Le broutage est l'un des problèmes les plus courants rencontrés par les machinistes lors des opérations de fraisage, de tournage et de perçage. Ces vibrations indésirables peuvent endommager les outils. finition de surface, réduisent la précision dimensionnelle et raccourcissent la durée de vie des outils et des machines.
Que vous soyez machiniste, ingénieur ou fabricant, comprendre ce qu'est le broutage d'usinage, ce qui le cause et comment le prévenir est essentiel pour améliorer l'efficacité et réduire les coûts.
Cet article explique ce qu’est le bavardage, décrit ses principaux types, décrit ses impacts et donne des étapes pratiques pour le réduire ou l’éliminer.
Qu'est-ce que le bavardage dans l'usinage ?
En usinage, le broutage désigne les vibrations indésirables qui se produisent lorsqu'un outil de coupe et la pièce se déplacent l'un contre l'autre. Ces vibrations créent une force de coupe variable à chaque rotation et se manifestent par du bruit et des marques ondulées à la surface de la pièce. Les machinistes perçoivent le broutage comme un bourdonnement ou un cliquetis pendant la coupe. Ils le perçoivent comme de petites stries ou ondulations sur les pièces en métal, en plastique ou en composite.
Une façon simple d'imaginer le broutage est la suivante : lorsqu'un outil « mord » le matériau, il pousse la pièce dans un sens. Puis, l'outil se soulève légèrement et frappe à nouveau, repoussant la pièce vers l'arrière. Ces mouvements de va-et-vient peuvent s'intensifier si l'outil ou la pièce est flexible. Avec le temps, les vibrations s'amplifient jusqu'à ce que le tranchant saute ou rebondisse sur la surface au lieu de couper en douceur.
Pourquoi le bavardage est-il important ?
Le broutage lors de l'usinage nuit à chaque étape du cycle de production. Les vibrations réduisent la durée de vie des outils, car les arêtes de coupe heurtent la pièce de manière inégale. Le broutage accélère également l'usure des roulements et des guides de la machine, augmentant les coûts de réparation et les temps d'arrêt. Il laisse des ondulations visibles sur les pièces finies et les tolérances peuvent s'écarter des limites.
Le broutage oblige les équipes à ralentir les avances et les vitesses, voire à arrêter la machine pour effectuer des réglages. Il peut augmenter les taux de rebut et réduire l'efficacité globale. Il rend également l'espace de travail plus bruyant, source de fatigue et de stress pour les opérateurs. Il est donc coûteux en temps, en argent et en qualité dans presque tous les ateliers.
Principaux types de bavardage
Le bavardage dans l'usinage apparaît sous deux formes principales : le bavardage résonant et le bavardage non résonant.
Bavardage résonnant
Le broutage résonant se produit lorsque le système de coupe vibre à la fréquence naturelle de l'ensemble porte-outil-pièce. La résonance accélère la vibration lorsque la vitesse de broche atteint une valeur critique.
Bavardage non résonant
Le broutage non résonant se développe en raison d'irrégularités telles qu'un outil émoussé ou une surface de pièce irrégulière. Ce broutage reste généralement d'amplitude constante et provient souvent de problèmes mécaniques tels qu'un outil tordu ou un roulement usé.
Sources de bavardage : outil ou pièce à usiner
Les broutages d'usinage peuvent être divisés en deux grandes catégories selon leur origine : les broutages induits par l'outil et les broutages induits par la pièce. Chaque type peut se manifester de différentes manières et nécessiter des solutions spécifiques.
| Type de bavardage | Comment cela se produit | Quand il se produit |
|---|---|---|
| Discussion sur les outils | L'outil de coupe lui-même vibre sous la charge et transfère cette vibration à la pièce. | Lors de coupes à fort enlèvement de matière. |
| Bavardage de la pièce | La pièce se déplace ou fléchit sur son support et vibre à nouveau dans le processus de coupe. | Sur parois minces ou pièces mal serrées. |
1. Bavardage induit par l'outil
Le broutage de l'outil débute lorsque la fraise vibre sous l'effet des forces de coupe. La fraise transmet la vibration à la pièce, et l'amplitude peut augmenter si la longueur ou le diamètre de l'outil rend le montage moins rigide. La vibration peut faire glisser l'outil contre la surface de la pièce, et chaque passage de l'aube ajoute de l'énergie à l'oscillation.
Les causes courantes incluent:
- Outils longs et fins qui se plient facilement
- Bords de coupe émoussés ou usés de manière inégale
- Faible rigidité du porte-outil
2. Broutement induit par la pièce
Le broutage de la pièce se produit lorsque celle-ci n'est pas maintenue fermement ou présente des parois minces. La pièce fléchit sous l'effet de la force de coupe, et cette flexion se transmet à l'outil. Les vibrations peuvent s'aggraver si le dispositif de maintien laisse des sections sans support ou si les pinces sont inégales.
