Le choix de la bonne fraise est essentiel pour la fabrication de moules d'injection plastique de précision. Le choix a un impact direct sur l'état de surface, la durabilité et l'efficacité de la production du moule.
En tant que professionnel fabricant de moulage par injection de matières plastiquesC'est pourquoi j'ai décidé de rédiger ce guide définitif afin de vous présenter tout ce que vous devez savoir sur le choix des fraises pour les moules en plastique.
L'importance du broyeur final
La fraise en bout effectue le gros du travail au cours du processus d'usinage CNC qui permet de créer des moules d'injection. C'est l'outil de coupe qui enlève physiquement la matière pour former les cavités et les noyaux du moule.
Le choix de la fraise optimale dépend de facteurs tels que
- Matériau du moule
- Niveau de détail et de complexité des pièces
- Exigences en matière de finition de surface
- Durée de vie de l'outil
- Taux d'enlèvement de matière
L'équilibre entre ces paramètres permet aux moulistes d'obtenir le meilleur résultat possible. Il s'agit de trouver des fraises capables de maintenir la précision tout en travaillant efficacement.
Que doit donc rechercher un créateur de moules d'injection plastique dans une fraise en bout ?
Principales considérations relatives à la sélection des fraises en bout
Les moulistes doivent tenir compte de plusieurs facteurs lorsqu'ils choisissent les fraises les mieux adaptées à l'usinage des moules d'injection en plastique. Le fait d'être conscient de ces dynamiques dès le début du travail prépare le processus à la réussite.
Matériau du moule et de l'électrode
L'acier à outils trempé est un matériau couramment utilisé dans la fabrication de moules, car il résiste aux pressions d'injection élevées et à l'usure au fil du temps. L'acier à outils prétrempé élimine le traitement thermique mais est difficile à usiner.
Par conséquent, la fraise doit présenter une résistance à l'usure et une dureté exceptionnelles pour pouvoir frapper à plusieurs reprises ce matériau difficile sans perdre sa forme ou sa fonction. Les fraises en carbure sont idéales pour répondre à ces exigences.
Le carbure fournit :
- Dureté pour maintenir l'intégrité de l'usinage des aciers trempés jusqu'à ~48 HRC
- Résistance et ténacité à des températures élevées
- Résistance à la compression en cas d'interruption
En attendant, graphite et les électrodes en cuivre permettent une finition par électroérosion. La fraise doit usiner de manière experte ces matériaux plus tendres et plus gommeux, qui nécessitent une action de cisaillement maximale.
Détail de la conception
Les pièces plastiques micro-fraisées présentent les surfaces profilées, gravées ou texturées les plus complexes. Mais les composants miniatures exigent des fraises en bout des performances similaires à celles de leurs homologues de taille normale.
Tolérances plus strictes Mandater des parcours d'outils de précision. La précision devient primordiale pour les pièces de petites dimensions, en particulier les poches, les rayons, les nervures, etc. Les fraises à haut rendement répondent de manière fiable aux spécifications d'usinage des caractéristiques miniatures des noyaux et des cavités.
Des fraises plus courtes avec nombre élevé de flûtes et l'espacement variable offrent une stabilité supplémentaire lors de l'utilisation d'outils de petit diamètre pour les travaux de détail. La réduction du faux-rond améliore encore la précision du fraisage.
Finition de la surface
Les pièces en plastique brillantes commencent par des surfaces de moule polies. La plupart des surfaces de moules d'injection visent un Ra <0,025μm, ce qui est possible en fonction de facteurs tels que le matériau de la pièce, la sélection de l'outil et les paramètres d'usinage.
Le maintien de l'affûtage des outils est essentiel pour obtenir les finitions de surface miroir requises dans les moules de production. Les revêtements réduisent le frottement et la chaleur associée, ce qui permet de maintenir les arêtes de coupe affûtées plus longtemps.
Les fraises en carbure doivent présenter une rétention d'arête exceptionnelle. Parallèlement, des revêtements tels que le nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN) ou le nitrure de carbone et de titane (TiCN) améliorent les performances. Une finition lisse de la fraise passe directement dans le moule.
Pendant les tests, électropolissage améliore encore l'état de surface. Il permet également d'inspecter les marques d'outil indiquant une performance déficiente de la fraise.
Durée de vie de l'outil
Dans le cadre de certains paramètres, l'utilisation de fraises de plus grand diamètre permet d'améliorer les taux d'enlèvement de matière et d'accroître l'efficacité. Mais la durée de vie de l'outil est un autre calcul qui facilite le choix de la fraise.
Compte tenu des temps d'usinage prolongés pour les composants des moules, les fraises en bout qui font preuve de longévité permettent de réduire les coûts. Les changements d'outils entraînent des temps d'arrêt, de même que l'indexation des plaquettes pour les outils à tête remplaçable.
Les fabricants d'outils effectuent des essais de coupe en fonction de paramètres réels pour déterminer la durée de vie des plaquettes. Par exemple :
Vitesse d'alimentation : 8 in/min
Vitesse de coupe : 400 SFM
Profondeur axiale par passage : 0,25″.
