Les grandes pièces à parois minces se déforment facilement lors de l'usinage. Dans cet article, nous présenterons le cas d'un dissipateur thermique pour pièces à parois minces et de grandes dimensions afin d'aborder les problèmes rencontrés lors de l'usinage classique. Nous fournirons également une solution optimisée pour le procédé et le montage. C'est parti !
Le boîtier est constitué d'une coque en AL6061-T6. Voici ses dimensions exactes.
Dimensions 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 thermique : 4,5 mm
Pratiques et défis dans les différents parcours de processus
Lors de l'usinage CNC, ces coques à parois minces engendrent souvent divers problèmes, tels que le gauchissement et la déformation. Pour y remédier, nous proposons plusieurs options de procédés. Cependant, chaque procédé présente des difficultés spécifiques. Voici les détails.
Processus Route 1
Dans l'étape 1, nous commençons par usiner l'envers (face intérieure) de la pièce, puis nous remplissons les creux avec du plâtre. Ensuite, en utilisant l'envers comme référence, nous fixons la face de référence avec de la colle et du ruban adhésif double face afin d'usiner la face avant.
Cependant, cette méthode présente quelques inconvénients. En raison de la grande surface creuse remplie sur l'envers, la colle et le ruban adhésif double face ne maintiennent pas suffisamment la pièce. Cela entraîne un gauchissement au centre de la pièce et un enlèvement de matière plus important (appelé surcoupe). De plus, le manque de stabilité de la pièce entraîne une faible efficacité d'usinage et un mauvais aspect de la surface de la lame.
Processus Route 2
Dans l'étape 2, nous modifions l'ordre d'usinage. Nous commençons par la face inférieure (celle où la chaleur est dissipée), puis nous utilisons le remplissage en plâtre de la zone creuse. Ensuite, en utilisant la face avant comme référence, nous utilisons de la colle et du ruban adhésif double-face pour fixer la face de référence afin de pouvoir travailler l'envers.
Cependant, le problème de ce procédé est similaire à celui du procédé 1, sauf qu'il se déplace vers l'envers (côté intérieur). Là encore, lorsque l'envers présente une grande surface de remblai, l'utilisation de colle et de ruban adhésif double face n'assure pas une stabilité optimale de la pièce, ce qui entraîne son gauchissement.
Processus Route 3
Dans le processus 3, nous envisageons d'utiliser la séquence d'usinage du processus 1 ou du processus 2. Ensuite, 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, cela entraîne des déformations et des gauchissements persistants au centre de la pièce, ce qui entraîne une surcoupe au centre du produit. D'autre part, cette méthode d'usinage fragilise les coques CNC à parois minces.
Processus Route 4
Dans le processus 4, nous usinons d'abord le côté inverse (côté intérieur) puis utilisons un mandrin à vide pour fixer le plan inverse usiné afin de travailler le côté avant.
Cependant, dans le cas des pièces à parois minces, la présence de structures concaves et convexes sur l'envers de la pièce est à éviter lors de l'aspiration. Ceci crée un nouveau problème : les zones évitées perdent leur puissance d'aspiration, notamment aux quatre coins du plus grand profil.
Comme ces zones non absorbées correspondent à la face avant (la surface usinée à cet endroit), l'outil de coupe peut rebondir, provoquant des vibrations. Cette méthode peut donc avoir un impact négatif sur la qualité de l'usinage et l'état de surface.
Solution optimisée de routage de processus et de montage
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, nous proposons les solutions de processus et de montage optimisées suivantes.
Pré-usinage des trous traversants de vis
Tout d'abord, nous avons amélioré le processus. Avec cette nouvelle solution, nous usinons d'abord la face arrière (face intérieure) et pré-usinons le trou de vis traversant dans certaines zones qui seront ensuite creusées. L'objectif est d'améliorer la fixation et le positionnement lors des étapes d'usinage suivantes.
Encerclez la zone à usiner
Ensuite, nous utilisons les plans usinés sur la face arrière (face intérieure) comme référence d'usinage. Parallèlement, nous fixons la pièce en passant la vis dans le trou de l'étape précédente et en la fixant à la plaque de fixation. Ensuite, nous encerclons la zone de fixation de la vis comme zone à usiner.
Usinage séquentiel avec plateau
Lors de l'usinage, nous commençons par usiner les zones autres que la zone à usiner. Une fois ces zones usinées, nous plaçons le plateau sur la zone usinée (le plateau doit être recouvert 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 la finition complète du produit.
Grâce à ce procédé et à cette solution de fixation optimisés, nous pouvons mieux maintenir la coque CNC à parois minces et éviter les problèmes de gauchissement, de distorsion et de surcoupe. Les vis montées permettent de fixer solidement la plaque de fixation à la pièce, assurant un positionnement et un maintien fiables. De plus, l'utilisation d'une plaque de pression pour exercer une pression sur la zone usinée contribue à la stabilité de la pièce.
Analyse approfondie : comment éviter le gauchissement et la déformation ?
L'usinage réussi de coques de grandes dimensions et à parois minces nécessite une analyse des problèmes spécifiques rencontrés lors de l'usinage. Examinons de plus près comment surmonter efficacement ces défis.
Pré-usinage côté intérieur
Lors de la première étape d'usinage (usinage de la face intérieure), le matériau est solide et très résistant. Par conséquent, la pièce ne subit aucune anomalie d'usinage, telle que déformation ou gauchissement. Cela garantit stabilité et précision lors de l'usinage de la première pince.
Utilisez la méthode de verrouillage et de pression
Pour la deuxième étape (usinage du dissipateur thermique), nous utilisons une méthode de serrage par verrouillage et pressage. Cela garantit une force de serrage élevée et uniformément répartie sur le plan de référence. Ce serrage assure la stabilité du produit et évite toute déformation tout au long du processus.
Solution alternative : sans structure creuse
Cependant, il arrive parfois qu'il soit impossible de réaliser un trou traversant sans structure creuse. Voici une solution alternative.
Nous pouvons pré-concevoir certains piliers lors de l'usinage de la face arrière, puis les tarauder. Lors de l'usinage suivant, la vis traverse la face arrière du dispositif et verrouille la pièce, puis usine le second plan (côté où la chaleur est dissipée). Ainsi, la deuxième étape d'usinage peut être réalisée en une seule passe sans avoir à changer la plaque intermédiaire. Enfin, nous ajoutons un triple serrage et retirons les piliers pour finaliser le processus.
En conclusion, l'optimisation du procédé et des solutions de fixation permet de résoudre efficacement le problème de gauchissement et de déformation des pièces de coque fines et de grande taille 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.