Les causes courantes incluent:
- Serrage ou fixation inadéquats
- Pièces minces ou flexibles
- Mauvaise orientation de l'usinage
Conséquences d'ignorer le bavardage
Persister dans le brouillage a de nombreuses conséquences négatives. Nous mettons en évidence ci-dessous les principaux effets néfastes des vibrations sur l'efficacité, la qualité et la rentabilité.
Durée de vie de l'outil raccourcie
Les impacts répétés des bavardages érodent le tranchant. opérateur de machine CNC On pourrait penser que l'usure des outils est uniquement due à l'abrasion, mais les vibrations, semblables à des coups de marteau, émoussent le tranchant beaucoup plus rapidement. L'outil peut se fracturer ou développer des microfissures entraînant une rupture brutale.
Usure accélérée de la machine
Le broche de la machineLes roulements, les roulements et les glissières subissent des contraintes supplémentaires lorsque les vibrations pénètrent le système. Avec le temps, les roulements peuvent développer du jeu, les glissières perdre en précision et l'ensemble du système de mouvement linéaire peut nécessiter un remplacement ou une révision prématurée. Le coût caché de la maintenance des machines peut facilement dépasser le coût brut des pièces mises au rebut.
Rugosité de surface et défauts visuels
Le bavardage laisse des motifs d'ondes révélateurs, souvent appelés « marques de bavardage », sur la surface des matériaux fraisés ou pièces tournéesCes motifs aggravent les indices de rugosité de surface et peuvent nécessiter des processus de finition secondaires tels que broyage, affûtage, polissage pour répondre aux spécifications. Chaque opération supplémentaire entraîne des coûts, du temps et de la main-d'œuvre supplémentaires.
Perte de précision dimensionnelle
Lorsque l'outil dévie de sa trajectoire, il coupe trop profondément ou trop peu profondément à différents endroits. Cet écart par rapport à la trajectoire programmée entraîne des dimensions hors tolérances. L'opérateur passe alors du temps à mesurer les pièces mises au rebut et à dépanner la machine au lieu de lancer la production.
Comment réduire le bavardage ?
Ateliers d'usinage CNC Il est possible d'utiliser une combinaison d'ajustements de processus, de choix matériels et d'étapes de maintenance pour maîtriser le broutage. Nous décrivons ci-dessous six méthodes éprouvées.
Choix et positionnement des dispositifs de maintien de la pièce
- Utiliser des fixations rigides : Un étau robuste, un mandrin hydraulique de précision ou un luminaire plaque réduit la flexibilité de l'installation. L'opérateur doit vérifier que chaque une pince, le boulon ou le tampon à vide applique une pression uniforme.
- Supporter les parois minces : Pour les pièces longues ou fines, l'opérateur peut ajouter un matériau de remplissage, comme de la mousse basse densité ou des cales métalliques, pour renforcer les parois. Une contre-pointe ou une lunette mobile offre un soutien supplémentaire sur les pièces longues, empêchant ainsi le battement de l'extrémité libre.
- Vérifiez l'alignement : Tout outil d'atelier s'use avec le temps. L'opérateur doit vérifier que l'axe du dispositif de serrage et de la broche sont perpendiculaires. Même un léger désalignement peut engendrer des moments indésirables qui aggravent les vibrations.
Planification d'un parcours d'outil efficace
- Préférez le fraisage vers le bas : Lors du fraisage en avalant, la force de coupe pousse la pièce dans le dispositif de serrage. Cette approche améliore la stabilité et réduit les risques de soulèvement et de vibration de la pièce.
- Optimiser le passage au-dessus et au-dessous : Logiciel FAO peut générer parcours d'outils qui maintiennent un angle d'engagement constant. L'opérateur doit utiliser des stratégies de fraisage trochoïdales ou à haut rendement, où la fraise n'enlève qu'une fine couche de matière à la fois, tout en maintenant des forces constantes.
- Évitez les changements brusques de direction : Les virages brusques ou les inversions d'avance rapides peuvent provoquer des vibrations. L'opérateur doit lisser la trajectoire par de petits filets ou des mouvements de rampe.
Assurer une configuration et une maintenance appropriées de la machine
- Mettre à niveau et ancrer la machine : Le sol de l'atelier doit être plat, en béton solide et sans fissures. Le technicien doit mettre la machine à niveau et, si nécessaire, la boulonner à des ancrages au sol.
- Inspecter les roulements de broche : Tout jeu ou usure de la broche multiplie les problèmes de broutage. L'équipe de maintenance doit vérifier le faux-rond des roulements et les remplacer avant qu'ils ne se dégradent.
- Lubrifier les vis à billes et les glissières : Une glissière sèche ou contaminée augmente la friction et les mouvements irréguliers. Le programme d'entretien doit inclure une lubrification régulière avec la graisse ou l'huile recommandée par le fabricant.
