Le problème de l'étape du plan d'usinage CNC - visible, Arêtes inégales au niveau des joints d'outils ou des transitions de surface : cela nuit à la précision de la pièce., qualité de surface, et même la fonctionnalité (Par exemple, performances d'étanchéité pour les composants plats). Ce problème provient de plusieurs facteurs interdépendants, de l'usure des outils aux lacunes de programmation. Cet article décompose systématiquement les causes profondes, solutions ciblées, et des mesures préventives pour vous aider à éliminer efficacement les marches d'avion.
1. Causes profondes & Solutions: Facteurs liés aux outils
Les outils sont le « point de contact » direct entre la machine et la pièce à usiner : tout défaut d'outil ou toute mauvaise gestion entraîne souvent des étapes. Vous trouverez ci-dessous une analyse de la chaîne causale des problèmes courants liés aux outils et de leurs correctifs.:
Problème d'outil | Manifestation | Solution | Optimisation avancée |
Usure/endommagement des outils | Une usure localisée ou un écaillage sur le tranchant crée un enlèvement de matière inégal, former des étapes sur les trajectoires d'outils. | Remplacez immédiatement les outils usés; pour plaquettes indexables, inspecter l’intégrité des bords tous les 200 à 300 cycles d’usinage. | Utiliser lames diamantées ou diamant polycristallin (PCD) outils : améliore la résistance à l’usure de 3 à 5 fois, réduire les erreurs cumulées dues à la perte d'outils. |
Diamètre d'outil incohérent | Après changement d'outil, les différences de diamètre entre les anciens et les nouveaux outils entraînent des écarts de profondeur (Par exemple, un 0.02 mm de diamètre conduit à 0.01 mm hauteur de marche). | Mettre en œuvre une gestion unifiée des outils: Outils d'étiquetage par diamètre (Par exemple, «Fraise en bout φ10,00 mm n° 3») et calibrer les nouveaux outils avant utilisation. | Utiliser un préréglage d'outils pour mesurer le diamètre et la longueur avec une précision de ±0,001 mm; stocker les données dans le système CNC pour une compensation automatique. |
Erreurs d'installation de l'outil | Des pinces desserrées ou des scories d'aluminium dans le trou conique de la broche provoquent une déviation de l'outil. (≥0,03 mm) ou un mauvais alignement, conduisant à une coupe inégale. | Nettoyer les trous coniques de la broche et les surfaces de contact des pinces avec de l'alcool; réinstaller les outils et les pinces de serrage selon les spécifications du fabricant (Par exemple, 25 N·m pour pinces ER32). | Remplacez les pinces standard par pinces hydrauliques ou frettées- réduit le faux-rond à <0.005 MM, assurer un positionnement stable de l'outil. |
2. Équipement & Optimisation des paramètres pour éliminer les étapes
La rigidité de la machine et les paramètres de coupe affectent directement le lissé de la surface. Utilisez cette structure de contraste 式 pour identifier les configurations sous-optimales et les corriger:
2.1 Vérifications de l’état mécanique des machines-outils
Un mauvais entretien des machines conduit souvent à des étapes périodiques ou aléatoires. Concentrez-vous sur ces composants critiques:
Composant | Symptôme du problème | Solution d'entretien |
Butées à vis à billes | L'usure provoque un décalage de mouvement (≥0,01 mm) ou gigue, formant des pas réguliers tous les 10 à 20 mm. | Lubrifiez les vis mères avec de la graisse à base de lithium tous les 50 heures d'opération; remplacer les roulements si le jeu dépasse 0.005 MM. |
Rails de guidage | La contamination ou l'usure augmente la friction, conduisant à des vitesses d'avance inégales et à des pas irréguliers. | Nettoyer quotidiennement les rails de guidage avec un chiffon non pelucheux; vérifiez les rayures sur les rails - réparez avec un meulage de précision si des dommages sont constatés. |
Broche | Faux-rond de la broche (>0.005 MM) provoque des vibrations de l'outil, créer des marches ondulées sur de grands avions. | Effectuer l'équilibrage dynamique de la broche tous les trimestres; remplacer les roulements de broche si le faux-rond dépasse la tolérance. |
2.2 Ajustement des paramètres de coupe
Paramètres agressifs (alimentation rapide, coupures profondes) déclencher des vibrations et des bords accumulés – causes indirectes des marches. Suivez ces directives linéaires:
- Réduire la profondeur de coupe: Pour finir, limiter la profondeur de coupe (AP) à 0,1–0,3 mm (contre. 0.5–1 mm pour l'ébauche). Les coupes peu profondes minimisent la déviation de l'outil et l'accumulation de chaleur.
