Usinage de reste en FAO CN : Définition, stratégies et meilleures pratiques

Dans le domaine de la fabrication assistée par ordinateur (FAO) pour l'usinage à commande numérique (CN), l'efficacité et la précision sont primordiales. L'une des fonctionnalités les plus puissantes employées par les logiciels de FAO modernes pour atteindre ces objectifs est l'usinage de reste, également appelé "usinage de matière restante", "usinage de matière non coupée" ou "reconnaissance de matière non coupée". Cette fonctionnalité consiste fondamentalement à traiter intelligemment la matière que les outils de coupe précédents, plus grands ou plus grossiers, n'ont pas pu enlever. Maîtriser l'usinage de reste est essentiel pour réduire les coupes à vide, prolonger la durée de vie des outils et diminuer considérablement les temps de cycle globaux, en particulier lors de l'usinage de pièces complexes ou de cavités profondes.

Définition de l'usinage de reste

L'usinage de reste est une stratégie de programmation FAO où le logiciel identifie automatiquement les zones d'un modèle de pièce qui n'ont pas été entièrement usinées par une opération précédente et génère des trajectoires d'outils uniquement dans ces zones spécifiques. Le "reste" fait référence à la matière restante, ou résiduelle, laissée par un outil plus grand, généralement d'ébauche.

Ce processus repose fortement sur la capacité du système FAO à maintenir un modèle numérique en temps réel de la matière brute, ou de la pièce en cours (IPW). Après le calcul d'une passe d'ébauche ou de semi-finition, le logiciel FAO compare le modèle IPW actuel avec la géométrie finale souhaitée de la pièce. Toute divergence, généralement une feston de matière dans un coin ou sur une paroi abrupte que le rayon de l'outil précédent n'a pas pu atteindre, est signalée comme "matière restante". L'outil suivant, plus petit, est alors chargé de couper uniquement ces zones signalées, plutôt que de réusiner des zones déjà finies selon la tolérance requise.

La définition et l'avantage principaux de l'usinage de reste sont doubles : efficacité (l'outil plus petit ne perd pas de temps à couper de l'air ou de la matière déjà enlevée) et précision (il garantit que l'outil plus petit n'engage que la matière qu'il est conçu pour couper, évitant ainsi le broutement et la casse).

Stratégies de base pour un usinage de reste efficace

La mise en œuvre réussie de l'usinage de reste nécessite une planification et une stratégie réfléchies dans l'environnement FAO. L'approche est généralement séquentielle, passant d'outils grands et agressifs à des outils progressivement plus petits et plus délicats.

1. Séquencement hiérarchique des outils

La stratégie la plus courante est une séquence descendante de tailles d'outils. La passe initiale utilise l'outil le plus grand et le plus agressif possible pour enlever rapidement la majeure partie de la matière. Les passes suivantes utilisent ensuite l'usinage de reste en fonction de la géométrie de l'outil précédent. Par exemple, une séquence courante pourrait ressembler à ceci :

• Passe d'ébauche (fraise en bout de grande taille) : Enlève 90 % de la matière.

• Passe d'usinage de reste 1 (fraise en bout de taille moyenne) : Le système FAO calcule la matière restante laissée par le grand outil (par exemple, dans les coins avec des rayons inférieurs au rayon de coin du grand outil) et usine uniquement ces zones.

• Passe d'usinage de reste 2 (fraise en bout à bille ou fraise en D de petite taille) : Le système FAO calcule la nouvelle matière restante laissée par l'outil de taille moyenne, se concentrant généralement sur les très petits rayons et les zones profondes et étroites.

• Passe de finition : L'outil final effectue ensuite une passe complète, mais la charge de coupe est répartie uniformément et légère car les opérations d'usinage de reste ont enlevé toute la matière brute lourde, laissant une couche uniforme et minimale de matière pour la coupe finale.

2. Définition de l'outil de référence

L'efficacité de l'usinage de reste repose sur le fait que le programmeur définisse clairement l'outil de référence ou l'opération de référence pour la passe en cours. Lors de la configuration d'une opération d'usinage de reste, le système FAO doit savoir quelle géométrie d'outil précédente utiliser pour le calcul de la matière. Par exemple, si vous utilisez une fraise en bout de 1/4 de pouce, vous devez indiquer au logiciel FAO que l'outil précédent était une fraise en bout de 1/2 pouce. Cela permet au logiciel d'identifier avec précision les festons et les poches où l'outil de 1/2 pouce ne pouvait pas s'insérer.

