Comprendre les cycles de forage dans Mastercam

Un cycle de forage définit la séquence des mouvements d'outils : approche rapide de la hauteur de dégagement, alimentation dans le trou, rétractation et maintien optionnel. Choisir le bon type de cycle et ajuster ses paramètres a un impact direct sur le temps de cycle, la durée de vie de l'outil et la qualité des pièces. Des cycles efficaces réduisent la coupe d'air, réduisent l'emballage des puces et maintiennent des conditions de coupe stables tout au long des parcours de production.

Types de cycles de forage courants

Mastercam propose une variété de types de cycles, chacun adapté aux géométries de trous spécifiques et aux exigences de processus.

  • Norme Forage (G81):[ Une opération simple point à point. L'outil se nourrit à la profondeur puis se rétracte rapidement. Idéal pour les trous à travers peu profonds ou aveugles où la clairance de la puce n'est pas un problème.
  • Peck Drilling (G83):[ L'outil perce à une profondeur intermédiaire, se rétracte complètement pour nettoyer les copeaux, puis avance plus profondément. Ce cycle est essentiel pour les trous plus profonds que trois fois le diamètre de la perceuse, en particulier dans les matériaux gommés comme l'aluminium ou les aciers doux.
  • Chip Break (G73): Similaire au perçage de peck mais l'outil ne rétracte qu'une petite distance (généralement 0,010′′–0,020′′) pour casser les puces sans sortir complètement du trou. Cela réduit le temps de cycle par rapport à G83 tout en empêchant les puces longues et à cordes.
  • Tap (G84/G74):[ Pour les trous de filetage à l'aide d'un robinet. L'outil se nourrit de profondeur, la broche s'inverse et le robinet se rétracte au même robinet. Mastercam supporte les taraudages rigides (bouclier synchronisé et axe Z) pour une vitesse et une précision plus élevées.
  • Bouse (G85/G86):[ Pour terminer les trous pré-percés avec une barre d'alésage. G85 se nourrit et se nourrit (alésage de la lisse), tandis que G86 s'alimente, s'arrête au fond, puis se rétracte rapidement (pour un fond plat).Les cycles de bore sont essentiels pour obtenir des tolérances serrées sur le diamètre et la position.
  • Ream (G85):[ Souvent mis en œuvre à l'aide d'un cycle d'alésage standard ou d'un cycle d'amorçage dédié. L'outil se nourrit à la profondeur puis se rétracte à la vitesse d'alimentation pour éviter de gratter la surface finie.
  • Counterbore et contre-puce: Ces cycles utilisent un perceur à point, un outil de contre-pipe ou un chanfrein pour créer une chanfrein à fond plat ou une chanfrein à angle. Ils sont souvent combinés avec un cycle de forage dans la même opération en utilisant le chemin d'outil point à point de Mastercam.
  • Forage à rampes héliciques :[ Non pas un cycle traditionnel mais un chemin d'outils qui se déplace dans un arc hélical pour produire des trous de grand diamètre sans grand forage. Cela réduit l'inventaire des outils et permet à un seul moulin à enroulement de créer des trous de plusieurs tailles. Utile pour des trous de plus de 1′′ de diamètre.

Paramètres clés pour optimiser

Chaque cycle de forage partage des paramètres fondamentaux. L'ajustement de ceux-ci sépare correctement un cycle efficace d'un cycle de gaspillage.

  • Hauteur de l'encéphalopathie: Hauteur Z à laquelle l'outil se rétracte avant de se déplacer vers le trou suivant. Réglez ceci le plus bas possible (au-dessus de la plus haute obstruction) pour minimiser la distance de déplacement rapide.
  • Hauteur de rétractation: La hauteur à laquelle l'outil se rétracte après chaque peck ou à la fin du cycle. Pour G73/G83, cette hauteur est souvent réglée à la hauteur de dégagement pour l'évacuation complète de la puce, ou à une distance de --chip-de-sac pour G73.
  • Taux de charge et vitesse de la broche:[ Basé sur le matériau de l'outil, le revêtement et le matériau de la pièce. Utilisez les points de départ recommandés par le fabricant et ajustez en fonction de la rigidité de la machine et du type de liquide de refroidissement.
  • Dépeth (Profondeur de trou):[ Pour les trous à travers, régler la profondeur légèrement au-delà du fond de la partie (par exemple, +0.030′′) pour assurer la perceuse se brise proprement. Pour les trous aveugles, tenir compte de l'angle du point de forage. Mastercam peut compenser automatiquement la longueur du point de forage lorsque vous définissez la géométrie de pointe.
  • Peinture (mot P):[ Une pause au fond du trou pour améliorer la finition de la surface ou permettre à l'outil de se débourrer. Utilisez une courte période de repos (0,1 à 0,5 seconde) sur les alésages ou les alésages de finition.
  • Dépth of First Peck and Following Pecks: Certains cycles permettent des profondeurs variables de peck. Un premier peck plus profond (par exemple, 2× diameter) peut pénétrer l'échelle de surface, tandis que les pecks suivants plus bas maintiennent une coupe stable.
  • Plan d'éclusage:[ Le niveau Z au-dessous duquel l'outil se déplace à la vitesse d'alimentation.