Profondeur radiale : diamètre 100%
Acier à outils pour travail à froid ~52 HRC
Ces données permettent d'estimer la durée de vie d'une arête de coupe (~15 minutes). Cela se traduit par des résultats de production basés sur des aspects tels que les horaires de travail, la complexité, l'accessibilité des outils, etc.
Les fraises en carbure sont souvent dotées de goujures paraboliques pour une résistance et une durée de vie accrues lors des opérations de rainurage complet. Par ailleurs, les têtes remplaçables permettent d'introduire des arêtes de coupe neuves en fonction de l'index des plaquettes.
Taux d'enlèvement de matière (MRR)
Le MRR fait référence à l'enlèvement volumétrique de métal dans le temps. Il définit essentiellement l'efficacité de l'usinage en vue d'améliorer la gestion des coûts, la programmation, la capacité, etc.
Les outils de plus grand diamètre enlèvent intrinsèquement la matière plus rapidement pour l'ébauche des cavités et des noyaux des moules. La finition passe ensuite de fraises plus grandes à des fraises plus petites pour le travail de détail, en fonction d'une charge de copeaux optimale et des exigences en matière de finition de surface.
Ainsi, les ateliers de moulage qui cherchent à équilibrer la qualité des pièces en plastique avec les coûts et les délais de livraison doivent tenir compte du taux de rendement dans le choix de la fraise.
Processus de moulage par injection - Étapes d'enlèvement de matière
- Dégrossissage avec de grands roughers/hoggers
- Semi-finition avec des ébaucheurs/hoggers ou des outils plus petits
- Finition avec des fraises à bouts ronds
- Polissage avec des fraises à bouts ronds
L'objectif est de déterminer le nombre le plus réduit de fraises pour réaliser le travail de manière satisfaisante et dans le respect des normes.
Fraises en bout recommandées pour les moules d'injection plastique
Les exigences en matière de fabrication de moules ont conduit les ingénieurs en outils de coupe à concevoir des fraises en bout spécialement conçues pour l'usinage des moules. Plusieurs facteurs font que certaines fraises sont bien adaptées au fraisage des moules d'injection plastique.
Fraises en carbure monobloc
Le carbure fait partie intégrante des outils qui usinent des matériaux abrasifs heure après heure. Pour les travaux de moulage, le carbure micrograin offre une dureté proche de celle de la céramique et une plus grande résistance à la rupture.
Les principales délimitations de l'usine sont les suivantes
- Matériau/substrat
- Nombre de flûtes
- Diamètre
Les fraises carrées à deux cannelures répondent aux besoins d'ébauche, généralement avec des diamètres plus importants pour une meilleure efficacité de rainurage.
Le carbure permet d'atteindre des vitesses de surface et des vitesses d'avance raisonnablement élevées. Ainsi, tout en enlevant une quantité importante de matériau, les efforts de coupe et la production de chaleur restent gérables. Une bonne évacuation des copeaux est essentielle !
Les fraises à bout sphérique excellent dans les travaux de semi-finition et de finition nécessitant peu de pas. Leurs arêtes de coupe arrondies se centrent d'elles-mêmes dans les contours, évitant ainsi le gougeage des arêtes. Les vitesses d'avance élevées se combinent bien avec des pas légers, ce qui permet de maintenir des tolérances géométriques serrées.
La garantie d'un rayon d'angle approprié par rapport aux détails permet d'éviter un engagement excessif. La géométrie variable de l'hélice et de la goujure facilite l'évacuation des copeaux.
Mais pour les pièces complexes aux parois minces, même les fraises en carbure spécialisées peuvent ne pas avoir l'intégrité nécessaire.
Les moulistes se tournent donc vers les fraises en céramique solide, chimiquement plus résistantes que le carbure. L'oxyde de zirconium renforce la résistance à l'usure et les tolérances thermiques, ce qui permet de pousser les petits outils plus loin sans perdre en précision.
Bien entendu, les outils solides ne disposent pas des plaquettes remplaçables que l'on trouve dans les outils en carbure. La détection et le remplacement de l'usure des fraises céramiques sont donc essentiels pour la qualité et la sécurité. Un réaffûtage fréquent permet de restaurer une arête de coupe tranchante, mais les réaffûtages sont limités.
Néanmoins, les fraises céramiques sont utiles pour l'ébauche et la finition de matières plastiques résistantes à la température ou abrasives qui émoussent rapidement les alternatives en acier. Elles permettent aux ateliers de moulage de s'attaquer à des matériaux et à des applications spécialisés.
Fraises en bout revêtues
Les revêtements créent une barrière glissante qui minimise la chaleur et les efforts de coupe. Ils améliorent la durée de vie, les performances et la régularité des fraises pour une meilleure capacité et une meilleure rentabilité.
