L'émission acoustique (AE) est un phénomène fascinant qui a trouvé sa place dans le monde de l'usinage, offrant des informations précieuses sur le processus de découpe. En tant que fournisseur d'outils CBN (Cubic Boron Nitride), j'ai pu constater par moi-même comment la compréhension des caractéristiques d'émission acoustique des outils CBN lors de l'usinage peut révolutionner notre façon d'aborder la fabrication. Dans ce blog, je vais découvrir quelles sont ces caractéristiques, pourquoi elles sont importantes et comment elles peuvent bénéficier à vos opérations d'usinage.
Qu’est-ce que l’émission acoustique ?
Avant d'entrer dans le vif du sujet de l'émission acoustique des outils CBN, expliquons rapidement ce qu'est l'émission acoustique. L'émission acoustique est la génération d'ondes élastiques transitoires produites par la libération rapide d'énergie au sein d'un matériau. Dans le contexte de l'usinage, cela se produit en raison de divers processus tels que l'interaction outil-pièce, la formation de copeaux et la déformation du matériau. Ces ondes élastiques peuvent être détectées et analysées pour comprendre ce qui se passe pendant le processus de découpe.
Caractéristiques d'émission acoustique des outils CBN
Gamme de fréquences
L’une des principales caractéristiques d’émission acoustique des outils CBN est la gamme de fréquences des signaux qu’ils produisent. Les outils CBN génèrent généralement des signaux AE dans une plage de fréquences relativement élevée. En effet, le CBN est un matériau extrêmement dur et l'action de coupe est souvent plus précise et intense que celle des autres matériaux d'outils. Les signaux haute fréquence peuvent aller de plusieurs centaines de kilohertz à quelques mégahertz. Par exemple, lorsqu'un outil CBN est utilisé pour l'usinage à grande vitesse d'aciers trempés, les signaux AE peuvent avoir des fréquences dominantes autour de 500 kHz à 2 MHz. Cette plage de hautes fréquences peut fournir des informations détaillées sur l'état de pointe, comme le début de l'usure ou de l'écaillage. S'il y a un changement soudain dans les composantes haute fréquence du signal AE, cela pourrait indiquer que l'outil commence à subir une certaine forme de dommage.
Intensité du signal
L’intensité des signaux d’émission acoustique des outils CBN est également une caractéristique importante. L'intensité du signal est liée à la quantité d'énergie libérée pendant le processus de coupe. Lorsqu'un outil CBN est en bon état et coupe en douceur, l'intensité du signal AE est relativement stable. Cependant, à mesure que l’outil commence à s’user, l’intensité peut augmenter. En effet, l'outil usé doit travailler plus fort pour enlever le matériau, ce qui entraîne la libération de plus d'énergie. Par exemple, si vous utilisez unFraise de type Tfabriqué en CBN et que vous remarquez une augmentation progressive de l'intensité du signal AE au fil du temps, cela pourrait être le signe que l'outil approche de la fin de sa durée de vie utile. La surveillance de l'intensité du signal peut vous aider à planifier les changements d'outils au bon moment, évitant ainsi les temps d'arrêt coûteux dus à une panne d'outil.
Modèle de signal
Le modèle des signaux d’émission acoustique est un autre aspect à considérer. Les outils CBN peuvent produire des modèles de signaux distincts en fonction de l'opération d'usinage. Pour les opérations de tournage, les signaux AE peuvent avoir un motif périodique lié à la rotation de la pièce. En fraisage, le motif peut être plus complexe, influencé par le nombre d’arêtes de coupe, l’avance et la profondeur de coupe. En analysant ces modèles, vous pouvez mieux comprendre la stabilité du processus d'usinage. Par exemple, si le modèle de signal devient irrégulier, cela peut signifier qu'il y a du broutage dans le système. Le broutage est un problème courant en usinage qui peut entraîner une mauvaise finition de surface et une durée de vie réduite de l'outil. La détection précoce des vibrations grâce à l'analyse du modèle de signal AE peut vous aider à ajuster les paramètres d'usinage, tels que la réduction de l'avance ou la modification de la vitesse de broche.
Pourquoi ces caractéristiques sont-elles importantes ?
Surveillance de l'état des outils
L’une des principales raisons pour lesquelles il est important de comprendre les caractéristiques d’émission acoustique des outils CBN est la surveillance de l’état des outils. En surveillant en permanence les signaux AE, vous pouvez déterminer avec précision l'état de l'outil CBN. Ceci est crucial car les outils CBN sont souvent plus chers queOutils en acier rapide. Vous ne souhaitez pas remplacer un outil CBN trop tôt, car cela augmenterait le coût de production. D'un autre côté, si vous attendez trop longtemps pour remplacer un outil usé, cela peut entraîner une mauvaise qualité des pièces, une augmentation des taux de rebut et des dommages à la pièce et à la machine. Avec la surveillance de l'état des outils basée sur l'AE, vous pouvez optimiser les intervalles de changement d'outils, garantissant ainsi de tirer le meilleur parti de vos outils CBN.
