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Évaluation des performances des porte-outils CNC : Une plongée approfondie au-delà de la force de serrage et de la précision

Créé le 10.25

Dans l'usinage CNC, les porte-outils, en tant que composant clé reliant le broche de la machine-outil et l'outil de coupe, ont un impact direct sur l'efficacité de l'usinage, la précision des produits et même les coûts de production. Au-delà des facteurs bien connus de force de serrage et de précision, une évaluation complète des performances des porte-outils devrait également prendre en compte plusieurs dimensions, y compris la vitesse d'assemblage et de démontage, l'extensibilité, l'équilibre dynamique, la maintenabilité, l'évitement des flux d'air, les propriétés d'amortissement et de réduction des vibrations, et le prix. Cet article vise à fournir aux distributeurs d'accessoires de machines-outils à l'étranger une comparaison détaillée des paramètres de performance de divers porte-outils CNC, leur permettant de mieux servir les clients finaux et de fournir des solutions de porte-outils plus précises.

Sept porte-outils métalliques de précision alignés sur une feuille de papier blanche.

I. Vitesse d'assemblage et de démontage et extensibilité : Une double considération de l'efficacité et du coût

La vitesse d'assemblage et de désassemblage impacte directement le temps non productif dans le processus de production et est particulièrement importante pour les scénarios d'usinage avec des changements d'outils fréquents. Les porte-outils hydrauliques et certains porte-outils à changement rapide avancés offrent une vitesse d'assemblage et de désassemblage supérieure, permettant d'économiser en moyenne environ trois minutes par changement d'outil par rapport aux porte-outils traditionnels ER, SK et haute puissance. Cette différence de temps apparemment minime, lorsqu'elle est combinée avec 20 changements d'outils par jour, peut faire économiser à une seule cellule d'usinage une heure de temps précieux.

Trois porte-outils en métal de précision sur une surface blanche.

L'extensibilité affecte la polyvalence et la quantité d'inventaire des porte-outils. Les porte-outils à pince ER et SK, avec leurs diverses configurations de pinces, peuvent maintenir des outils de différents diamètres, réalisant ainsi "une poignée pour plusieurs usages". Leur extensibilité dépasse de loin celle des porte-outils à rétrécissement thermique et à verrouillage latéral. [1] Cette large gamme d'applicabilité aide les revendeurs à réduire les besoins en inventaire et en capital.

2. Équilibre Dynamique : Le Sang Vital de la Découpe à Grande Vitesse

À mesure que la technologie d'usinage progresse vers des vitesses plus élevées, l'équilibre dynamique est devenu un indicateur clé de la performance des porte-outils. Lorsque les vitesses de broche dépassent 11 000 tr/min, les vibrations causées par le déséquilibre du porte-outil augmentent de manière spectaculaire. Cela raccourcit non seulement considérablement la durée de vie de la broche et de l'outil, mais laisse également des marques de chatter visibles sur la surface usinée, affectant la stabilité dimensionnelle du produit.

Graphique superposé sur la machine CNC montrant l'augmentation des taux de RPM de 8000 à 18000.

Parmi les différents types de porte-outils, les porte-outils à rétrécissement offrent un équilibre dynamique exemplaire. Leur construction monobloc, dépourvue de pièces redondantes comme les écrous de verrouillage et les pinces, ainsi que leur extérieur lisse réduisent considérablement le vent et le déséquilibre, les rendant adaptés à l'usinage à très grande vitesse.

3. Maintenabilité et Prix : Une Évaluation Complète des Avantages à Long Terme

La maintenabilité est cruciale pour la capacité d'un porte-outil à maintenir la précision et la durée de vie. Les porte-outils de type pince, tels que ER et SK, ont tendance à retenir des copeaux à l'intérieur de la pince et de l'écrou, nécessitant un nettoyage soigneux à chaque changement d'outil. Ne pas le faire peut compromettre la précision de serrage et la durée de vie du porte-outil. Les porte-outils hydrauliques et à ajustement par rétrécissement, en revanche, ont des structures relativement fermées, ce qui les rend plus faciles à nettoyer et à entretenir.

Des mains tenant une pièce d'outil en métal brillant.

Le prix et le coût sont des facteurs de grande préoccupation tant pour les distributeurs que pour les utilisateurs finaux.

