L'acier est le matériau de base le plus utilisé dans l'industrie de l'usinage CNC. Ses nombreux avantages sont parfaitement compatibles avec les exigences de haute précision, de haute efficacité et d'usinage multi-scénarios de la CNC, ce qui en fait le premier choix pour l'usinage de diverses pièces :
Grade : Acier AISI 1018, Q235, 20#
Propriétés : Faible dureté (HB 120-160), bonne plasticité, facile à couper, facile à souder, bonne aptitude au formage à froid ; résistance moyenne, sujet à la rouille.
Usinage : Capacité de coupe à grande vitesse, faible usure de l'outil ; l'ébauche permet des vitesses d'avance et des profondeurs de coupe importantes ; un traitement antirouille est nécessaire.
Applications : Supports, fixations, boîtiers, éléments structurels non porteurs, pièces de tôlerie
Grade : Acier AISI 1045, 40#
Propriétés : Résistance, dureté et ténacité équilibrées ; les performances globales peuvent être améliorées de manière significative par la trempe et le revenu ; bonne usinabilité.
Usinage : Usinage direct ou finition après trempe et revenu ; paramètres de coupe modérés ; convient à tous les procédés, y compris le tournage, le fraisage, le perçage et la rectification.
Applications : Arbres, engrenages, boulons, bielles, bases de moules, composants structurels porteurs.
Les notes : 65Mn, AISI 1095, T8, T10
Propriétés : Dureté élevée, bonne résistance à l'usure, bonne élasticité ; résistance élevée mais ténacité et fragilité médiocres ; mauvaise usinabilité
Usinage : Il s'agit principalement d'un usinage grossier à l'état recuit ; après la trempe, il ne peut être que rectifié ; les outils s'usent facilement, ce qui nécessite une faible vitesse de rotation et une petite profondeur de coupe.
Applications : Outils de coupe, poinçons, ressorts, blocs d'usure, outils de mesure
Les notes : 12L14, 1215, Y15, Y40Mn
Propriétés : Rupture facile des copeaux pendant la coupe, finition de surface élevée, longue durée de vie de l'outil, grande efficacité d'usinage ; la résistance et la ténacité sont légèrement inférieures à celles de l'acier au carbone ordinaire.
Usinage : Convient à l'usinage à grande vitesse et à forte avance ; convient aux tours automatiques et à la production par lots CNC de petites pièces de précision.
Applications : Arbres de précision, goupilles, écrous, composants électroniques, pièces d'instruments.
Les notes : 40Cr (AISI 4140), 20CrMnTi, 35CrMo
Propriétés : La solidité, la résistance à la fatigue et la résistance à l'usure sont nettement supérieures à celles de l'acier au carbone ; bonne trempabilité et déformation minimale après traitement thermique ; bonne usinabilité.
Usinage : Excellente usinabilité après trempe et revenu ; convient aux pièces lourdes et de haute précision ; nécessite des outils de coupe et des paramètres adaptés.
Applications : Engrenages, arbres cannelés, boulons à haute résistance, inserts de moule, composants hydrauliques
Les notes : Cr12、Cr12MoV、D2、SKD11
Propriétés : Dureté élevée (HRC 58-64), résistance élevée à l'usure, résistance élevée à la compression ; ténacité modérée.
Applications : Matrices d'estampage à froid, matrices de cisaillement, matrices d'étirage, matrices de formage, blocs d'usure.
Les notes : H13、SKD61、4Cr5MoSiV1
Propriétés : Résistance à haute température, résistance à la fatigue thermique, bonne conductivité thermique ; excellente ténacité.
Applications : Moules de moulage sous pression, moules de forgeage à chaud, moules d'extrusion, noyaux/empreintes de moules d'injection.
Les notes : S136、NAK80、P20
Propriétés : Le S136 est résistant à la corrosion et peut être poli miroir ; le NAK80 est prétrempé et ne nécessite pas de traitement thermique ; le P20 est très polyvalent.
Applications : Moules à haute finition miroir, moules résistants à la corrosion et moules d'injection ordinaires.
| Matériau | Grade | Teneur en carbone | Avantages | Applications |
|---|---|---|---|---|
| Acier à faible teneur en carbone | Acier 1018, Q235, 20# | ≤0.25% | Facile à traiter, peu coûteux | Supports, fixations |
| Acier à moyenne teneur en carbone | Acier 1045, 40# | 0.45% | Bonne performance globale | Arbres, engrenages, bases de moules |
| Acier à haute teneur en carbone | 65Mn, 1095, T8, T10 | ≥0.6% | Dureté élevée, résistance à l'usure, bonne élasticité | Outils, poinçons, ressorts |
| Acier à coupe franche | 12L14, 1215, Y15, Y40Mn | 0.15% | Coupe rapide, finition de surface élevée | Arbres de précision, broches, composants électroniques |
| Acier allié | 40Cr (4140), 20CrMnTi, 35CrMo | 0.40% | Haute résistance, résistant à l'usure | Engrenages, arbres cannelés, pièces hydrauliques |
| Acier pour travail à froid | Cr12, Cr12MoV, D2, SKD11 | 1.5% | Dureté élevée, résistance à l'usure | Matrices d'estampage à froid, matrices de cisaillement, matrices de formage |
| Acier pour matriçage à chaud | H13, SKD61, 4Cr5MoSiV1 | 0.4% | Résistance à la fatigue thermique | Moules de coulée sous pression, moules de forgeage à chaud, noyaux de moules d'injection |
| Acier pour moules en plastique | S136, NAK80, P20 | 0.3%-0.4% | Grande polyvalence, possibilité de polissage/pré-trempage | Moules à haute finition miroir, moules d'injection généraux |
Compatibilité des outils : Utiliser en priorité des outils en carbure, en adaptant le revêtement à la dureté de l'acier (par exemple, revêtement TiAlN pour l'acier au carbone ordinaire, outils CBN pour l'acier à haute dureté) afin de réduire l'usure et l'écaillage de l'outil.
