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Jun 04, 2023

Le bon porte-outil pour le travail

Les porte-outils jouent un rôle essentiel dans la connexion des éléments pour maximiser l'usinage

Les porte-outils jouent un rôle essentiel dans la connexion des éléments en maximisant les performances d'usinage, cependant, plusieurs styles différents sont disponibles et le plus approprié dépendra de l'opération. Tenez compte des caractéristiques clés car elles différencieront un porte-outil standard d'un autre qui est le bon choix pour un usinage précis à grande vitesse. En sélectionnant un porte-outil à grande vitesse qui produira constamment une haute qualité et un fonctionnement sûr, les ateliers d'usinage doivent se concentrer sur l'équilibre, le contact conique et la précision. Alan Miller, responsable de l'ingénierie chezOutillage de précision BIG Kaiser, explique pourquoi ces trois aspects sont des priorités absolues pour les fabricants de produits médicaux et révèle les résultats réalisables de chacun.

Pour une précision d'usinage élevée, le cône doit être fabriqué avec des tolérances extrêmement serrées pour que le porte-outil soit positionné avec précision dans la broche afin de fournir une connexion rigide pour les charges axiales et radiales. Une bonne répétabilité dans et hors de la machine maintient la cohérence. Les exigences nécessaires dépendront du type de porte-outil utilisé - styles HSK, CAT/BT et Polygon.

Les HSK sont des cônes à tige creuse - les types disponibles incluent A, E et F - et offrent une rigidité radiale et une précision à grande vitesse. Ce type de cône est beaucoup plus court (25 mm, 32 mm, 40 mm, 50 mm, 63 mm, 80 mm, 100 mm et 125 mm) et comprend un mécanisme interne pour une connexion radiale et axiale.

"Puisqu'il s'agit d'un cône creux et qu'il est petit, le choix des matériaux est extrêmement important", déclare Miller. "Le HSK est serré par des doigts atteignant l'intérieur de ce noyau creux et tirant et étirant le cône dans la broche. L'épaisseur de paroi est très petite, et il est vraiment essentiel d'avoir une qualité d'acier de très haute qualité, c'est pourquoi nous utilisons des matrices l'acier pour les très petits cônes."

Une autre considération importante pour les types HSK est la finition des éléments de serrage après le traitement thermique. Parce que les doigts atteignent l'intérieur et saisissent une caractéristique à l'intérieur de ce cône creux, s'assurer qu'il est terminé après le traitement thermique garantit qu'il est au bon endroit afin d'obtenir une répétabilité plus précise dans la broche.

Style CAT et BT les porte-outils à cône raide courants ont un cône de style plus traditionnel. Les deux ont un rapport de conicité de 7:24 et nécessitent un bouton de retenue ou un goujon pour fixer le support dans la broche de la machine. Au fur et à mesure que la machine saisit et tire, la broche se dilate pour assurer le contact conique. Avec la plus grande taille et la forme conique de la broche, le cône s'ouvrira lorsque les vitesses augmenteront de manière significative. Lorsque la broche s'ouvre, la force de l'unité de serrage entraîne le porte-outil plus profondément dans la broche, ce qui fait perdre une certaine précision au porte-outil.

Pour résoudre ce problème, le système de broche BIG-Plus de BIG Kaiser permet à la tige d'entrer en contact simultanément avec le cône de la broche et la face de la broche, permettant une rigidité accrue de l'outil en raison du diamètre de contact plus grand de la face de la bride du porte-outil. Un contact de face plus large, combiné au contact conique, fonctionne ensemble pour résister à la déviation.

Types de cône polygone mettre en contact la face et le cône d'une broche de machine et d'un porte-outil, garantissant une répétabilité élevée. La conception polygonale permet également un centrage automatique pour améliorer la précision. Cependant, ces types sont plus difficiles à rectifier en raison de la pente, il faut donc une machine haut de gamme pour atteindre la précision.

Au fur et à mesure que les vitesses de broche augmentent, il devient plus important d'obtenir l'équilibre nécessaire du porte-outil. Les porte-outils équilibrés permettent aux utilisateurs de fonctionner aux vitesses de broche et aux vitesses d'alimentation les plus élevées tout en maximisant la durée de vie de l'outil, la finition de surface et la durée de vie de la broche. L'équilibrage garantit que l'arête de coupe de la fraise en bout s'engage de manière cohérente avec le matériau pour éviter le broutage et une mauvaise qualité de finition de surface.

"Pour l'équilibre, nous parlons de charges latérales générées par cette masse déséquilibrée fonctionnant à grande vitesse", explique Miller. "Donc, cela peut avoir des influences sur les roulements de la broche de la machine-outil sur les performances de coupe réelles du côté commercial de l'outil de coupe. C'est très important à prendre en compte, et il y a une nouvelle norme ISO d'équilibrage des porte-outils qui a été publiée en 2017 pour approfondir aider les utilisateurs à répondre aux exigences."