Étapes pour concevoir des cycles de forage efficaces

Pour construire un cycle de forage efficace, il faut une approche méthodique, qui permet de maximiser la productivité.

Étape 1: Analyser la géométrie et le matériau du trou

Avant d'écrire un chemin d'outils, inspecter l'impression et le stock. Identifier le diamètre du trou, la profondeur, la tolérance, et si le trou est traversé, aveugle, ou contre-bord. Évaluer le matériau de la pièce: l'aluminium produit de longues copeaux; la fonte produit des copeaux courts; l'acier inoxydable se durcit rapidement; le titane nécessite des vitesses faibles et une pression de refroidissement élevée.

Étape 2: Choisir le type de cycle approprié

En fonction de l'analyse à l'étape 1, sélectionnez le type de cycle.

  • Perceuse standard en aluminium → (G81)
  • Trou de trou profond en acier → perceuse de peck (G83) avec rétractation complète.
  • Trou fileté → robinet rigide (G84) avec robinet synchrone.
  • Perceuse de précision pour siège de roulement → cycle de forage (G86) avec haltère.
  • Opérations combinées : utiliser un cycle de forage ponctuel d'abord, puis un perçage de peck, puis un robinet – tous au sein d'un groupe d'opérations Mastercam.

La sélection du cycle de forage de Mastercams se fait via les paramètres Drill. Utilisez la liste déroulante -Cycle-- pour choisir le type de cycle exact et l'onglet -Drill--- pour affiner les paramètres.

Étape 3: Définir des paramètres optimaux en utilisant des données fiables

Les débits d'alimentation et les vitesses d'entrée des fournisseurs d'outillage comme Kennametal[ ou Sandvik Coromant[. Mastercam vous permet de les stocker dans des bibliothèques d'outils. Pour les cycles de peck, fixez la profondeur du peck à 1,5–3× le diamètre de la perceuse. Pour les cycles de rupture de puce, fixez l'accroissement de rétractation à 0,010′′–0,030′′.

Étape 4: Utiliser les options de modèle et de transformation pour les trous multiples

Lorsque vous programmez des tableaux de trous (cercles de bolt, motifs rectangulaires ou points aléatoires), utilisez Mastercams Pattern[ toolpaths ou operation. Au lieu de créer des opérations de forage individuelles pour chaque trou, définissez un cycle de forage et appliquez un motif. Cela réduit la taille du fichier et rend l'édition plus rapide – changez un paramètre et tous les trous mis à jour. Pour les modèles non uniformes, utilisez Sélection de points pour choisir les centres de trous à partir du modèle ou de points créés dans CAM. Mastercam peut automatiquement relier des trous de même diamètre à une seule opération en utilisant les fonctionnalités Groupe par profondeur ou ]Groupe par diamètre[.

Étape 5 : Simuler et vérifier

Ne jamais exécuter un cycle de forage sans simulation. Utilisez Mastercams Backplot[ pour visualiser le mouvement de l'outil en 2D, puis Vérifier (ou Simuler[ dans les versions ultérieures) pour l'enlèvement complet de la matière 3D.

  • Problèmes de dégagement – pinces ou fixations à outils.
  • Déplacement rapide excessif – ajuster le plan de dégagement pour être plus élevé que les obstructions, mais plus bas que le sommet de la partie.
  • Déflexion de l'outil – surtout dans les trous profonds avec de petits diamètres. Si la simulation montre des marques de bavardage, réduire la profondeur du cou ou augmenter l'alimentation.
  • Consommation de chaleur – vérifier que le liquide de refroidissement est correctement appliqué. Mastercam peut simuler le liquide de refroidissement en marche/arrêt si la définition de la machine le définit.

Utilisez la fonction de détection de collision pour automatiser la vérification des interférences du porte-outil. Cette étape empêche les accidents coûteux et les retravaillés.

Techniques d'optimisation avancées

Stratégies de forage de peck pour les trous profonds

Pour les trous dont le rapport profondeur-diamètre dépasse 5:1, les cycles de pont standard peuvent encore lutter contre l'évacuation des puces.

  • Profondeur de peck variable:[ Utilisez un premier peck de 2× diamètre, puis réduisez chaque peck subséquent de 20% à mesure que le trou s'approfondit.
  • Rétracter seulement à la position de rupture de la puce:[ Dans les matériaux gommés comme l'aluminium, rétracter seulement 0,020′′ au-dessus du peck précédent (style G73) pour réduire le temps de cycle.
  • Ajouter une bourre à Retract:[ Une courte demeure (0,1 sec) au sommet de chaque peck permet aux puces de se déposer et au liquide de refroidissement de pénétrer.
  • Rafroidisseur à broches:[ Programmez le cycle de forage pour allumer le liquide de refroidissement avant le début du cycle. Le contrôle du liquide de refroidissement Mastercam (M08/M09) peut être réglé dans les paramètres de la voie d'outils.

Forage à hélicoïdal

Lors de la production de grands trous (plus de 1,5′′ diamètre), il est souvent plus rapide d'utiliser une rampe hélicoïdale avec un moulin à bout que d'utiliser une grande perceuse de torsion.