Outils de porte-outils ER : Ce sont les plus abordables et ont la plus large gamme d'applications, mais leurs performances en termes de force de serrage, de précision de serrage et de vitesse d'assemblage et de démontage sont médiocres.
Outils de support SK/SE : Ils offrent une précision de serrage améliorée, mais les améliorations dans d'autres paramètres de performance sont limitées.
Outils de maintien à verrouillage latéral : Ils ont une structure simple et un assemblage et un démontage rapides, et sont principalement utilisés pour des opérations de coupe lourdes telles que le perçage en U. Cependant, ils souffrent d'un mauvais équilibre dynamique et d'une rétention de précision, ce qui les rend inadaptés aux vitesses d'usinage supérieures à 8 000 tr/min.
Porte-outils électroportatifs : Ils offrent des avantages significatifs en termes de force de serrage et de bonne extensibilité, mais ils sont lents à assembler et à démonter, et présentent un mauvais équilibre dynamique et une précision de serrage insuffisante, ce qui les rend inadaptés à l'usinage de finition.
Outils de support à tirage arrière : Ils offrent une excellente précision de serrage et un équilibre dynamique, mais une force de serrage faible et sont extrêmement encombrants à assembler et à démonter.
Outils de maintien hydrauliques : Ils offrent une excellente précision de serrage et une force, la vitesse d'assemblage et de démontage la plus rapide, et sont faciles à entretenir. Cependant, leur équilibre dynamique est moyen, ce qui les rend inadaptés à l'usinage à grande vitesse au-dessus de 15 000 tr/min, et ils sont coûteux. Outils de maintien à rétrécissement : Ils offrent une excellente précision de serrage et une force, un excellent équilibre dynamique, et sont faciles à entretenir. Cependant, la vitesse d'assemblage et de démontage dépend des performances de la machine à rétrécir, nécessitant un équipement de rétrécissement spécialisé, ce qui entraîne un coût d'investissement initial plus élevé.
Outils de maintien à vis hydrauliques : Ils combinent force de serrage, précision, rapidité d'assemblage et de démontage, et extensibilité. Bien que leur performance d'équilibre dynamique ne soit pas aussi bonne que celle des porte-outils à rétreint, ils sont suffisants pour des vitesses d'usinage inférieures à 20 000 tr/min et sont relativement faciles à entretenir. Leur principal inconvénient est leur prix élevé.

4. Réduction de l'air et des vibrations : La formule gagnante pour des conditions de travail spéciales

L'airflow est crucial dans le traitement des moules et des matrices ainsi que dans l'usinage de pièces structurelles complexes, déterminant l'accessibilité des outils dans des cavités profondes ou des zones confinées. À cet égard, les porte-outils à emmanchement par rétrécissement, avec leur conception élancée, sont les champions incontestés. Étant donné la même performance d'airflow, les porte-outils à emmanchement par rétrécissement offrent des performances globales bien supérieures par rapport à d'autres types de porte-outils.

Le foret de précision s'aligne avec le guide en métal.

Les propriétés d'amortissement et de réduction des vibrations impactent directement la finition de surface de la pièce usinée et la précision dimensionnelle. Plus les vibrations sont faibles pendant l'usinage, plus le processus de coupe est fluide et plus la durée de vie de l'outil est longue.

Outils de maintien hydrauliques : Parce que le fluide hydraulique à l'intérieur d'eux absorbe et bloque efficacement la transmission des vibrations, ils présentent d'excellentes performances d'amortissement et de réduction des vibrations.
Outils porte-outils partiellement tournés : Ceux-ci utilisent des anneaux en caoutchouc amortissants internes pour réduire les vibrations, mais en raison de leur surface de contact plus petite, leur efficacité est légèrement inférieure à celle des porte-outils hydrauliques.
Outils de maintien à pression à froid : Ceux-ci utilisent les différences de fréquence de vibration entre différents matériaux pour atténuer partiellement la transmission des vibrations, mais leur efficacité reste à être vérifiée davantage.

Foret rotatif avec boîtier en métal, mettant en valeur la dynamique du mouvement.

5.Conclusion : Il n'existe pas d'outil de maintien parfait, seulement celui qui est le plus adapté.

En résumé, aucun porte-outil unique sur le marché n'est universellement applicable ; il est impossible de s'adapter à toutes les conditions de travail. Par conséquent, en tant que distributeur professionnel d'accessoires pour machines-outils, une compréhension approfondie des caractéristiques de performance des différents porte-outils et la fourniture de la sélection de porte-outils la plus appropriée en fonction des exigences spécifiques de traitement des clients, des conditions de machines-outils et des budgets sont essentielles pour améliorer la satisfaction et la compétitivité des clients. De plus, guider les utilisateurs à développer de bonnes habitudes d'utilisation et d'entretien des porte-outils peut prolonger efficacement la durée de vie des porte-outils et maximiser leur valeur.

OLICNC® fabrique principalement des porte-outils pour machines-outils et des composants pour machines à bois, ainsi que des accessoires de machine locaux, appartenant à la ligne de machines et d'outils. Les principaux produits d'OLICNC® sont des porte-outils nécessaires pour le tournage, le fraisage, le perçage, le meulage, le forage, le planage, les machines CNC ou les centres d'usinage, y compris une variété de pinces à ressort, de jeux de mandrins, de porte-fraises, de pinces de taraudage, de têtes de perçage rugueuses ou de précision, de mandrins de perçage, de centres vifs, etc. Parallèlement, OLICNC® peut également fournir des accessoires de machine tels que des mandrins de tour, des kits de serrage en acier, des étaux de machine, des étaux de banc, des têtes de division, des tables rotatives et des mandrins magnétiques, etc. Tous ces articles d'OLICNC® sont disponibles en séries de différentes tailles courantes ; en plus des articles existants ci-dessus, OLICNC® peut également fabriquer et fournir des marchandises selon des échantillons ou des dessins fournis.