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micro-usinage et finition

Discussion dans 'Fraisage' créé par GaétanLerisson, 11 Décembre 2012.

  1. GaétanLerisson

    GaétanLerisson Nouveau

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    11 Décembre 2012
    micro-usinage et finition
    Bonjour,
    Je sais que cela peut sembler intéressé de ma part, car pour un premier message je demande quelques conseils, mais je ne suis pas un spécialiste de l'usinage et je ne suis pas de bons conseils.
    Cependant je peux vous faire part de mes quelques expériences de micro-usinage, car je n'ai pas vu beaucoup de message qui en parlaient (photographies dans le prochain message).
    En fait je suis doctorant en physique et mon labo a fait l'acquisition d'une micro-fraiseuse américaine (minitech) afin de réaliser des matrices pour faire des pièces en plastique COC. La machine est sympathique, le bâti est en granit et la broche monte à 60 000 trs/min !
    Le but est ainsi de fabriquer des micro-canaux pour faire de la micro-fluidique, d'où l'idée du micro-usinage (et oui cela fait beaucoup de micro).
    http://www.off-ladhyx.polytechnique.fr/people/baroud/microfluidics/Complex_geometries.html
    J'ai récemment pris en main la machine car j'ai fait un peu de génie mécanique dans mes études, et surtout parce que cela me plaît beaucoup.
    J'ai fait acheter quelques outils Magafor, mais j'en reparlerai.

    L'usinage donc,
    Je suis désolé je n'ai pas de plan à vous montrer car je les ai fait à la main, et que le je programme directement en G-code (pour le moment), de plus je ne connais pas très bien le vocabulaire précis de mes opérations d'usinages, n'hésitez pas à me corriger.
    Il s'agit donc de plaque d'aluminium (je n'ai pas la référence exacte, s'agissant de tests, un meilleur matériaux est à définir) de 50*50*3.2, et globalement mon usinage a une profondeur de 75micron, mais je commence par un surfaçage de 200micron de 40*50 (le porte pièce m'empêche de travailler deux des bords). Après les formes sont relativement simples, le plus difficile étant une série de 130 sillons (saignées ?) de 250micron de large, de 15micron de profondeur et de 5 de long (j'ai un outil de 250micron de diamètre), vient ensuite deux pentes très faibles de 0.5*20 montant de 20microns et enfin les surface doivent être le plus propre possible (je ne connais pas vraiment les limites de la machines) dont une de 20*20 qui est à l'emplacement d'un capteur optique (le but est donc de ne pas gêner ce dernier). Viennent ensuite des problèmes d'ébavurages (très présent en micro-fraisage) et de traitement de surface.

    Ce que j'ai fait,
    pour les surface propre, j'utilise maintenant une fraise deux dents (pour alu/titane) de 2mm tournant à 60 000trs/min avec vitesse d'avance de 600mm/min, soit une avance par dents de 5microns et une vitesse de coupe de 377m/min, les profondeurs de passes sont comprises entre 10 et 25 microns et des avances de passe entre 0.5 et 1mm. Avec cela j'arrive à un état de surface déjà pas trop mal, puisque mon Ra est de 0.2micron et mon Rz de 2microns (sur les surface que je mesure, sur toute la pièce je ne sais pas). La surface commence à briller et on voit des reflets jaunes/violets (vive les interférences). Par contre, la trajectoire de l'outils est bien visible...
    Pour faire les mesure j'ai accès à un profilomètre optique, promis je vous montrerai des photos de surfaces obtenues avec.
    Pour les sillons, je n'ai pas osé aller trop vite avec la fraise de 250microns et même si le résulat n'est pas trop mal, j'ai vraiment pas l'impression qu'il soit optimal, mes paramètres étaient N=60000, Vavance 100mm/min et profondeur de 15 microns. J'ai beaucoup de mal à trouver des paramètres de coupes pour des micro-fraises.
    Et pour la pente, je le fait avec la fraise de 2mm, même paramètres que pour les surfaçages mais avec cette fois des avances par passe de 100 microns, j'ai en effet besoin d'un maximum de précision sur la pente.

    J'ai à ma disposition d'autres outils, (comme une fraise hémisphériques de 2mm) des micro-fraises allant de 0.050 à 1.
    J'aimerais bien effectuer une opération de polissage sur la surface et voir si étant donné la faible profondeur de la pièce (c'est de la gravure à ce niveau là) je peux m'en servi pour ébavurer , notamment les sillons qui sont plutôt sales. Peut être qu'un nettoyage à la soude fonctionnerait.
    Qu'est t-il raisonnable d'espérer comme état de surface ?
    Est-ce que le passage à un inox aiderait ?
    Vaut il mieux effectuer d'abord les contournages avant les surfacages ou l'inverse ?

    Bref, qu'en pensez vous ?

    J'espère que je ne vous ennuis pas avec mes questions et n'hésitez pas à me demander plus d'informations. J'espère aussi que je poste au bon endroit.

    Merci beaucoup
    --
    Gaétan Lerisson
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  2. rebarbe

    rebarbe Modérateur

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    micro-usinage et finition
    Salut

    Je vais suivre ce sujet avec beaucoup d'attention car je rencontre des problèmes similaires.
    Pour tes paramètres de coupe t'es tu référé aux abacs fournis par le fabricant de fraise?
    N'hésites pas non plus à demander au vendeur de ta machine, il est sensé être de bon conseil.
    Se former sur le tat coute chère en fraise :wink: surtout en dessous du mm.

    @+
     
  3. Guydo67

    Guydo67 Compagnon

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    micro-usinage et finition
    Bonjour,

    Très intéressant, je vais suivre le sujet. En tant que biologiste moléculaire la micro fluidique fait partie de mes préocupations et en plus c'est de l'usinage qui est mon loisir, la totale.

