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No.233-3, route Yangchenghu, parc industriel de Xixiashu, district de Xinbei, ville de Changzhou, province du Jiangsu
Demandez à dix machinistes comment ils ont choisi une vitesse d'avance et vous obtiendrez dix réponses différentes, mais les plus honnêtes reviennent généralement au même petit morceau d'arithmétique. La formule de charge de copeaux relie la vitesse de broche, la vitesse d'avance et le nombre de cannelures sur une seule ligne, et c'est le moyen le plus rapide de passer d'une intuition à un nombre que vous pouvez réellement défendre sur la machine. Ce qui suit est la formule elle-même, les conversions d'unités qui font trébucher les gens, la correction d'amincissement des copeaux qui surprend presque tout le monde et les contrôles que nous effectuons avant de faire confiance à une nouvelle fraise pour un travail de production.
Quelle charge de puce mesure réellement
La charge de copeaux, écrite fz et souvent appelée avance par dent, est l'épaisseur de matériau qu'une arête de coupe enlève au cours d'un seul tour de l'outil. Il s’agit d’un chiffre par dent, et non par tour, ce qui est le point de départ de beaucoup de confusion. Une fraise à quatre dents tournant à 8 000 tr/min élimine quatre copeaux par tour, l'avance doit donc être répartie de quatre manières.
Cette distinction est importante car ce sont les copeaux qui évacuent la chaleur de la zone de coupe. Si vous poussez un éclat trop léger, le bord frotte au lieu de couper, générant de la chaleur dans la pièce et écrouissant ainsi l'acier inoxydable ou le titane. Si vous poussez un copeau trop lourd, le bord perd tout simplement sa résistance, surtout sur les petits diamètres. La charge des puces est le cadran qui se situe entre ces deux échecs, et la formule est la façon dont vous la trouvez.
La formule de charge de copeaux en unités impériales et métriques
La relation centrale est suffisamment courte pour être mémorisée :
fz = F ÷ (n × z)
où fz est la charge de copeaux par dent, F est la vitesse d'avance, n est la vitesse de broche en tr/min et z est le nombre de cannelures. Réorganisé, il vous donne l'avance à programmer : F = fz × n × z . La vitesse de broche elle-même provient de la vitesse de coupe, avec n = (1 000 × Vc) ÷ (π × D) en métrique ou n = 3,82 × SFM ÷ D en impérial, où D est le diamètre de l'outil.
| Quantité | Impérial | Métrique |
|---|---|---|
| Vitesse de broche (n) | tr/min | tr/min |
| Avance (F) | pouces par minute (IPM) | millimètres par minute (mm/min) |
| Nombre de flûtes (z) | nombre d'arêtes de coupe | nombre d'arêtes de coupe |
| Charge de copeaux (fz) | pouce par dent (IPT) | millimètre par dent (mm/dent) |
| Calcul | IPM ÷ (tr/min × z) | mm/min ÷ (tr/min × z) |
Une note pratique de l'atelier : notez les unités à côté de chaque nombre avant de prendre la calculatrice. Presque toutes les vitesses d'avance erronées auxquelles nous sommes interrogés sont liées à une valeur métrique entrée dans un champ impérial, ou inversement.
Un exemple concret que vous pouvez suivre
Prenez une fraise en carbure à trois dents de 10 mm en aluminium 6061, avec une vitesse de coupe de 300 m/min et une charge de copeaux cible de 0,06 mm par dent. La vitesse de broche en premier : (1 000 × 300) ÷ (3,1416 × 10) équivaut à environ 9 550 tr/min. Ensuite, la vitesse d'avance : 9 550 × 3 × 0,06 ≈ 1 719 mm/min, que la plupart des gens arrondissent à 1 700 mm/min.
La version impériale se comporte de manière identique. Une fraise à quatre cannelures de 1/2 pouce à 3 000 tr/min avec un objectif de 0,002 pouce par dent donne 3 000 × 4 × 0,002 = 24 IPM. Si la machine ou la configuration ne peut pas survivre à cette avance, ne baissez pas tranquillement l'avance et maintenez le régime - réduisez la vitesse de broche en même temps afin que la charge de copeaux reste là où vous l'aviez prévu.
Fraises universelles à tête plate à 4 cannelures NNC Les fraises plates universelles en carbure à quatre cannelures NNC couvrent 1 à 20 mm, en acier, en acier inoxydable et en fonte ; utile pour aligner l’avance et la vitesse de broche avec la charge de copeaux. Voir le produit → L'amincissement des copeaux change la réponse
Tout ce qui précède suppose que la fraise est engagée sur au moins la moitié de son diamètre. Descendez en dessous, comme vous le faites dans les passes de finition, les parcours d'outils trochoïdaux et les poches profondes, et le copeau ne peut physiquement pas atteindre son épaisseur nominale car l'arc d'engagement est trop court. La formule est toujours correcte, mais le nombre que vous programmez doit être corrigé à la hausse.
Le facteur de correction est CTF = 1 ÷ √(1 − (1 − 2 × ae ÷ D)²) , où ae est la profondeur radiale de coupe et D est le diamètre de l'outil. Avec un engagement radial de 0,1 × D, le facteur équivaut à environ 1,67, donc un nominal de 0,06 mm par dent devient environ 0,10 mm par dent dans le programme. Sautez cette étape lors d'une passe de finition légère et vous frotterez effectivement le bord le long du mur, ce qui est une cause fréquente d'une mauvaise finition de surface et d'une durée de vie courte de l'outil.
