Comprendre les avances et les vitesses de la CNC

Nous recevons plus de questions sur l'alimentation et la vitesse que sur n'importe quel autre sujet. À quelle vitesse devez-vous faire tourner votre machine ? Combien de tours par minute ? Combien de MPI ? Nous avons la réponse définitive : Cela dépend.

Les opérateurs de CNC se réfèrent souvent à des tableaux ou à des calculateurs d'avance et de vitesse, mais comme le dit le pirate, il s'agit davantage de lignes directrices que de véritables règles. 

Regarder Comment calculer les flux et les vitesses en plein écran.

Principaux enseignements

• Les tableaux d'avance et de vitesse ne sont que des points de départ recommandés. Effectuez toujours un essai de coupe sur une chute de matériau et procédez aux ajustements nécessaires.
• Tout dépend de la quantité de copeaux. Vous voulez des copeaux, pas de la poussière. 
• La vitesse d'avance correspond à la vitesse à laquelle la machine se déplace latéralement dans le matériau, mesurée en pouces par minute (IPM).
• Les vitesses se réfèrent aux rotations de la broche/du touret par minute (RPM).
• L'augmentation de la vitesse de la broche (RPM) ne signifie pas automatiquement que la vitesse d'avance doit augmenter ou diminuer. Dans certains cas, une vitesse de rotation plus élevée peut nécessiter une vitesse d'avance plus élevée, mais ce n'est pas une règle. 
• Il n'y a pas de règles.

Définitions clés

Commençons par clarifier nos termes. 

Chargement de la puce

La "charge de copeaux" est un concept fondamental dans tous les usinages CNC, y compris le défonçage. La charge de copeaux correspond à la taille physique des copeaux créés par la fraise de la défonceuse. Lorsque la fraise tourne sur elle-même et que l'arête de coupe découpe le matériau, les copeaux qui en résultent constituent la charge de copeaux.

Techniquement, il s'agit de la quantité de matière enlevée par chaque arête de coupe (ou goujure) de l'outil au cours d'une seule révolution. 

La charge de copeaux est essentiellement l'épaisseur du copeau de matériau coupé par chaque cannelure de la fraise. Elle est généralement mesurée en pouces ou en millimètres par dent (IPT ou MMPT). Charge de copeaux=Taux d'alimentation/[RPM x nombre de goujures]

Des vitesses d'alimentation plus élevées produisent des copeaux plus gros. Des vitesses plus élevées produiront des copeaux plus fins.

Si vos copeaux sont trop gros, vous risquez de casser votre mèche. 

Si vos copeaux ressemblent vraiment à de la "poussière" (sciure de bois), il est probable que vous émoussiez inutilement votre mèche et que vous fassiez surchauffer votre matériau.

Le maintien d'une charge en copeaux optimale est crucial pour plusieurs raisons :

• Durée de vie de l'outil : Une charge de copeaux correcte contribue à prolonger la durée de vie de l'outil de coupe. Une charge de copeaux trop faible peut entraîner un frottement au lieu d'une coupe, générant une chaleur et une usure excessives. En revanche, une charge de copeaux trop importante peut entraîner la rupture de l'outil.
• Finition de la surface : L'obtention d'une charge de copeaux appropriée contribue à la qualité de l'état de surface. Une charge de copeaux constante et appropriée garantit une coupe plus lisse.
• Efficacité : Des réglages appropriés de la charge de copeaux permettent un enlèvement de matière efficace, ce qui rend le processus d'usinage plus productif.
• Réglages : La charge de copeaux peut être ajustée en modifiant la vitesse d'avance, en changeant la vitesse de la broche ou en utilisant une fraise avec un nombre différent de cannelures. Cette opération doit être effectuée avec précaution, en tenant compte du matériau à usiner et des capacités de votre machine CNC.