- Optimiser le taux d'alimentation: Vitesse d'avance inférieure (F) à 0,05–0,1 mm/tr pour la finition (Par exemple, depuis 0.15 MM / REV). Les avances lentes réduisent la charge de copeaux et les bords rapportés.
- Augmenter la vitesse de coupe: Pour les alliages en aluminium, augmenter la vitesse (Vc) à 300-500 m/min; pour l'acier, 100–200 m / i. Des vitesses plus élevées brisent les bords accumulés et améliorent la finition de surface.
- Usinage en couches: Pour pièces épaisses (≥10 mm), finition divisée en 2 à 3 passes (Par exemple, 0.2 mm → 0.1 mm → 0.05 profondeur mm). Chaque passage corrige les irrégularités mineures du précédent.
3. Programmation & Améliorations de la planification des chemins
Même avec de bons outils et machines, une mauvaise conception du chemin crée des écarts de marche. Utilisez cette structure de score total pour optimiser la programmation:
3.1 Conception de connexion de trajectoire d'outil
La clé est d'éliminer les écarts entre les trajectoires d'outils adjacentes. Appliquer ces techniques:
- Ajouter un chevauchement: Concevoir un chevauchement de 0,1 à 0,2 mm entre les trajectoires d'outils parallèles (Par exemple, pour un 10 mm de large fraise, définir l'espacement des chemins sur 9.8 MM). Ceci couvre toute matière résiduelle du passage précédent.
- Utiliser des arcs de transition: Remplacez les angles vifs des trajectoires d'outils par de petits arcs (R0,5–1 mm) lors d'un changement de direction. Les arcs empêchent la décélération/accélération soudaine de l’outil, ce qui provoque des micro-pas.
- Outils à gros disques pour grands avions: Prioriser moulins à visage (Par exemple, φ50 millimètres, 8 dents) over small end mills for planes >200 mm². Les fraises à surfacer couvrent plus de surface par passe, réduisant le nombre de joints d'outils (et opportunités d'étape) de 50 à 70 %.
3.2 Stratégie d'allocation de marge
Une surépaisseur de finition insuffisante laisse des marques sur l'outil d'ébauche (mesures) non supprimé. Suivez cette règle:
- Pour les alliages en aluminium: Allouer 0.3–0,5 mm tolérance totale (0.2–0,3 mm d'ébauche, 0.1Finition –0,2 mm).
- Pour l'acier: Allouer 0.5–0.8 mm total allowance (0.3–0.5 mm roughing, 0.2–0.3 mm finishing).
- Exemple: UN 20 mm thick steel plate—rough to 20.3 MM, then finish to 20.0 MM. This ensures the finishing pass fully covers roughing marks.
4. Scénarios spéciaux: Pseudo-étapes & Étapes de cavité profonde
Some “steps” are not true dimensional gaps—they’re surface defects. Use this 设问 / 回答 structure to address unique cases:
4.1 Comment identifier et corriger les pseudo-étapes?
Pseudo-steps are irregular deep lines caused by built-up edges (not tool misalignment), common in low-speed re-cutting (Vc <100 m / min pour l'acier).
Solution:
- Switch to coated inserts (TiAlN or TiCN coating)—reduces built-up edges by 80% by lowering friction.