Valeurs de charge de copeaux de référence par matériau
Les graphiques sont un point de départ, pas un verdict, mais ils permettent de gagner du temps lorsque vous n'avez aucun historique avec un matériau. Les plages ci-dessous concernent une fraise en carbure de 6 mm dans une configuration raisonnablement rigide et doivent être mises à l'échelle en fonction du diamètre — un outil de 1 mm parcourt une petite fraction de ces chiffres.
| Matériau de la pièce | Charge de copeaux typique (mm/dent) | Que regarder |
|---|---|---|
| Alliages d'aluminium | 0,05 – 0,12 | Bord accumulé si la puce est trop légère |
| Acier doux et à faible teneur en carbone | 0,03 – 0,07 | Usure des bords sur les longs tirages |
| Acier inoxydable | 0,02 – 0,05 | Durcissement au travail et bavardage |
| Alliages de titane | 0,02 – 0,04 | Concentration de chaleur à la pointe |
| Acier trempé (45-55 HRC) | 0,01 – 0,03 | Déflexion de l'outil sur les petits diamètres |
| Graphite | 0,03 – 0,08 | Poussière abrasive et arrondi des bords |
| Stock d'électrodes de cuivre | 0,02 – 0,06 | Bavures sur fines côtes et parois fines |
C'est dans l'aluminium que la formule gagne vraiment sa place, car la fenêtre entre le frottement et la surcharge est large et les bénéfices liés à l'utilisation d'une puce appropriée sont importants. Une fraise à bord ondulé à trois dents conçue pour le matériau acceptera volontiers les copeaux lourds à avance élevée, et notre tableaux d'avances et de vitesses en aluminium montrez comment les chiffres changent avec l'alliage et le diamètre.
Fraises en bout à bord ondulé à 3 cannelures personnalisées pour l'aluminium Fraises en carbure à trois dents ondulées pour alliages d'aluminium et de silicium-aluminium avec des modèles de 6 à 20 mm, conçues pour un enlèvement de copeaux élevé et une évacuation des copeaux. Voir le produit → Les matériaux difficiles nécessitent un second regard
Le titane et d'autres alliages résistants à la chaleur punissent une charge de copeaux trop optimiste plus rapidement que tout autre matériau avec lequel nous travaillons, car la chaleur n'a nulle part où aller. La formule s'applique toujours, mais les cannelures, la géométrie du râteau et le revêtement de l'outil déterminent la quantité de chiffre calculé que vous pouvez réellement utiliser. Une fraise conçue pour le titane avec une préparation correcte de l'hélice et des bords retiendra une charge de copeaux plus faible de manière plus constante qu'un outil à usage général poussé au même nombre, et elle le fera sans que le bord ne se brise après quarante minutes.
Fraises plates personnalisées à 4 cannelures pour alliage de titane Fraises en carbure à quatre dents pour titane à hélice variable et division inégale des dents, en diamètres 6–20 mm, conçues pour l'ébauche antivibratoire et l'usinage à grande vitesse. Voir le produit → Les erreurs que nous voyons le plus souvent
- Utiliser un chiffre de charge de copeaux pour chaque diamètre, lorsqu'un outil de 1 mm nécessite une fraction de ce qu'un outil de 12 mm nécessitera.
- Oublier le nombre de flûtes : les fraises à bout sphérique et les fraises d'ébauche n'ont pas toujours le nombre d'arêtes que vous supposez.
- Programmer une charge de copeaux si légère que le bord frotte, puis blâmer l'outil pour les marques de brûlure.
- Ignorer le faux-rond. Quelques microns d'excentricité transforment une flûte chargée en une flûte surchargée.
- Suppression de la correction d'amincissement des copeaux sur les engagements radiaux légers, qui double discrètement l'épaisseur réelle des copeaux.
- Modification de l'avance sans toucher à la vitesse de broche, de sorte que la charge de copeaux s'éloigne de la valeur prévue.
Prouvez-le avec un test de coupe
Les nombres calculés sont une hypothèse ; un test de coupe en est la preuve. Commencez à environ 80 pour cent de l'avance calculée et progressez par incréments de 10 à 15 pour cent, en écoutant les bruits et en surveillant les copeaux plutôt que la seule charge de la broche. De fins éclats argentés qui s'enroulent et se cassent proprement suggèrent que vous êtes près du point idéal. Des éclats bleus ou poudreux, une sonnerie ou un mur bruni signifient que l'éclat est trop léger ou que l'installation fléchit.
- Enregistrez le fz calculé, l'avance programmée et le régime sur la feuille de travail.
- Coupez une courte longueur de test et inspectez la couleur et la forme des copeaux.
- Mesurez la finition du mur et vérifiez le bord de l'outil sous une loupe après le premier passage.
- Ajustez par petites étapes, en gardant à l'esprit la charge des jetons plutôt que de courir après un seul chiffre.
- Enregistrez la combinaison éprouvée pour ce matériau et cet outil et traitez-la comme votre nouvelle référence.
La formule de charge de copeaux ne comporte que trois variables, mais elle explique la plupart de ce qui se passe bien ou mal au niveau de la broche. Redressez les unités, appliquez la correction d'amincissement des copeaux lorsque l'engagement radial est léger et laissez un test de coupe confirmer l'arithmétique. Si vous choisissez entre des géométries pour un matériau particulier, notre gamme de fraises en carbure monobloc est organisé par matériau de pièce afin que vous puissiez faire correspondre l'outil à la tâche avant même que les numéros ne soient saisis.
