Comment réaliser un usinage CNC précis à angle droit? Un guide pratique

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L'usinage CNC à angle droit est une exigence fondamentale dans la fabrication, spécialement pour les pièces comme les supports structurels, Cavités de moule, et composants mécaniques. Cependant, atteindre une netteté, angles droits précis (avec des valeurs R résiduelles minimes) exige un mélange d’optimisation des processus, sélection d'outils, et contrôle des équipements. Cet article détaille les chemins techniques éprouvés, conseils clés, et des comparaisons réelles pour vous aider à résoudre les défis d'usinage à angle droit.

1. Voies techniques de base pour l'usinage CNC à angle droit

Il existe trois solutions principales pour l'usinage CNC à angle droit, chacun adapté à des scénarios spécifiques. Vous trouverez ci-dessous une ventilation détaillée de leurs flux de travail, avantages, et utilisations idéales:

1.1 Processus standardisé basé sur une technologie brevetée

Ce parcours s'appuie sur des étapes standardisées et des équipements conventionnels, ce qui le rend rentable pour les structures universelles à angle droit.

Flux de travail linéaire (4 Étapes clés)

  1. Prétraitement d'ébauche: Utilisez des fraises à grande avance pour éliminer rapidement 80 à 90 % de l'excédent de matériau, création d'un profil préliminaire avec une surépaisseur d'usinage de 0,3 à 0,5 mm pour la finition.
  2. Sélection d'outils de chanfreinage & Mise en page: Choisissez un outil de chanfreinage dédié (Par exemple, 90° Fraises à chanfrein indexables) pour identifier deux caractéristiques critiques: le premier mur de coupe, le deuxième mur de coupe, et le filet entre eux.
  3. Ajustement de l'attitude de l'outil: Alignez l’axe de l’outil de chanfrein perpendiculairement à la première paroi de coupe, puis inclinez-le de 3 à 5° par rapport au sommet à angle droit. Cela garantit qu’un côté du tranchant de l’outil reste perpendiculaire à la première paroi., éviter de surcouper.
  4. Exécution d'usinage à axe fixe: Verrouiller la direction ajustée de l'axe de l'outil via le programme CNC (Par exemple, G-code G54 pour le décalage d'origine) et contrôler la trajectoire de l'outil avec 0.01 incréments de mm pour minimiser les marques résiduelles.

Avantages

  • Pas besoin d'équipement spécial : fonctionne avec les machines CNC à 3 axes standard.
  • Risque et coût de processus faibles, adapté à la production en série de pièces exposées à angle droit (Par exemple, cadres structurels en aluminium).

1.2 Technologie d'orientation de broche pour les besoins de haute précision

Ce chemin est conçu pour les structures complexes comme les cavités profondes ou les angles droits internes, où les processus standards ont du mal à atteindre des tolérances strictes.

Technologies clés & 5-Stratégie par étapes

ÉtapeActionDétails techniques
1BrouillageUtilisez des fraises en bout pour enlever les matériaux en vrac, sortie 0.2 mm surépaisseur pour la finition.
2FinitionUtiliser des fraises à boulets pour lisser les parois de la cavité, réduisant la rugosité initiale de la surface (Rampe <1.6 µm).
3Ébauche de rainure à angle droitAdopter moulins à bobines personnalisés pour prédécouper la rainure à angle droit, éviter l'écaillage des outils dans les matériaux durs.
4Fraisage de plaquettes directionnelles par brocheUtilisez la fonction de positionnement d'angle arbitraire de la broche de la machine (Par exemple, Code de développement secondaire du système FANUC M88/M89) pour régler l'angle de la broche de manière dynamique. Cela garantit que l'outil coupe le long du sommet à angle droit sans laisser de valeurs R résiduelles..
5Séparation du produit finiUtiliser une faible avance, coupe à grande vitesse (vitesse de broche: 4,000–6 000 tr / min) pour séparer la partie, empêchant la déformation des bords.

Outil & Exigences en matière d'équipement

  • Outils personnalisés: Couteaux à fente en acier allié d'épaisseur moyenne avec petits bords arrondis (R. <0.1 MM) pour résister à l'écaillage, idéal pour les métaux durs comme l'acier inoxydable (HRC 30-45).
  • Amélioration de la rigidité: Utiliser porte-outils frettés pour améliorer la rigidité du serrage, réduction des vibrations lors de l'usinage de cavités profondes (depth-to-diameter ratio >5:1).

1.3 Traitement assisté par EDM (pour une précision extrême)

Usinage à décharge électrique (GED) est une méthode supplémentaire pour les scénarios nécessitant une précision ultime à l'angle droit (tolérance <± 0,005 mm).

Comment ça marche

L'EDM utilise des étincelles électriques pour éroder le métal, créer des angles droits nets sans contact physique avec l'outil. Il est souvent utilisé après l'usinage CNC pour éliminer les valeurs R résiduelles dans les zones critiques. (Par exemple, noyaux de moules pour le moulage par injection).

