Mastercam, pierre angulaire du logiciel moderne CAD/CAM, permet aux machinistes et aux fabricants d'atteindre des finitions de surface qui vont bien au-delà des exigences fonctionnelles. Parmi ses capacités les plus prisées, on retrouve la production de finitions de surface de type miroir, des surfaces parfaitement lisses et très réfléchissantes qui élèvent à la fois l'attrait esthétique et les caractéristiques de performance des pièces usinées.

Comprendre les finitions de surface de type miroir

Une finition de surface miroir est définie par sa réflectivité exceptionnelle et sa rugosité presque nulle, mesurée généralement en micropouces ou nanomètres. En pratique, cela signifie que la surface n'a pas de marques d'outils visibles, de motifs de pétoncles ou de textures directionnelles lorsqu'on l'examine sous un éclairage normal. Pour atteindre ce niveau de finition, il faut une approche holistique qui intègre les paramètres de coupe, la géométrie du chemin d'outils, la sélection des outils, la stabilité de la machine et le comportement des matériaux.

La recherche d'une finition miroir commence par comprendre la physique de l'enlèvement du matériau. Chaque passe de coupe laisse derrière un pétoncle, une petite crête créée par le chemin de l'outil. La hauteur de ces pétoncles est déterminée par la distance de pas à pas (la distance latérale entre les passages), le rayon de l'outil et la géométrie de la surface.

Techniques clés pour atteindre les finitions de miroir

Mastercam propose une variété de stratégies qui, lorsqu'elles sont appliquées correctement, peuvent transformer une surface brute usinée en chef-d'œuvre réfléchissant. Les techniques suivantes forment le noyau de tout flux de travail fini miroir.

Passages à vitesse élevée

En combinant des vitesses de broches élevées avec des débits optimisés, les chemins d'outils à grande vitesse Mastercam® réduisent les forces de coupe, réduisent la déflexion des outils et distribuent la chaleur plus uniformément à travers le bord de coupe. Cela se traduit par une moins grande accumulation de marquages d'outils et une finition plus lisse.Les types de sentiers d'outils clés tels que Parallel, Scallop[ et Morph Entre 2 courbes (dans Mastercam Mill) sont conçus pour maintenir une charge constante de puces et des transitions fluides, évitant ainsi des changements soudains qui peuvent laisser des marques d' témoins.

Passage à plusieurs finitions avec des pas en avant dominant

Au lieu d'un seul passe de finition, les meilleurs résultats proviennent d'une séquence de passes de finition légère avec des pas de plus petite taille. Par exemple, un passage de finition brute peut utiliser un pas de plus de 10 % du diamètre de l'outil, suivi d'un pas de plus de 5 %, et enfin un pas de plus de 2 % ou moins. Mastercams Rest Roughing et Rest Finishing[ cycles permettent aux utilisateurs de définir facilement ces séquences, ciblant automatiquement uniquement le matériel restant des opérations précédentes.

Stratégies optimisées pour le chemin d'outils pour la hauteur constante du pétoncle

La hauteur du pétoncle est l'indicateur principal de la qualité de finition de surface. Mastercams Scallop Machining[ La stratégie calcule dynamiquement l'espacement du trajet des outils pour maintenir une hauteur constante du pétoncle sur toute la surface, même sur des régions raides ou plates. Cela élimine le besoin de deviner l'utilisateur sur le pas de la page et assure une qualité de finition uniforme. Pour les surfaces libres, ]Les chemins d'outils en ligne peuvent être jumelés avec le contrôle du pétoncle pour obtenir des résultats cohérents.

Sélection d'outils appropriée

La géométrie de l'outil joue un rôle central dans les finitions miroir. Les moulins à nez à billes sont le choix standard car leur extrémité sphérique crée une transition en douceur entre les passes. Cependant, le tranchant doit être tranchant et le revêtement approprié pour le matériau. Pour les aciers trempés et les aciers à outils, les outils de nitrure de bore diamanté ou cubique (CBN) excellent à maintenir la netteté des bords sous des températures élevées.

Paramètres de vitesse et d'alimentation pour la mise au point fine

Pour les finitions de miroir, les machinistes utilisent généralement des vitesses de broches plus élevées (10 000–30 000 RPM) combinées à des profondeurs de coupe axiales et radiales légères (0,02–0,010 pouces). Mastercams Manager du matériau et Optimisation du débit de nourriture[ permet de calculer des paramètres idéaux basés sur le type de matériau, la dureté et la géométrie de l'outil. De plus, en utilisant le mode Machining à grande vitesse dans Mastercam, le logiciel permet d'ajuster dynamiquement les débits de flux pour maintenir une épaisseur constante de puce, réduire les vibrations et améliorer la finition.

