ondulés ou ondulés réduisent la résistance à la coupe et brisent les copeaux en morceaux plus courts, ce qui est considérablement utile dans les poches profondes et dans les états gommeux. Les revêtements nécessitent des soins : le nitrure de titane et d'aluminium conventionnel a une affinité pour l'aluminium et favorise l'accumulation de bords, tandis que le carbure poli non revêtu, le nitrure de zirconium ou un revêtement dédié à faible friction fonctionnent bien mieux.

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Pour une comparaison côte à côte du nombre de cannelures et de la géométrie adaptée au travail de l'aluminium, notre équipe a rédigé un document pratique guide de sélection de fraises en bout pour l'aluminium qui passe par les mêmes décisions du côté de la crèche à outils.

Profondeur de coupe : engagement radial ou axial

Le tableau vous donne une vitesse de coupe et une charge de copeaux, mais la profondeur de coupe détermine la quantité de performances que la machine peut physiquement fournir. Il existe deux grandes stratégies dans le domaine de l’aluminium, et toutes deux fonctionnent bien lorsqu’elles sont appliquées de manière cohérente.

• Axial profond, radial léger : coupe une à deux fois le diamètre de l'outil en profondeur avec seulement 10 à 30 % d'engagement radial. Ce style d'ébauche trochoïdal maintient la charge stable, répartit l'usure le long de la cannelure et évacue efficacement les copeaux car la fraise n'est pas enfouie dans le matériau.
• Axial peu profond, radial lourd : coupez quelques millimètres de profondeur en utilisant la majeure partie du diamètre de l'outil. Cela convient aux machines rigides et aux outils à courte portée, et nécessite une configuration rigide car la charge sur le bord est élevée.

La finition est différente. Gardez l'engagement radial léger, autour de 5 à 8 pour cent du diamètre, parcourez toute la profondeur en un seul passage lorsque cela est possible et avancez suffisamment rapidement pour que le bord continue de couper au lieu de brunir le mur. Vérifiez également la puissance de la broche avant de poursuivre l'extrémité supérieure du tableau, car l'ébauche de l'aluminium à des taux d'enlèvement de copeaux élevés peut bloquer une petite broche bien avant que l'outil ne soit sollicité.

Liquide de refroidissement et évacuation des copeaux

L'aluminium n'a pas besoin de liquide de refroidissement pour survivre, mais il a toujours besoin d'un moyen pour que les copeaux quittent la coupe. L'air comprimé ou un système de brouillard gère la plupart des travaux de fraisage, maintient la zone de travail visible et évite le choc thermique et le désordre dû au liquide de refroidissement à forte inondation. Le liquide de refroidissement par inondation reste utile pour les poches profondes, les poches avec un accès difficile et toute opération où les copeaux recirculeraient autrement sous la fraise.

La règle pratique est simple : si des copeaux sont visibles au sol et non dans la poche après chaque passage, votre évacuation fonctionne. Si vous voyez des copeaux recoupés, entendez un changement dans le son ou remarquez que la finition se détériore vers la fin d'une passe, arrêtez et corrigez l'enlèvement des copeaux avant de toucher les valeurs d'avance et de vitesse.

Dépannage : lecture des puces, du son et de la finition

La plupart des problèmes d'aluminium se déclarent avant que la pièce ne soit mise au rebut. Le tableau ci-dessous mappe les symptômes habituels à l'ajustement qui les corrige le plus rapidement.

Une habitude sépare les magasins qui cassent rarement les couteaux des magasins qui les cassent chaque semaine : ils changent une variable à la fois et écoutent la coupe après chaque changement. Deux ajustements à la fois font qu'il est impossible de savoir lequel a aidé.

Foire aux questions

À quel régime dois-je faire fonctionner une fraise en bout d'un quart de pouce en 6061 ?

À une vitesse de coupe de 500 à 800 SFM, une fraise d'un quart de pouce fonctionne à environ 7 600 à 12 000 tr/min. Vérifiez d'abord la limite de la machine, puis associez cette vitesse de broche à une charge de copeaux de 0,002 à 0,004 po par dent, ce qui donne une avance de table d'environ 30 à 95 IPM en fonction du nombre de cannelures.

Ai-je besoin de liquide de refroidissement lors du fraisage de l'aluminium ?

Pas toujours. La lubrification par jet d'air ou en quantité minimale gère la majorité des travaux de fraisage et maintient les copeaux en mouvement, tandis que le liquide de refroidissement par inondation vaut la peine dans les poches profondes, dans les opérations de forage et partout où les copeaux seraient autrement recoupés.

Pourquoi les copeaux d'aluminium collent-ils à mon cutter ?

Presque toujours parce que la charge de copeaux est trop faible ou que le tranchant n'est plus affûté. Le bord frotte au lieu de se cisailler, soude sous pression l'aluminium à la flûte et le bord accumulé se développe jusqu'à ce que la finition échoue ou que l'outil se brise.

Puis-je utiliser les mêmes avances et vitesses pour le 7075 et le 6061 ?

Commencez plus bas en 7075. Il est plus fort et moins indulgent avec un engagement agressif, alors commencez près de 400 SFM avec une charge de copeaux modérée et n'augmentez qu'une fois que la coupe semble stable et que les copeaux se détachent propres et argentés.

Les avances et vitesses de l'aluminium sont en fin de compte un point de départ et non une réponse fixe, car chaque machine, support et pièce à usiner a sa propre opinion sur ce qui fonctionne. Le tableau vous amène rapidement dans la bonne fourchette, les formules vous gardent honnête et le son de la coupe vous dit le reste. Cette combinaison est la manière dont nos ingénieurs d'application abordent chaque travail d'aluminium qui passe par l'usine, et c'est la voie la plus rapide vers un processus stable qui maintient la tolérance, exécution après exécution.