Les grandes pièces de coque à paroi mince se déforment facilement pendant l'usinage. Dans cet article, nous présenterons un cas de dissipateur thermique composé de pièces de grande taille et à paroi mince pour discuter des problèmes rencontrés dans le processus d'usinage régulier. De plus, nous fournissons également une solution optimisée en matière de processus et de montage. Allons-y !
Le cas concerne une partie de coque en matériau AL6061-T6. Voici ses dimensions exactes.
Dimension hors tout : 455*261,5*12,5 mm
Épaisseur de la paroi de support : 2,5 mm
Épaisseur du dissipateur thermique : 1,5 mm
Espacement du dissipateur de chaleur : 4,5 mm
Pratique et défis dans différentes voies de processus
Lors de l'usinage CNC, ces structures de coque à parois minces provoquent souvent toute une série de problèmes, tels que le gauchissement et la déformation. Pour surmonter ces problèmes, nous essayons de proposer des options de routage du processus serval. Cependant, il reste encore quelques problèmes précis pour chaque processus. Voici les détails.
Itinéraire de processus 1
Dans le processus 1, nous commençons par usiner l'envers (côté intérieur) de la pièce, puis nous utilisons du plâtre pour remplir les zones évidées. Ensuite, en laissant le verso servir de référence, nous utilisons de la colle et du ruban adhésif double face pour fixer le côté de référence en place afin d'usiner le recto.
Cependant, cette méthode pose certains problèmes. En raison de la grande zone creuse remblayée au verso, la colle et le ruban adhésif double face ne fixent pas suffisamment la pièce à usiner. Cela entraîne une déformation au milieu de la pièce et un enlèvement de matière supplémentaire au cours du processus (appelé surcoupe). De plus, le manque de stabilité de la pièce entraîne également une faible efficacité de traitement et un mauvais motif de couteau en surface.
Itinéraire de processus 2
Dans le processus 2, nous changeons l'ordre d'usinage. On commence par le dessous (le côté où la chaleur est dissipée) puis on utilise le remblai en plâtre de la zone creuse. Ensuite, en prenant le recto comme référence, nous utilisons de la colle et du ruban adhésif double face pour fixer le côté de référence afin de pouvoir travailler le verso.
Cependant, le problème de ce processus est similaire à celui de l’itinéraire de processus 1, sauf que le problème est déplacé vers l’envers (côté interne). Encore une fois, lorsque le verso présente une grande zone de remblai creuse, l'utilisation de colle et de ruban adhésif double face n'offre pas une grande stabilité à la pièce, ce qui entraîne une déformation.
Itinéraire de processus 3
Dans le processus 3, nous envisageons d'utiliser la séquence d'usinage du processus 1 ou du processus 2. Puis dans le deuxième processus de fixation, utilisez une plaque de presse pour maintenir la pièce en appuyant sur le périmètre.
Cependant, en raison de la grande surface du produit, le plateau ne peut couvrir que la zone périphérique et ne peut pas fixer complètement la zone centrale de la pièce.
D'une part, il en résulte que la zone centrale de la pièce à usiner présente encore des déformations et des déformations, ce qui entraîne à son tour une surdécoupe dans la zone centrale du produit. D'un autre côté, cette méthode d'usinage rendra les pièces de coque CNC à paroi mince trop faibles.
Itinéraire de processus 4
Dans le processus 4, nous usinons d'abord le verso (côté intérieur), puis utilisons un mandrin à vide pour fixer le plan inverse usiné afin de travailler le recto.
Cependant, dans le cas de la coque à paroi mince, il existe des structures concaves et convexes sur la face arrière de la pièce que nous devons éviter lors de l'utilisation de l'aspiration sous vide. Mais cela va créer un nouveau problème, les zones évitées perdent leur puissance d'aspiration, notamment dans les quatre coins de la circonférence du plus grand profil.