Certains systèmes FAO avancés permettent à l'usinage de reste de référencer le modèle de matière brute à partir d'un point dans le temps spécifique après une série d'opérations précédentes, offrant ainsi une plus grande flexibilité.

3. Reconnaissance du niveau Z

En contournage ou en poche 3D, l'usinage de reste doit également tenir compte des limites axiales ou de niveau Z de l'outil précédent. Si un outil n'avait pas une longueur de flûte suffisante pour atteindre le fond d'une cavité profonde, la stratégie d'usinage de reste doit reconnaître la matière non coupée laissée sur le fond et les parois aux profondeurs inaccessibles. Ceci est particulièrement crucial pour les pièces 3D complexes où la matière reste sur des pentes raides ou dans des poches profondes. La stratégie consiste ici à s'assurer que l'outil plus petit est programmé pour usiner toute la profondeur précédemment inaccessible.

Meilleures pratiques pour un usinage de reste optimal

Pour maximiser les avantages de l'usinage de reste, plusieurs bonnes pratiques doivent être respectées lors de la phase de programmation FAO :

1. Étalonner les données d'outil et de matière brute avec précision

La précision de l'usinage de reste est directement proportionnelle à la précision des définitions d'outil et du modèle de matière brute. Même de légères divergences de diamètre d'outil ou de rayon de coin entre le modèle FAO et l'outil physique peuvent entraîner des coupes à vide ou, pire, le manquement de matière qui provoque une charge excessive sur l'outil de finition final. Utilisez toujours les dimensions exactes et mesurées de vos outils de coupe dans la configuration FAO.

2. Utiliser des stratégies d'engagement appropriées

Étant donné que les trajectoires d'outils d'usinage de reste impliquent souvent l'engagement de l'outil dans de petits morceaux inégaux de matière résiduelle, les charges de coupe peuvent être sporadiques et incohérentes. Pour atténuer cela :

• Entrée en rampe/hélicoïdale : Évitez les mouvements de plongée brusques. Utilisez des entrées lentes, hélicoïdales ou en rampe pour entrer en toute sécurité dans la matière résiduelle.

• Stratégies de charge d'outil constante : Employez des principes de fraisage dynamique ou trochoïdal, même dans les passes d'usinage de reste, pour maintenir une charge de copeaux constante et éviter les charges élevées soudaines lorsque l'outil rencontre de manière inattendue un gros morceau de matière restante.

3. Gérer la tolérance de matière brute résiduelle

Bien que le but de l'usinage de reste soit d'enlever la matière résiduelle, il est crucial de laisser une petite quantité constante de tolérance de matière brute pour l'outil suivant. N'essayez pas de finir la surface entièrement avec la passe d'usinage de reste. Une stratégie typique consiste à laisser $0.005''$ à $0.010''$ de matière après la passe d'ébauche, puis peut-être $0.001''$ à $0.002''$ après la passe d'usinage de reste, en veillant à ce que la passe de finition finale ait un copeau léger et uniforme à enlever.

4. Optimiser la liaison des trajectoires d'outils et les retraits

L'usinage de reste entraîne souvent de nombreux petits segments de trajectoire d'outil déconnectés sur la pièce. Les mouvements rapides excessifs entre ces segments (mouvements à vide) peuvent annuler les gains de temps obtenus en évitant les grandes coupes à vide.

• Minimiser les retraits : Utilisez les paramètres de mouvement sans coupe du système FAO pour maintenir l'outil bas sur la surface de la pièce chaque fois que possible, en se déplaçant entre les zones de reste plutôt qu'en se retirant vers un plan de dégagement élevé.

• Plans de dégagement sûrs : Définissez le plan de dégagement local juste au-dessus de la matière restante la plus haute dans la zone immédiate pour assurer la sécurité sans temps de déplacement excessif.

Conclusion

L'usinage de reste est un outil indispensable dans la programmation FAO CN moderne, permettant l'usinage efficace et sûr de géométries complexes. En définissant avec précision le modèle de matière brute, en séquençant stratégiquement les outils de grand à petit et en tirant parti de la capacité du système FAO à reconnaître la matière non coupée, les fabricants comme Tuofa CNC Machining China peuvent obtenir des tolérances plus serrées, réduire considérablement les temps de cycle et prolonger la durée de vie de leurs outils de finition plus petits et plus coûteux. Maîtriser la définition, les stratégies hiérarchiques et les meilleures pratiques de l'usinage de reste est une caractéristique définitive de la fabrication CN de haute précision de classe mondiale.