Avantages & Inconvénients

  • Avantages: Permet d'obtenir des angles droits presque parfaits (théorique R ≈0) sans contrainte mécanique.
  • Inconvénients: Coût élevé (3–5x more expensive than CNC) and low efficiency (processing time 10–20x longer than spindle orientation technology).

2. Optimisation du processus & Conseils de programmation pour de meilleurs angles droits

Even with the right technical path, small programming or parameter errors can ruin right-angle precision. Suivez ces conseils exploitables:

2.1 Planification du parcours d'outil

  • Root Cleaning Treatment: Ajouter un Programme de nettoyage des coin (Par exemple, G02/G03 arc interpolation) after the main machining cycle. This ensures uniform 0.05 mm allowances on both the side and bottom of the right angle, reducing residual R-values from 0.2 mm à <0.05 MM.
  • Advance/Retreat Knife Strategy: Avoid vertical cutting on the contour surface—use diagonal cutting (45° angle par rapport au sommet de l'angle droit) pour entrée/sortie d'outil. Cela minimise les marques d'outils causées par des changements brusques de direction..

2.2 Paramètre & Configuration de l'équipement

  • Adaptation des paramètres de coupe: Ajustez la vitesse de broche et la vitesse d'avance en fonction de la dureté du matériau:
  • Matériaux mous (aluminium, plastique): Vitesse de broche = 6 000 à 8 000 tr/min; Avance = 0,1–0,15 mm/tour (peut atteindre directement le R théorique ≈0).
  • Matériaux durs (acier, titane): Vitesse de broche = 3 000 à 5 000 tr/min; Avance = 0,05–0,08 mm/tour (réduit l'usure des outils et les surcoupes).
  • Augmentation de la rigidité: Pour l'usinage de cavités profondes, utiliser machines-outils à haute rigidité (Par exemple, 5-CNC à axes avec structure à double colonne) and shorten the tool overhang (keep it <3x the tool diameter) Pour réduire les vibrations.

2.3 Collaboration conception-fabrication

  • Early Designer Intervention: Advise designers to avoidover-theoretical right angles” (Par exemple, R=0 in 5 mm thick steel parts). Such designs force excessive tool wear and increase machining difficulty by 40–60%.
  • Tolerance Allocation: Mark acceptable R-value ranges on drawings (Par exemple, “R 0.05–0.1 mm”) for actual processing. This balances design requirements with manufacturing feasibility.

3. Comparaison des solutions d'usinage CNC à angle droit

Use this table to select the best solution for your project:

SolutionAvantageLimitationApplicable Scenario
Patented Standardized ProcessFaible coût, pas d'équipement spécialNe convient pas aux cavités profondes/angles droits internesAngles droits exposés, constructions simples (Par exemple, supports en aluminium)
Technologie d'orientation de brocheHaute précision, usinage multi-angles à un seul serrageNécessite des outils et une programmation personnalisésCavités profondes, angles droits internes, production de petits lots (Par exemple, pièces aérospatiales)
Traitement assisté par EDMPrécision ultime (R≈0)Coût élevé, faible efficacitéProduction monobloc pour une extrême précision (Par exemple, cœurs de moisissure)

Perspective de la technologie Yigu

À la technologie Yigu, nous pensons que le succès de l'usinage CNC à angle droit réside dans l'adéquation du bon chemin technique aux besoins du projet. Pour la plupart des clients (automobile, électronique), nous donnons la priorité à la technologie d'orientation de la broche en intégrant les codes M88/M89 de FANUC avec des outils en acier allié personnalisés pour atteindre R <0.05 mm dans les cavités profondes. We also optimize toolpath planning: our corner cleaning program reduces residual R-values by 70% compared to standard methods. For extreme precision cases (Par exemple, moules médicaux), we combine CNC with EDM but streamline workflows to cut EDM time by 30%. Finalement, the goal is not justsharp right angles—but cost-effective, stable precision that meets mass production demands.

FAQ

  1. What is the minimum residual R-value achievable with CNC machining right-angle?

With spindle orientation technology and optimized parameters, the minimum residual R-value can reach 0.02–0.05 mm pour la plupart des métaux. For R≈0, EDM-assisted processing is required.

  1. Can 3-axis CNC machines achieve internal right-angle machining?

Oui, Mais avec des limitations: 3-axis machines work for shallow internal right angles (profondeur <3x diamètre de l'outil). Pour les cavités profondes (profondeur >5x diamètre de l'outil), 5-axis machines with spindle orientation are better—they avoid tool overhang and vibration.

  1. How to reduce tool wear when machining right angles in hard materials?

Utiliser TiAlN-coated carbide tools (resist high temperatures) and adopt a “coupe en couches” strategy (cutting depth = 0.1–0.2 mm per pass). Aussi, use oil-based coolant to reduce friction—this extends tool life by 20–30%.

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