  • Réduit les forces de coupe en divisant la coupe sur de nombreux passages.
  • Élimine le besoin de plusieurs tailles de forets.
  • Produit une excellente rondeur de trous et finition de surface.
  • Permet d'utiliser le même outil pour le roulage et la finition.

Dans Mastercam, utilisez le Mill circulaire ou Helical Bore toolpath pour créer ce mouvement. Réglez l'angle de rampe à 1°–5° en fonction du diamètre et du matériau du convertisseur.

Utilisation des bibliothèques et des modèles d'outils

Créer et enregistrer des bibliothèques d'outils dans Mastercam avec des flux préréglés, des vitesses, des profondeurs de peck et des paramètres de cycle pour des opérations communes. Par exemple, avoir une entrée de bibliothèque pour -1/4′′ HSS Drilling en 1018 Steel. Avec 2000 RPM, 12 IPM feed et une profondeur de peck de 0.75′′. Lorsque vous chargez cet outil dans un nouveau travail, tous les paramètres sont prêts. Cette standardisation élimine les erreurs de réentrée et accélère la programmation.

Optimisation de l'alimentation et de la vitesse pour différents matériaux

L'efficacité est impossible sans les paramètres de coupe corrects. Utilisez des points de départ établis et ajustez en fonction de la capacité de la machine.

  • Aluminum (6061):[ Hautes vitesses (5000–8000 SFM pour le carbure) et taux d'alimentation élevés (0,05–0,010 DPI pour les forets).
  • Acier inoxydable (1018):[ 200–300 MFS pour HSS, 400–600 MFS pour carbure. Alimentation 0,003–0,006 DPI. L'évacuation des puces est critique – utiliser des cycles de peck pour les trous de plus de 2× diamètre.
  • Acier inoxydable (304) :[ 100–150 MFS pour HSS, 250–350 MFS pour carbure. Alimentation 0,002–0,004 DPI. Le durcissement du travail est un risque – utilisez un aliment agressif pour éviter le frottement, et ne laissez jamais le foret demeurer dans la coupe.
  • Titanium (6Al-4V):[ Vitesses très basses (30–50 SFM pour HSS, 80–120 SFM pour carbure). Utilisez un liquide de refroidissement haute pression et des pecks peu profonds (0,5× diamètre).
  • Fer à griller:[ Vitesses modérées (200–400 MF) et alimentation modérée (0.004–0.008 DPI). Utilisez les cycles de rupture de puces (G73) pour gérer les puces courtes et poussiéreuses.

Se référer toujours aux données provenant de sources réputées telles que Modern Machine Shop ou aux applications de fabricant d'outils pour les paramètres les plus courants.

Erreurs courantes à éviter

Même les programmeurs expérimentés tombent dans ces pièges. La reconnaissance de ces derniers vous aidera à concevoir de meilleurs cycles.

  • La longueur de la pointe de forage :[ Ne pas tenir compte du bord du ciseau et de l'angle de pointe conduit à des trous trop peu profonds ou qui se brisent à l'arrière de la pièce. Utilisez toujours la compensation de pointe de Mastercam.
  • Trop profond Premier Peck:[ En commençant par un peck plus profond que 3× diamètre peut causer la perceuse errance et la rupture. Commencez avec prudence.
  • Délai insuffisant:[ Le réglage du plan de dégagement trop bas peut provoquer un collision avec des pinces en se déplaçant entre les trous. Simuler avec des luminaires modélisés.
  • Houle inutile:[ Ajouter la terre à chaque cycle de forage perd du temps. Utilisez la terre uniquement pour terminer les alésages ou casser les copeaux.
  • Outil d'ignorance Déflexion :[ Des forets longs et minces se déflectent sous des coupes lourdes, créant des trous ovales ou des bris. Utilisez des forets plus courts lorsque c'est possible et réduisez la profondeur du cou pour de petits diamètres.
  • Surrétractation dans les cycles de peck: Les rétractations complètes (G83) prennent du temps. Si le matériau produit des puces gérables, utilisez la rupture de la puce G73 avec une rétractation de 0,020′′.
  • Utiliser un mauvais cycle pour les fils :[ Essayer de taper avec un cycle de forage standard va casser le robinet. Utilisez toujours le cycle de tap dédié avec une synchronisation de broche correcte.

Conclusion

En comprenant les forces de chaque type de cycle, en définissant les paramètres basés sur le matériau et la géométrie, en utilisant les modèles et les bibliothèques, et en simulant rigoureusement avant de couper, vous pouvez réduire les temps de cycle de 20% à 50% tout en étendant la durée de vie de l'outil et en améliorant la cohérence de la pièce. La flexibilité Mastercam® vous permet d'automatiser l'ensemble du processus, du forage au forage ponctuel jusqu'à la mise à l'eau ou à l'amorçage au sein d'un même groupe d'opérations.

Pour plus de détails, consultez la documentation officielle de Mastercam sur les cycles de forage ou explorez des tutoriels de In-house Solutions pour des exemples concrets.