Paramètres de coupe : Suivez le principe "grande vitesse, grande avance pour l'acier doux, petite vitesse, petite profondeur de coupe pour l'acier dur", en réglant la vitesse de la broche, la vitesse d'avance et la profondeur de coupe de manière appropriée pour éviter des forces de coupe excessives ou une déformation thermique.
Refroidissement et lubrification : Assurer un refroidissement et une lubrification appropriés tout au long du processus d'usinage, en utilisant un liquide de refroidissement adapté à l'acier (par exemple, un liquide de refroidissement à pression extrême pour les aciers fortement alliés), en le pulvérisant directement sur la zone de coupe pour réduire la chaleur de coupe et minimiser le collage de l'outil.
Rigidité de serrage : Ils assurent un serrage sûr, minimisent le dépassement de l'outil et empêchent les vibrations et les déplacements pendant l'usinage. Les aciers à haute dureté nécessitent des montages spécialisés pour garantir la précision des dimensions.
Spécifications du processus : Effectuer l'ébauche et la finition séparément. L'ébauche enlève l'excès de matière et libère les contraintes internes, tandis que la finition assure la précision de la surface et la stabilité dimensionnelle, en donnant la priorité au fraisage en aval.
Tournage CNC d'un raccord d'adaptation
Tournage CNC du piston
Pièces pour véhicules à énergie nouvelle
Pièces pour véhicules à énergie nouvelle
R : Pour l'acier au carbone ordinaire (acier à faible teneur en carbone, acier à teneur moyenne en carbone), les outils en carbure cémenté revêtus de TiAlN sont préférables en raison de leur meilleure résistance à l'usure et de leur compatibilité. Pour l'acier à haute dureté (acier à haute teneur en carbone, acier de moulage), les outils en CBN ou en céramique avec un revêtement TiCN sont nécessaires pour empêcher efficacement l'écaillage et l'usure de l'outil.
R : Il y a trois raisons principales : Premièrement, la dureté de l'outil est incompatible avec l'acier ; un outil inadapté n'a pas été sélectionné. Deuxièmement, les paramètres de coupe n'étaient pas raisonnables ; pour l'acier dur, la vitesse de rotation et la profondeur de coupe n'ont pas été réduites, ce qui a entraîné des forces de coupe excessives. Troisièmement, le serrage n'était pas sûr, et les vibrations de l'usinage ont provoqué des ébréchures.
R : L'ébauche enlève la plus grande partie de la matière de la pièce, et la chaleur de coupe ainsi que les contraintes internes générées au cours du processus peuvent entraîner une légère déformation de la pièce. La séparation des processus d'ébauche et de finition permet à la pièce d'évacuer complètement les contraintes internes après l'ébauche, puis le processus de finition contrôle précisément la précision dimensionnelle et la qualité de la surface, en évitant les déformations qui pourraient affecter les résultats de l'usinage.
R : Aucune amélioration spéciale du refroidissement n'est nécessaire. L'acier de décolletage contient du soufre, du plomb et d'autres éléments qui rendent les copeaux plus faciles à casser et moins susceptibles de coller à l'outil. Les émulsions ordinaires suffisent pour l'usinage. L'essentiel est d'assurer une évacuation régulière des copeaux. L'augmentation de la vitesse de la broche et de la vitesse d'avance peut améliorer l'efficacité.
R : Il convient d'utiliser des montages spécialisés pour garantir la rigidité du serrage et réduire le porte-à-faux de l'outil (L/D≤3) afin d'éviter les vibrations et le déplacement de la pièce pendant l'usinage. Une force de serrage excessive doit également être évitée pour prévenir la déformation de la pièce et garantir une précision dimensionnelle conforme aux exigences.
R : Le principe de base est d'adapter le type d'acier. L'acier au carbone ordinaire peut être usiné avec des émulsions ordinaires ; l'acier fortement allié et l'acier pour moules nécessitent des liquides de refroidissement à pression extrême contenant des additifs soufre/chlore, qui peuvent réduire efficacement la chaleur de coupe, réduire le collage de l'outil et prolonger la durée de vie de l'outil.