Envisagez des revêtements tels que :
Nitrure d'aluminium et de titane (AlTiN) - Polyvalent pour le travail des aciers inoxydables à des vitesses et des avances élevées. Offre une résistance à la température et une protection contre l'usure qui conviennent parfaitement à la semi-finition et à la finition des moules en fonte.
Nitrure de titane et d'aluminium (TiAlN) - Maintient l'intégrité de l'outil pour une finition précise à un métrage de surface élevé en usinant des matériaux trempés ≥ 48 RC. TiAlN permet de pousser les fraises en carbure plus fort avec moins d'usure.
Carbonitrure de titane (TiCN) - Idéale pour les besoins d'usinage de haute production sur des aciers allant de 1144 à l'épreuve des contraintes jusqu'à l'acier de moulage P-20. Offre résistance et lubrification pour des trajectoires d'outils sûres et précises.
Ainsi, pour les ateliers de fraisage de divers composants de moules, des revêtements optimisés améliorent les outils appropriés pour les besoins correspondants. Cela permet de standardiser des fraises à large capacité capables de répondre à divers objectifs d'usinage.
Micro-fraises en bout
Les fraises miniatures permettent d'ajouter des détails fins en fabriquant des moules pour des composants micromoulés. Certaines applications de production exigent des précisions élevées avec des épaisseurs de paroi et des tailles de caractéristiques inférieures à 150 μm.
Avec leurs diamètres minuscules, les micro-fraises se caractérisent par une mécanique de coupe de précision. Les goujures très courtes empêchent la déviation tout en optimisant l'évacuation des copeaux. Cela permet de maintenir la précision dimensionnelle et la fiabilité pendant les cycles de production les plus longs.
Les géométries des micro-fraises comprennent des extrémités carrées, des nez de billes et des variétés avec des goujures hautement polies. Des pinces de serrage de précision rigides et des configurations de machines garantissent la stabilité et la précision lors de la poussée agressive des micro-outils dans des paramètres sûrs.
Les moulistes acquièrent des moyens de contourner les besoins de la technologie laser grâce à des techniques à grande vitesse utilisant des fraises en micro-carbure. Les coûts des composants diminuent grâce à des processus CNC rapides et précis. Le remplacement du polissage manuel permet de réduire les délais d'exécution.
Fraises à hélice variable et à pas variable
Les fraises à hélice variable sont dotées de goujures affûtées à différents angles d'hélice. Cette innovation de conception perturbe les harmoniques pour éviter le broutage et les vibrations, même dans les poches profondes. Les coupes stables et silencieuses résultent de la synchronisation inégale des dents avec le matériau.
Les différents angles d'hélice améliorent également l'évacuation des copeaux. La combinaison de cette capacité avec des goujures à pas variable rectifiées avec précision favorise l'évacuation efficace des copeaux pour des coupes nettes et précises. Les canaux ouverts aident à réduire l'accumulation de chaleur pour maintenir des arêtes de coupe vives et des tolérances dimensionnelles serrées.
Exemple de processus de sélection d'un broyeur final
Pour résumer les choix de fraises appropriées pour des moules d'injection plastique économiques et de haute qualité, examinons un échantillon théorique de pièce.
Pièce échantillon moulée par injection
- Boîtier électronique à paroi mince
- Matière plastique ABS
- Tolérances dimensionnelles serrées
- Finition extérieure texturée
- Angles d'ébauche pour l'extraction
- Moule en acier trempé P-20
Objectifs d'usinage
- Sécuriser les géométries serrées et l'épaisseur des parois des noyaux et des cavités
- Finition de surface miroir sur les composants du moule
- Réduction des procédures de polissage grâce au fraisage de précision
Raison d'être de la sélection d'un broyeur final
Dégrossissage - Fraises en carbure à bouts carrés de plus grande taille
Semi-finition - Fraises à bille en carbure avec revêtement TiAlN
Finition - Petites fraises à billes en carbure revêtues de TiCN
Résultat - Finition de surface texturée obtenue par usinage physique du moule au lieu d'électrodes d'érosion par étincelles. Cela permet de réduire les coûts et les délais.
Principaux enseignements
- Les fraises en carbure offrent résistance et longévité pour des moules de production fiables
- Des géométries spécialement conçues pour améliorer les trajectoires d'outils dans les matériaux difficiles
- Les revêtements tels que AlTiN, TiAlN et TiCN améliorent les performances des outils et les états de surface.
- Les micro-fraises offrent une capacité de précision potentielle
- Les conceptions personnalisées aident les moulistes à repousser les limites du contrôle de la qualité, du coût et de la livraison
La détermination des caractéristiques appropriées et des spécifications personnalisées fournit les outils nécessaires pour relever les divers défis de la fabrication de moules en plastique. Ainsi, au lieu de vous contenter de solutions marginales, tirez parti du potentiel technologique croissant en accordant des moyens pour atteindre les objectifs de fabrication de moules de manière plus intelligente.
L'outil optimal existe ! Trouver le meilleur chemin pour y parvenir, c'est ce qui est amusant.
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