Comme ces zones non absorbées correspondent à la face avant (la surface usinée à ce stade), le rebond de l'outil de coupe pourrait se produire, entraînant une vibration de l'outil. Cette méthode peut donc avoir un impact négatif sur la qualité de l’usinage et l’état de surface.
Solution optimisée d'itinéraire de processus et de montage
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, nous proposons les solutions optimisées de processus et de montage suivantes.
Vis de pré-usinage Trous traversants
Premièrement, nous avons amélioré le parcours du processus. Avec la nouvelle solution, nous traitons d'abord l'envers (côté intérieur) et pré-usinons le trou traversant de la vis dans certaines zones qui seront éventuellement évidées. Le but est de fournir une meilleure méthode de fixation et de positionnement dans les étapes d'usinage ultérieures.
Encerclez la zone à usiner
Ensuite, nous utilisons les plans usinés sur la face arrière (côté intérieur) comme référence d'usinage. Dans le même temps, nous sécurisons la pièce en faisant passer la vis à travers le sur-trou du processus précédent et en la verrouillant sur la plaque de fixation. Encerclez ensuite la zone où la vis est verrouillée comme zone à usiner.
Usinage séquentiel avec plateau
Lors du processus d'usinage, nous traitons d'abord les zones autres que la zone à usiner. Une fois ces zones usinées, nous plaçons le plateau sur la zone usinée (il faut recouvrir le plateau de colle pour éviter l'écrasement de la surface usinée). Nous retirons ensuite les vis utilisées à l'étape 2 et poursuivons l'usinage des zones à usiner jusqu'à ce que l'ensemble du produit soit terminé.
Grâce à cette solution de processus et de montage optimisée, nous pouvons mieux maintenir la pièce de coque CNC à paroi mince et éviter des problèmes tels que la déformation, la distorsion et la surcoupe. Les vis montées permettent à la plaque de fixation d'être fermement fixée à la pièce, offrant ainsi un positionnement et un support fiables. De plus, l’utilisation d’une plaque de presse pour appliquer une pression sur la zone usinée contribue à maintenir la stabilité de la pièce.
Analyse approfondie : comment éviter les déformations ?
Réussir l’usinage de structures de coque de grande taille et à parois minces nécessite une analyse des problèmes spécifiques du processus d’usinage. Examinons de plus près comment ces défis peuvent être surmontés efficacement.
Côté intérieur pré-usiné
Lors de la première étape d'usinage (usinage de la face intérieure), le matériau est une pièce solide à haute résistance. Par conséquent, la pièce ne souffre pas d’anomalies d’usinage telles que déformation et gauchissement au cours de ce processus. Cela garantit la stabilité et la précision lors de l’usinage de la première pince.
Utilisez la méthode de verrouillage et de pression
Pour la deuxième étape (usinage à l'endroit où se trouve le dissipateur thermique), nous utilisons une méthode de serrage par verrouillage et pressage. Cela garantit que la force de serrage est élevée et uniformément répartie sur le plan de référence de support. Ce serrage rend le produit stable et ne se déforme pas pendant tout le processus.
Solution alternative : sans structure creuse
Cependant, on rencontre parfois des situations où il n'est pas possible de réaliser une vis traversante sans structure creuse. Voici une solution alternative.
Nous pouvons pré-concevoir certains piliers lors de l'usinage de l'envers puis tarauder dessus. Lors du processus d'usinage suivant, nous faisons passer la vis à travers l'envers du montage et verrouillons la pièce, puis effectuons l'usinage du deuxième plan (le côté où la chaleur est dissipée). De cette façon, nous pouvons réaliser la deuxième étape d’usinage en un seul passage sans avoir à changer la plaque centrale. Enfin, nous ajoutons une étape de triple serrage et retirons les piliers du processus pour terminer le processus.
En conclusion, en optimisant le processus et la solution de montage, nous pouvons résoudre avec succès le problème de gauchissement et de déformation des pièces de grande taille et minces lors de l'usinage CNC. Cela garantit non seulement la qualité et l’efficacité de l’usinage, mais améliore également la stabilité et la qualité de surface du produit.