La norme ISO 16084 mise à jour tient compte de toutes les variables pour un usinage sûr et productif. Et Miller dit qu'il prend également en considération des facteurs supplémentaires, plus complexes, qui peuvent entraîner un déséquilibre. Il se concentre sur l'interaction entre la broche et l'outil en tenant compte de la charge admissible sur les roulements de broche générée par le déséquilibre de l'outil.

La meilleure façon d'assurer l'équilibre est de mesurer le porte-outil comme un ensemble complet. En fin de compte, cela se traduira par un outil plus performant. Et bien que chaque partie puisse être équilibrée individuellement, cela ne garantira pas le plus haut niveau d'équilibre global.

Les avantages de l'équilibrage comprennent :

• Finition de surface optimale

• Durabilité de la machine, meilleure géométrie des pièces

• Durée de vie prolongée de la broche

Miller avertit également que "lorsqu'il s'agit d'équilibre, il y a aussi un point où nous pouvons atteindre un plateau, où un équilibrage supplémentaire n'aidera plus. L'objectif pourrait être parfaitement équilibré, mais nous allons passer beaucoup de temps sur chaque outil qu'ils essaient d'atteindre le même niveau d'équilibre, et il devient plus ou moins stable. Peu importe à quel point vous faites plus d'équilibrage, cela ne changera pas la façon dont l'outil fonctionne.

L'amélioration de la qualité dépendra de la précision de l'outil, qui est largement affectée par le faux-rond de l'outil. Le très faible faux-rond du porte-outil offrira aux utilisateurs une meilleure qualité et une coupe améliorée pour plus de cohérence et des coûts réduits.

"La précision du battement est une considération très importante", ajoute Miller. "Un faible faux-rond vous donnera une meilleure qualité de pièce et améliorera la durée de vie de l'outil de coupe et vous permettra d'obtenir plus de cohérence, des temps de fonctionnement plus longs et moins de bris d'outil."

BIG Kaiser conçoit et usine des porte-outils pour réduire le faux-rond, en utilisant :

Matériaux de précision- Matériau, production, traitement thermique sélectionnés pour la précision, y compris les goujons construits avec de l'acier à outils de qualité supérieure H13 trempé à cœur, toutes les caractéristiques sont rectifiées avec précision

Haute concentricité– Chaque collet est inspecté pour 100 % de concentricité, garantissant un faux-rond de 0,00004" au nez

Options de conception minces– Diverses interfaces réduisent le besoin d'extensions pour éviter les interférences

Noix spécialisées- Disponible pour une alimentation en liquide de refroidissement plus efficace, protège les petits composants de support qui peuvent provoquer un faux-rond, d'autres problèmes

Augmentation de la longueur de contact du cône interne du corps du mandrin– Le porte-à-faux de la pince est réduit, ce qui améliore la rigidité, le serrage et la précision du faux-rond

Cône de pince moins profond, conception à corps épais– Améliore la concentricité, réduit le broutage, la déviation pour de meilleures finitions de surface, une durée de vie plus longue de l'outil de coupe

La plupart de la clientèle générale, comme Miller l'a constaté, suit les directives de 0,0003" à 0,0005" pour être un bon faux-rond. Cependant, cela ne peut donner qu'environ 50% à 60% de la durée de vie potentielle de l'outil de coupe.

"Nos programmes sont réduits à 0,0001" et 4x le diamètre pour vous assurer d'avoir des assemblages d'outils précis", déclare Miller. "Tous nos mandrins à pince et porte-outils de finition garantissent une précision de faux-rond environ 3x à 5x meilleure que ce qui est considéré comme bon. "

Le faux-rond peut également avoir un impact sur la force de coupe, ce qui peut provoquer des vibrations et finalement nuire à la précision de l'usinage.

"Les vibrations remettent en question la fonction des paramètres de coupe, principalement la vitesse de coupe, la vitesse de rotation", explique Miller. "Le meilleur conseil que nous ayons pour quiconque subit des vibrations est d'ajuster la vitesse dans un sens ou dans l'autre, de changer de voie et de se mettre dans une situation harmonique."

Il y a des développements futurs que BIG Kaiser a développés, tels que des porte-outils pour les systèmes de refroidissement au CO2 afin d'éliminer le liquide de refroidissement pour la coupe des métaux. Ils réduisent la quantité de contamination des pièces médicales au cours du processus d'usinage, mais refroidissent toujours les outils de coupe afin que les utilisateurs bénéficient d'une bonne durée de vie de l'outil. Ces capacités sont intégrées dans les micro-mandrins Mega, dotés d'un écrou fin et d'un design conique pour éviter les interférences dans les applications avec des micro-perceuses et des fraises en bout. L'écrou sans encoche empêche les vibrations et le bruit et offre un équilibre et une concentricité supérieurs.

"L'écrou de refroidissement par jet a été conçu autour de ces types de développements où nous pouvons offrir des composants uniques spécifiquement pour l'usinage de style de refroidissement au dioxyde de carbone qui devient de plus en plus important pour la communauté médicale", conclut Miller.

BIG Kaiser Precision Tooling Inc. https://www.bigkaiser.com

À propos de l'auteur : Michelle Jacobson est la rédactrice en chef adjointe de TMD. Elle peut être jointe au 216.393.0323 ou[email protected].

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