Optimisation des processus
Les caractéristiques d'émission acoustique peuvent également être utilisées pour l'optimisation des processus. En analysant les signaux AE, vous pouvez affiner les paramètres d'usinage. Par exemple, si vous remarquez que l'intensité du signal AE est trop élevée lors d'une opération d'usinage particulière, vous pouvez ajuster la vitesse de coupe, l'avance ou la profondeur de coupe pour réduire la consommation d'énergie et améliorer l'efficacité de coupe. De plus, comprendre les caractéristiques AE peut vous aider à sélectionner le bon outil CBN pour une application spécifique. Différentes géométries et nuances d'outils CBN peuvent produire différents signaux AE, et en adaptant l'outil aux exigences d'usinage basées sur l'analyse AE, vous pouvez obtenir de meilleurs résultats.
Contrôle de qualité
En termes de contrôle qualité, les caractéristiques d’émission acoustique des outils CBN jouent un rôle essentiel. L’état de surface de la pièce usinée est directement lié au processus de découpe. Si les signaux AE indiquent qu'il y a des problèmes avec l'outil ou le processus d'usinage, tels qu'un broutage ou une usure excessive, cela peut entraîner une mauvaise finition de surface. En surveillant les signaux AE, vous pouvez détecter ces problèmes plus tôt et prendre des mesures correctives pour garantir que les pièces répondent aux normes de qualité requises. Par exemple, dans la production de composants de précision pour l'industrie aérospatiale, où l'état de surface et la précision dimensionnelle sont essentiels, le contrôle qualité basé sur l'AE peut aider à maintenir une production de haute qualité.
Comment utiliser l'émission acoustique dans vos opérations d'usinage
Installation de capteurs AE
Pour commencer à utiliser l'émission acoustique pour surveiller les outils CBN, vous devez installer des capteurs AE appropriés. Ces capteurs sont généralement des capteurs piézoélectriques capables de convertir les ondes élastiques en signaux électriques. Les capteurs doivent être placés à proximité de la zone de coupe pour obtenir des signaux précis. Par exemple, lors d'une opération de tournage, le capteur peut être monté sur le porte-outil, tandis que lors d'une opération de fraisage, il peut être fixé sur la broche ou la table de la machine.
Analyse des données
Une fois les capteurs AE installés, vous devez analyser les données. Il existe différents progiciels disponibles qui peuvent vous aider à analyser les signaux AE. Ces logiciels peuvent effectuer des tâches telles que l'analyse de fréquence, le filtrage des signaux et la reconnaissance de formes. Vous pouvez définir des seuils pour différents paramètres AE, tels que l'intensité et la fréquence du signal, afin de déclencher des alarmes en cas de problème potentiel. Par exemple, si l'intensité du signal AE dépasse un certain seuil, une alarme peut être envoyée à l'opérateur, indiquant que l'outil doit peut-être être vérifié.
Conclusion
En tant que fournisseur d'outils CBN, je sais à quel point il est important de tirer le meilleur parti de vos opérations d'usinage. Comprendre les caractéristiques d'émission acoustique des outils CBN peut vous donner un avantage concurrentiel dans l'industrie manufacturière. En surveillant la plage de fréquences, l'intensité du signal et le modèle de signal des signaux AE, vous pouvez obtenir une meilleure surveillance de l'état des outils, une optimisation des processus et un meilleur contrôle qualité.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les avantages des outils CBN pour vos opérations d'usinage ou si vous souhaitez discuter de la surveillance des émissions acoustiques de ces outils, j'aimerais discuter avec vous. N'hésitez pas à nous contacter et à entamer une conversation sur vos besoins spécifiques. Nous pouvons travailler ensemble pour trouver les meilleures solutions d’outils CBN pour vos processus de fabrication.
Références
- Dornfeld, DA, Inasaki, I. et Takeuchi, Y. (éd.). (2008). Manuel d'usinage avec meules. Presse CRC.
- Schmitz, TL et Smith, ST (2009). Bavardage dans les processus d'usinage : une revue. Annales CIRP - Technologie de fabrication, 58(2), 510 - 530.
- Tönshoff, HK, Inasaki, I. et Moriwaki, T. (1994). Usure et durée de vie des outils. Annales CIRP - Technologie de fabrication, 43(2), 587 - 610.