- Increase cutting speed by 30–50% (Par exemple, depuis 100 m / min à 150 m/min pour 45# acier). Des vitesses plus élevées brisent l'adhérence des copeaux sur le bord de l'outil.
4.2 Comment éliminer les cavités profondes/les marches inférieures?
Marches résiduelles sur les fonds de cavités profondes (profondeur >5x diamètre de l'outil) résulter d'une déviation de la barre d'outils ou d'une coupe incomplète.
Solution en trois étapes:
- Ajouter un arc de finition: Après la dernière couche de fraisage profond, programmer un arc de rayon de 0,5 à 1 mm pour interpoler la surface inférieure – lisse les marques de marche résiduelles.
- Traitement à deux outils: Utiliser une fraise d'ébauche (Par exemple, φ12 millimètres) pour enlever des matériaux en vrac, puis un plus court, fraise de finition plus rigide (Par exemple, φ12 millimètres, 3xD longueur) pour nettoyer le fond – réduit la déflexion.
- Étalonnage de la compensation de pointe: Calculate tool bar deflection (Par exemple, a φ10 mm, 50 mm long bar deflects ~0.02 mm under 50 N load) and add a negative Z-compensation value (Par exemple, -0.02 MM) to ensure full cutting.
5. Mesures préventives de contrôle de la qualité
Proactive monitoring prevents steps before they occur. Use this list of actionable practices:
- Surveillance en temps réel: Install vibration sensors on the spindle and workpiece—set alerts for vibration >0.01 mm (triggers automatic feed rate reduction).
- Tool Life Management: Set maximum tool life limits (Par exemple, 500 parts for aluminum, 300 parts for steel) and replace tools proactively—avoids wear-induced steps.
- Entretien du liquide de coupe: Filtrer quotidiennement le liquide de coupe pour éliminer les copeaux (>50 μm); remplacer le liquide tous les 3 mois. Un fluide propre empêche l'accumulation de copeaux sur la pièce à usiner, ce qui provoque une coupe inégale.
Perspective de la technologie Yigu
À la technologie Yigu, nous résolvons le problème des étapes du plan d'usinage CNC en combinant précision technique et gestion proactive. Pour les pièces de grands plans (Par exemple, Composants du châssis automobile), nous utilisons des pinces de serrage et des fraises à surfacer de φ63 mm, réduisant ainsi le faux-rond de l'outil à <0.003 mm et fréquence de pas par 80%. Pour les cavités profondes, notre stratégie à deux outils (brouillage + fraises à finition courte) élimine les marches inférieures 95% des cas. We also train operators on real-time vibration monitoring: our clients report a 60% drop in step-related rework after adopting this system. Finalement, solving plane steps isn’t just about fixing issues—it’s about building a stable, repeatable process that avoids them entirely.
FAQ
- What’s the maximum step height that can be corrected with re-machining?
For small steps (<0.05 MM), a single finishing pass (ap=0.03–0.05 mm, F=0.05 mm/rev) can smooth the surface. Mesures >0.1 mm require two passes: first a light roughing pass (ap=0.08 mm) to reduce the step, then a finishing pass—this avoids overloading the tool.
- Can software (CAME) help prevent step problems?
Oui. Advanced CAM software (Par exemple, Et / nx, Mastercam) offers “constant chip load” and “smooth path” features. Constant chip load maintains consistent cutting forces (avoids vibration), while smooth paths add transition arcs automatically—reducing step risk by 40–50%.
- Why do steps still appear even with new tools and calibrated parameters?
Vérifier workpiece clamping errors: Loose clamps cause workpiece movement (≥0.02 mm) Pendant l'usinage. Use toggle clamps or vacuum chucks with ≥80 kPa pressure to secure parts. Aussi, ensure the workpiece is flat—warped blanks (Par exemple, 0.1 mm bow in a 200 plaque MM) lead to uneven cutting and steps.