Caractéristiques de Mastercam qui permettent de finitions miroir

Outre les stratégies de base, Mastercam comprend des fonctionnalités spécialisées qui soutiennent directement la création de surfaces de qualité miroir. La compréhension et la mise à profit de ces capacités sont essentielles pour des résultats cohérents.

Contrôle des pétoncles et usinage constant de la hauteur des pétoncles

Comme mentionné, la commande des pétoncles est centrale pour la qualité de finition. Mastercams Scallop Machining[ stratégie ajuste automatiquement la distance de pas à pas pour maintenir une hauteur définie de pétoncle. Par exemple, la mise en place d'une hauteur de pétoncles de 0,0001 pouces sur un bout de nez de 0,125 pouce donnera une marche à pas d'environ 0,005 pouces sur une surface plane, et encore plus petite sur des zones courbes. Cette fonction est disponible à la fois dans et ]Lames[ modules (pour la tour, la fonction analogue est la vitesse de surface constante et le pas à pas).

Usinage dynamique du repos

L'usinage de repos dynamique[ (un composant de la technologie Mastercam=S Dynamic Motion) est inestimable pour la finition de pièces complexes. Il identifie les zones où les opérations précédentes ont laissé des matériaux résiduels – tels que les coins, les filets ou les cavités profondes – et génère des sentiers d'outils qui éliminent ce matériau avec un minimum d'engagement d'outils.

Voies à grande vitesse et lissage

Mastercam=2]]Troucous, et Blend, sont conçus pour un mouvement continu avec des changements de direction minimes. Ces chemins génèrent des finitions plus fluides car la machine ne s'arrête jamais ou change brusquement de direction, ce qui peut laisser de petites marques d'outils. La fonction Arc Filtration et lissage[s post-processeur convertit les segments linéaires de la voie d'outils en arcs, réduisant ainsi le nombre de points et créant un mouvement d'outils plus lisse.

Simulation et vérification

Avant de s'engager dans une passe de finition, Mastercams Backplot et Vérifier les outils permettent aux machinistes de visualiser le chemin d'outil et la surface résultante. Dans Simulator[ (souvent utilisé avec l'ajout Machine Simulation[), les utilisateurs peuvent vérifier les collisions, les pétoncles excessifs ou l'élimination inégale du matériau. L'outil Analyse de finition de surface[ (disponible dans Mastercam pour SolidWorks ou standalone) code la surface en fonction de la rugosité, aidant à identifier les zones problématiques avant de couper.

Effacement adaptatif et alimentations et vitesses Optimisation

Bien qu'il soit souvent associé à un rugissement, le défrichage adaptatif (basé sur le chemin de Trochoidal) est également utilisé pour le semi-finissage car il maintient un engagement radial constant. Combiné avec Mastercams Feeds & Speeds Calculator (intégré dans le Material Manager), les utilisateurs peuvent s'assurer que les paramètres de coupe pour les passes de finition sont mathématiquement sains.

Meilleures pratiques pour atteindre un fini miroir

La connaissance technique seule ne suffit pas. La cohérence et la répétabilité proviennent d'un workflow discipliné qui tient compte de chaque variable. Ci-dessous sont les meilleures pratiques testées sur le terrain qui fonctionnent en conjonction avec les outils Mastercam.

Utilisez les petits pas en avant et les hauteurs de pétoncles les plus faisables

Le pas de plus est le paramètre le plus influent sur la finition de surface. Une règle de pouce pour les finitions miroirs est d'utiliser un pas de plus de 2% à 5% du diamètre de l'outil pour les broyeurs à bout de nez. Par exemple, avec un bout de bille de 0,250 pouce, un pas de plus de 0.005 à 0.0125 pouces est typique. La hauteur correspondante du pétoncle peut être calculée à l'aide de la formule : hauteur du pétoncle = (stepover2) / (8 × rayon de l'outil. Mastercam peut calculer automatiquement ce résultat en utilisant le mode de hauteur constante du pétoncle.

Choisissez l'outil approprié pour le matériau et le fini désiré

Pour les aciers inoxydables, un outil avec un revêtement TiAlN ou AlCrN aide à réduire l'adhérence et l'accumulation de chaleur. Pour les aciers à outils durcis (au-dessus de 50 HRC), les outils CBN ou PCD sont souvent nécessaires pour maintenir l'intégrité des bords. La base de données d'outils Mastercam , permet aux utilisateurs de stocker ces préférences et même de les relier aux définitions de matériaux, de sorte que le logiciel peut suggérer l'outil approprié pour le travail.