- Surveiller les tendances en matière de vibrations : Les ateliers modernes installent des accéléromètres ou des capteurs de vibrations à sonde sur les broches et les porte-outils. Le responsable de la maintenance peut ainsi suivre les niveaux de vibrations au fil du temps et planifier des réparations préventives avant que le broutage ne s'aggrave.
Optimisation des paramètres de coupe
L'ingénieur de procédé joue le rôle principal dans la réduction du bavardage grâce à l'optimisation des paramètres :
- Vitesse de brocheL'ingénieur doit éviter les vitesses qui entrent en résonance avec le système porte-outil-broche. Il peut varier la vitesse de ± 5 % pour observer une diminution des vibrations. Il peut également utiliser la commande de vitesse variable des logiciels FAO modernes pour éviter les zones de résonance.
- Débit d'alimentationL'ingénieur doit augmenter l'avance par tour afin de réduire le temps de contact entre chaque arête de coupe. Il doit équilibrer les exigences d'avance et de finition.
- Profondeur de coupeL'ingénieur doit d'abord réduire la profondeur de coupe radiale, car une réduction de la largeur de coupe a un impact important sur la stabilité. Il peut maintenir une profondeur axiale plus élevée si le couple de la machine le permet.
Le tableau ci-dessous propose des points de départ pour les vitesses de broche et les avances des matériaux courants utilisés dans les opérations de fraisage. Adaptez-les toujours en fonction de la puissance et de la rigidité de votre machine.
| Source | Diamètre de coupe | Vitesse de broche (RPM) | Avance par dent (mm/dent) |
|---|---|---|---|
| Acier inoxydable | 10 mm | 8,000 | 0.02 |
| Acier (HRC 30) | 10 mm | 4,000 | 0.01 |
| Acier Inoxydable | 10 mm | 3,500 | 0.008 |
| Fonte | 10 mm | 5,000 | 0.015 |
| Laiton | 10 mm | 10,000 | 0.03 |
Choisir le bon outil de coupe
Le choix de l'outillage affecte également le bavardage :
- Géométrie de l'outilLe responsable d'atelier doit spécifier des fraises dont la géométrie est adaptée au matériau. Cette géométrie doit favoriser une évacuation fluide des copeaux et minimiser les efforts de coupe.
- Revêtement d'outilsL'ingénieur devrait utiliser des revêtements tels que TiN, AlTiN ou DLC pour réduire les frottements et protéger les arêtes. Ce revêtement permet de conserver l'outil affûté plus longtemps et de réduire les pics de vibrations.
- Rapport longueur/diamètre de l'outil: Le rabot doit maintenir le rapport le plus bas possible. Il doit utiliser l'outil le plus court pour atteindre la coupe, afin que l'assemblage reste rigide.
- Maintenance des outilsL'opérateur doit vérifier l'usure des outils avant chaque opération. Il doit remplacer ou réaffûter les outils dès les premiers signes d'usure.
Comment BOYI TECHNOLOGY vous accompagne
BOYI TECHNOLOGY BOYI TECHNOLOGY bénéficie de plus de 20 ans d'expérience auprès des ateliers pour améliorer la qualité de leurs pièces et réduire les temps d'arrêt. Faites confiance à BOYI TECHNOLOGY pour des cycles plus rapides, une durée de vie accrue des outils et des surfaces répondant à vos tolérances les plus strictes. Contactez-nous dès aujourd'hui pour une analyse gratuite de vos processus et découvrez comment nous pouvons éliminer les vibrations de votre atelier.
Prêt pour votre projet ?
Essayez BOYI TECHNOLOGY maintenant !
Téléchargez vos modèles 3D ou vos dessins 2D pour obtenir une assistance personnalisée
Conclusion
Le broutage en usinage peut affecter tous les aspects de la performance d'un atelier, de la durée de vie de l'outil à l'état de la machine, en passant par la qualité de surface finale. En comprenant les causes profondes du broutage, qu'il soit régénératif ou forcé, les opérateurs peuvent faire des choix éclairés concernant les paramètres de coupe, le choix des outils et le réglage de la machine. Un entretien régulier, un serrage précis des pièces et des réglages FAO adaptés contribuent également à prévenir les vibrations indésirables.
QFP
Les outils plus souples ont tendance à se déformer et à s'user rapidement. Privilégiez plutôt des outils plus rigides et dotés de propriétés d'amortissement plus élevées.
La résonance amplifie toujours les vibrations, c'est pourquoi les machinistes évitent d'adapter les vitesses de broche aux fréquences naturelles de l'outil ou de la pièce.
De nombreux opérateurs appellent ces défauts de surface ondulés des « marques de broutage ». Ces défauts se forment lorsque les vibrations forment des ondulations régulières sur la surface de l'outil.
Un machiniste expérimenté peut identifier le bavardage par son ton dur et bourdonnant qui diffère du bourdonnement régulier d'une coupe normale.
Cet article a été rédigé par les ingénieurs de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen est un ingénieur et expert technique fort de 20 ans d'expérience en prototypage rapide et en fabrication de pièces métalliques et plastiques.
