De quelle puissance d'usinage avez-vous besoin ?

Le calcul de la puissance de la machine à l'aide de la méthode relativement simple du facteur K augmente l'efficacité, optimise la consommation d'énergie, réduit les coûts d'exploitation et améliore la productivité.

Dans certains ateliers, une seule machine ou une cellule d'usinage entière est dédiée à la fabrication d'un type de composant spécifique à partir d'un certain matériau. Dans ce cas, il est important de comprendre les facteurs K du matériau, qui sont des constantes attribuées à différents groupes de matériaux qui sont utilisées pour calculer les taux d'enlèvement de matière maximum (MRR) en fonction de la puissance d'une machine.

Bien que la cote d'usinabilité de l'American Iron and Steel Institute (AISI) soit une bonne base de référence de la difficulté d'usinage de certains matériaux, elle ne fournit pas de données quantifiables sur la façon d'aborder un matériau du point de vue des exigences de la machine-outil. Même si de nombreuses avancées ont été apportées aux outils de coupe, aux logiciels de FAO et aux machines-outils, certaines pièces et configurations de machines peuvent encore bénéficier des méthodes traditionnelles d'ébauche lourde.

De nombreux machinistes se retrouvent souvent dans une situation où leur outil, qui peut fonctionner à un certain niveau de MRR, est limité par la puissance de la machine. Pour les ateliers ou les fabricants avec des lots plus petits et plusieurs matériaux/pièces différents, cela peut ne pas poser de problème de productivité, mais cela nécessite une attention particulière lors de la programmation et de la sélection des outils. Pour les fabricants qui produisent de grandes quantités d'une seule pièce, la puissance de la machine est cruciale lors du choix du type de machines-outils dans lesquelles investir.

Pour déterminer les besoins en puissance, les paramètres de coupe doivent d'abord être sélectionnés. Dans le cas d'outils plus gros et de coupes lourdes, une grande quantité de puissance sera requise de la part de la machine. C'est là que nous pouvons commencer à faire des calculs, et l'étape n°1 consiste à déterminer le MRR de la fraise.

En fraisage, MRR est la quantité de matière enlevée exprimée en pouces cubes par minute (IPM). Le calcul est simple :

MRR = DOC x largeur de coupe x IPM

Le MRR est un excellent moyen de quantifier la productivité de la machine, car des taux d'élimination cubiques plus élevés correspondent à des temps de cycle plus courts. Lorsqu'un machiniste comprend la capacité des fraises qu'il utilise, il commence souvent à rechercher des machines plus puissantes pour augmenter son MRR. Pour déterminer le type de puissance nécessaire, des calculs sont effectués à l'aide du facteur K.

Tout comme les matériaux reçoivent des cotes d'usinabilité, il existe une autre constante appelée facteur K qui est souvent attribuée à différents groupes de matériaux. Le facteur K d'un matériau représente le MMR qui peut être atteint par 1 HP. Ces facteurs K sont un moyen de déterminer la puissance requise par une machine-outil pour un travail spécifique.

Nous utilisons des facteurs K dans une formule pour déterminer la puissance requise de la machine (HPm) en fonction du MRR de la fraise, du facteur K et de l'efficacité de la broche (E), qui est généralement d'environ 80 %. La formule est : HPm = (MRR/K)/E.

Pour atteindre un MRR de 6,48 IPM cubes en utilisant ces paramètres, la machine nécessite environ 5,2 HP. Cette connaissance peut être très utile pour déterminer si l'outil et les paramètres programmés peuvent gérer le travail. De même, si vous cherchez à investir dans une machine strictement pour l'ébauche d'un certain matériau, vous pouvez déterminer vos besoins en puissance pour atteindre un MRR maximum.

Bien sûr, il y a des limites à ce calcul.

La netteté de l'outil de coupe et la répartition des forces de coupe affectent la quantité de puissance requise. Des facteurs, tels que la rigidité de la configuration, peuvent nécessiter des ajustements de paramètres. Les facteurs K sont également approximés en fonction de la dureté et du type et s'appliquent aux types de matériaux en général, et non aux numéros SAE/AISI spécifiques.

Bien sûr, il existe d'autres méthodes de calcul de la puissance qui nécessitent une compréhension beaucoup plus approfondie de la géométrie d'un outil de coupe, des propriétés du matériau de la pièce et même de l'usure de l'outil.

Mais pour une approximation rapide et facile, la méthode du facteur K est très utile pour déterminer la puissance de la machine et peut offrir un gain substantiel.

En utilisant des calculs simples, les machinistes peuvent prédéterminer leur puissance de fraisage requise pour éviter les temps d'arrêt et la possibilité d'avoir des temps de cycle accrus causés par une machine sous-alimentée. Il existe de nombreuses façons de contourner un manque de puissance, y compris des méthodes de fraisage à grande vitesse et des technologies d'usinage alternatives, mais en se rapprochant de la puissance requise, vous pouvez augmenter le MRR et, par conséquent, la productivité d'usinage.

Adam Dimitroff est représentant régional des ventes pour MC Machinery Systems Canada, 50 Vogell Rd., Unit #1, Richmond Hill, Ont. L4B 3K6, 905-737-1265, www.mcmachinery.com.