Maintenir les outils pointus et l'application de liquide de refroidissement appropriée

Les outils pointus ne sont pas négociables pour les finitions miroir. Un outil terne augmente les forces de coupe et génère de la chaleur, conduisant à des marques d'outils, à un durcissement de travail et à des brûlures de surface. Implémenter un calendrier d'inspection régulier des outils et remplacer ou regrisser les outils avant qu'ils n'atteignent la fin de leur vie. L'application de liquide de refroidissement doit être cohérente et dirigée vers la zone de coupe.

Effectuer des essais et des essais

Peu importe la façon dont un chemin d'outil est simulé, les conditions réelles varient. Effectuez une petite surface d'essai sur une ferraille du même matériau et inspectez-la sous l'éclairage. Utilisez un profilomètre ou un comparateur tactile pour mesurer la rugosité. Réglez les paramètres – marche-pied, alimentation, vitesse ou stratégie de chemin d'outil – en fonction des résultats. Mastercams File>Merge vous permet d'importer rapidement une opération d'essai et de la modifier, ce qui rend l'itération rapide.

Assurer l'étalonnage et la stabilité de la machine

Une machine CNC avec usure dans les vis à billes, les gobelets ou les roulements à broches ne produira pas de finitions miroirs de façon uniforme. Vérifiez régulièrement la géométrie de la machine, le roulage de la broche (doit être inférieur à 0,0001 pouces) et la stabilité thermique. Pour terminer les passages, utilisez la machine à vitesse maximale disponible avec un support d'outil équilibré (HSK ou coupe rétractable).

Considérations spécifiques aux matériaux

L'aluminium, par exemple, peut être fini avec des vitesses de broches élevées et des outils de carbures tranchants, mais le bord de l'ensemble doit être évité en utilisant un outil poli et un liquide de refroidissement suffisant. Les aciers nécessitent des débits d'alimentation plus faibles et des configurations plus rigides pour empêcher les bavardages. Les plastiques comme l'acrylique ou le polycarbonate peuvent être polis avec des usines à billes à un flux à haute vitesse, mais l'accumulation de chaleur peut provoquer la fonte, utiliser le souffle d'air ou le liquide de refroidissement à brouillard.

Pour les matériaux complexes comme l'Inconel ou le titane, les stratégies de trajectoire de l'outil qui maintiennent une charge constante de puce (par exemple, Trochoidal ou Raster à grande vitesse) sont essentielles. La technologie Mastercam Dynamic Motion excelle ici en maintenant l'angle d'engagement de l'outil constant, réduisant les pics thermiques qui peuvent ruiner la surface.

Dépannage des problèmes de finition courants

Même avec les meilleures techniques, des problèmes surgissent. Les problèmes communs et leurs solutions au sein de Mastercam comprennent:

  • Marques de chatter:[ Réduire l'engagement radial, augmenter l'alimentation par dent, ou utiliser un support d'outil plus rigide. Dans Mastercam, passer à un Trochedal chemin vers l'engagement plus faible.
  • Marques d'outils ou ondulation de surface:[ Vérifiez le réglage de la hauteur du pétoncle; il peut être trop grand. Utilisez le mode de hauteur constante du pétoncle et vérifiez avec simulation.
  • Les marques de burn sur le matériau:[ Réduisez la vitesse de la broche ou augmentez le débit d'alimentation. Assurez-vous que le liquide de refroidissement atteint la coupe.
  • Finition inégale sur les zones raides par rapport aux zones peu profondes: Utiliser un Scallop[ toolpath (constante scallop) au lieu d'un Parallel toolpath, qui produit une transition variable sur les surfaces 3D.
  • Marques de témoin aux jonctions du chemin d'outils:[ Le chevauchement passe par 1-2 diamètres d'outils et utilise ]Blend Finishing[ pour créer des transitions lisses.

Conclusion

Les techniques de finition avancées de Mastercam offrent aux machinistes les outils nécessaires pour obtenir des finitions de surface de type miroir qui répondent aux normes les plus élevées de qualité et de performance. En comprenant les principes de contrôle des pétoncles, d'usinage à grande vitesse et de réglage des paramètres spécifiques au matériau, et en tirant parti des fonctionnalités puissantes de Mastercam, telles que la hauteur constante des pétoncles, l'usinage dynamique du repos et la simulation, les utilisateurs peuvent produire des pièces à la fois fonctionnelles et visuellement étonnantes.

Pour plus de détails, consultez la documentation officielle de Mastercam sur les stratégies de finition de surface[ et les Mastercam Webinars[ dédiés à l'usinage à grande vitesse. L'article SME sur les finitions de miroir offre des perspectives supplémentaires de l'industrie, tandis que Cutting Tool EngineeringS calopacle height guide fournit une base mathématique plus profonde.