    Guydo
     
  4. stanloc

    stanloc Compagnon

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    29 Octobre 2012
    micro-usinage et finition
    Bonjour,
    De mon point de vue, le choix de la matière à usiner est important soit d'une façon générale en vue de l'utilisation de la pièce usinée, bien sûr, mais comme ici du point de vue de l'usinabilité.
    Avez-vous exploré d'autres techniques de réalisation comme la gravure chimique (depuis la fabrication des semiconducteurs jusqu'à la fabrication de masques d'évaporation dans mon cas autrefois) ou au contraire l'électro-déposition (que j'ai utilisée aussi autrefois) ??????
    Il y a peut-être aussi l'électro-érosion à regarder.
    Stan
     
  5. jo69

    jo69 Compagnon

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    micro-usinage et finition
    Hello
    Ce sujet me semble d'un grand intérêt et je le suivrai.
    Une question à propos du nettoyage a la soude ne penses tu pas que compte tenu de l'état de surface que tu recherches tu ne vas trop ouvrir les pores de l'alu et dégrader ton micro Ra sur les parties usinées? devra tu faire un colmatage?
    Bonne journée
     
  6. GaétanLerisson

    GaétanLerisson Nouveau

    Messages:
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    Inscrit:
    11 Décembre 2012
    micro-usinage et finition
    Salut à tous, je vous préviens tout de suite je n'ai pas de photos, mais cela arrive ! Cependant ce que je peux vous dire, j'ai règlé les principaux problèmes. Et voilà ce vers quoi j'ai convergé :

    Pour l'alliage alu : Ag4 (bien meilleur que le précédent)

    - ébauche -
    diamètre 3
    dents 2
    N 32000tr/min
    Vcoupe 300m/min
    Vavance 3200mm/min
    Avance/dent 0.050
    Prof. passe 0.100

    - finition -
    diamètre 3
    dents 2
    N 32000tr/min
    Vcoupe 300m/min
    Vavance 320mm/min
    Avance/dent 0.005
    Prof. passe 0.010

    - "micro" -
    diamètre 0.250
    dents 2
    N 60000tr/min
    Vcoupe 47m/min
    Vavance 20mm/min
    Avance/dent 0.000160 (oui un sixième de micron)
    Prof. passe 0.010

    Et surtout,maintenant je lubrifie (un petit coup d'huile sur la surface, les copeaux ne volent plus dans tous les sens, mais il reste sur la surface et sont "poussés", cependant ils gènents beaucoup moins l'outil.
    Le résultat commence à être miroir, ça brille ! Ra de moins de 0.100 microns localement, parfois quelques rayures d'outils (résonnance), les passages de l'outils sont encore "bien" visible. Je pense que la lub change beaucoup de chose, les copeaux avaient tendances à rayer la surface. L'Ag4 s'usine vraiment bien, les copeaux sont homogènes et courts.
    Quant aux sillons (5 par 0.300 par 0.020), ils sont beaucoup plus propre qu'avant, je pense que c'est beaucoup plus sensible au matériau utilisé, la lubrification doit aussi changer beaucoup de chose. Il reste toujours les bavures qui sont très problématiques et qui nécéssiteront une opération d'ébavurage à part entière, sinon les cotes sont complètement respectées et le résultats est beau (au microscope optique j'entends…). Je les fait en deux passes de 0.010 et l'outil effectue un rectangle.

    J'ai essayé d'autres matériaux comme du cuivre et du laiton ce qui me donne :

    - finition -
    diamètre 3
    dents 2
    N 27000tr/min
    Vcoupe 250m/min
    Vavance 400mm/min
    Avance/dent 0.0075
    Prof. passe 0.010

    Bon là par contre on se voit clairement dedans, le Ra "local" est de l'ordre de 0.030 microns, bien qu'on puisse toujours voir les passages de l'outils, entre deux passes létats de surface est moins bon, mais contrairement à l'Ag4 les defauts sont de l'ordre du diamètre de l'outil (des défauts de formes en quelques sortes) comme si la matière s'était "étalée" (je ne connais pas les bons termes). Mais la surface est plus régulière qu'avec l'Ag4, il doit y avoir moyen d'améliorer cela. Je n'ai pas encore fait de micro-sillons dans ces matériaux (au passage le cuivre et le laiton offrent un résultat très proche). Je pense prendre les mêmes paramètres que pour l'Ag4.

    Ces paramètres sont le résultats de pas mal d'éssais parfois un peu au hasard, et ne demande qu'à être améliorer.
    Ainsi, avez-vous des idées pour améliorer le résultats ? Augmentation de vitesse de coupe ? Diminition encore de l'avance par dent (je comptais faire des essais avec une fraise trois dents prochainement) ?
    Et sinon je cherche encore des matériaux qui pourrait être bien, je ne sais pas ce qu'est mon laiton exactement, et je me demande si un acier mou pourrait être envisagable (histoire de ne pas être trop en dessous des vitesses de coupe en micro-usinage), si vous avez des propositions.
    Est-ce que quelqu'un connait un peu l'usinage en horlogerie ?

    Je vais essayer de prendre quelques images au microscope et profilomètre optique.

    J'espère que cela vous intéresse et que je ne vous ennui pas.
    Merci de m'avoir lu jusque là !
    --
    Gaétan Lerisson
     
  7. pascalp

    pascalp Compagnon

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    micro-usinage et finition
    Bonjour.

    Pour rajouter un "micro" de plus dans ton installation!
    Une micro-lubrification semblerait adaptée. Elle a un peu de pression et en plus de la lubrification/refroidissement apporterait au nettoyage de la surface à usiner.
     
  8. gaston48

    gaston48 Compagnon

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