La compréhension et le contrôle de la charge de copeaux sont essentiels à la réussite de l'usinage CNC, car ils ont un impact direct sur la qualité de la coupe, la santé de l'outil de coupe et l'efficacité globale du processus d'usinage.

Vitesse d'alimentation

Les "avances" désignent la vitesse à laquelle la fraise se déplace dans le matériau usiné. Elle est généralement mesurée en pouces par minute (IPM) ou en millimètres par minute (MMPM). La vitesse d'avance influe sur la qualité de la coupe, la finition de la surface et la durée de vie de l'outil de coupe.

La vitesse d'avance optimale dépend de plusieurs facteurs, dont le matériau à couper, le type d'outil de coupe, la vitesse de la broche et la qualité souhaitée de la coupe. 

Vitesse de la broche

Il s'agit de la vitesse de la broche, qui maintient l'outil de coupe. Elle est mesurée en tours par minute (RPM). La bonne vitesse dépend du matériau à couper et du type d'outil de coupe utilisé. La vitesse influe sur le processus de coupe, la durée de vie de l'outil et la finition du matériau.

Rampe de lancement

La vitesse d'avance sera plus lente au fur et à mesure que vous descendrez ou plongerez dans le matériau. Nous recommandons d'utiliser la moitié de la vitesse pour cette opération.

Matériaux : Bois, aluminium ou plastique

Les différents matériaux ont des niveaux de dureté différents, ce qui affecte à la fois l'avance et la vitesse.

• Bois : il faut généralement des vitesses d'avance plus rapides et des tours/minute plus élevés que pour les métaux. Cela s'explique par le fait que le bois est un matériau plus tendre et qu'il peut être coupé plus facilement. Une vitesse d'avance plus rapide dans le bois permet d'éviter les brûlures et d'obtenir une coupe plus nette.
• L'aluminium : En tant que métal, l'aluminium est plus dur que le bois et nécessite des avances et des vitesses plus lentes. Cela permet d'éviter une usure excessive de l'outil et d'obtenir une bonne finition de surface. La coupe des métaux génère généralement plus de chaleur, et des vitesses plus lentes permettent de gérer cette chaleur et d'éviter d'endommager l'outil.
• Plastique : L'usinage des matières plastiques nécessite généralement des vitesses de broche modérées à élevées et des vitesses d'avance contrôlées pour éviter la fusion et la déformation.
  La dureté des plastiques étant variable, l'approche diffère : les plastiques plus tendres nécessitent des vitesses plus faibles pour éviter la fusion, tandis que les plastiques plus durs peuvent tolérer des vitesses plus élevées pour des coupes plus nettes.

La mise en place de l'ensemble

Dans la vidéo ci-dessus, Jeff fait référence au foret à compression à 2 goujures 46172-k et nous montre le tableau de cette série. Il dit qu'il coupe du MDF, et le tableau recommande une vitesse d'avance de 260.

Mais il dispose d'une machine de 7 CV, ce qui lui permet d'utiliser une vitesse d'avance de 720 ! 

En revanche, s'il utilisait une CNC de bureau telle qu'un ShopBot, il travaillerait plus lentement, peut-être à 120 pouces par minute.

Il n'y a pas que la puissance. La rigidité de la machine est également un facteur. Une machine rigide peut fournir plus de force, tandis qu'une machine moins rigide fléchirait sous la contrainte d'une vitesse d'avance aussi élevée.

Même Wikipédia indique que "les machinistes peuvent prévoir, à l'aide de tableaux et de formules, les valeurs approximatives de vitesse et d'avance qui donneront les meilleurs résultats pour un travail donné, mais ils ne peuvent connaître les valeurs optimales exactes avant d'avoir exécuté le travail".

Il vous suffit d'effectuer un essai sur votre machine, sur votre matériau, avec votre mèche, et de voir ce qui se passe.

Pour en savoir plus :

Pour une présentation plus détaillée des flux et des vitesses, consultez l'excellent article de Shapeoko.