Directives de conception pour l’usinage CNC

L’usinage CNC consiste à retirer avec précision de la matière d’un bloc solide à l’aide d’outils de coupe rotatifs à grande vitesse afin d’obtenir les formes souhaitées. L’outil de coupe joue un rôle crucial dans ce processus, car il interagit directement avec la pièce, éliminant l’excédent de matière pour obtenir la pièce finale.

Les outils de coupe CNC standards, tels que les fraises et les forets, présentent généralement une tige cylindrique, différentes formes de pointe et une longueur de coupe limitée. Ces caractéristiques rendent difficile la réalisation de trous profonds et étroits ainsi que de porte-à-faux complexes. Afin de vous aider à réduire les coûts en évitant des opérations CNC coûteuses, nous avons compilé dans cet article quelques techniques de conception courantes.

Éviter les petits angles internes

En raison de la forme cylindrique des outils de fraisage CNC, il est difficile d’obtenir des angles internes parfaitement vifs. Il est nécessaire d’utiliser des outils plus fins pour réaliser de petits angles, ce qui entraîne un temps d’usinage plus long, une plus grande fragilité et, en fin de compte, une hausse des coûts.

Il est donc recommandé de maximiser le rayon des angles internes. En l’absence d’instructions spécifiques, les angles internes vifs seront usinés selon les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous, en fonction de la profondeur de l’angle.

En supposant que le diamètre de l’outil de coupe soit D, que la profondeur maximale de la cavité interne soit H, et que le rayon interne minimal soit R, la formule est donnée par : R = (H/10) + 0,5 et D = H/5 (unité en mm). Par exemple, si la profondeur de la cavité interne est de 30 mm, le rayon interne minimal pouvant être usiné est R = 3,5 mm avec (30/10) + 0,5, et le diamètre correspondant de l’outil de coupe est 6 mm avec 30/5. Actuellement, nous pouvons atteindre un rayon interne minimal de R = 0,5 mm pour une profondeur ≤ 3 mm. Des rayons internes plus petits nécessitent des outils plus fins, ce qui entraîne une augmentation du coût d’usinage.

Longueur max. d’angle et rayon interne min. pour différents diamètres d’outils

Remarque : des longueurs plus importantes sont possibles avec des rallonges de porte-outil (non recommandé).

Si vous devez conserver des angles vifs sur la pièce, veuillez fournir un dessin 2D avec des annotations spécifiques. Nous proposons deux options pour y parvenir :

1. Électro-érosion pour le nettoyage des angles : ce procédé consiste à utiliser une machine CNC pour créer des électrodes en cuivre, lesquelles sont ensuite utilisées dans une machine d’électro-érosion afin de retirer la matière et obtenir des angles vifs. Veuillez noter que cette méthode entraîne des coûts plus élevés.

2. Modification de la structure de la pièce avec des angles arrondis (rayons R) : en intégrant directement des angles arrondis (R) dans la conception, nous pouvons usiner la pièce en CNC sans recourir à des procédés supplémentaires. Cette approche entraîne généralement des coûts plus faibles.

Dans le cas où les deux côtés de la pièce comportent des trous traversants, nous pouvons utiliser une machine de découpe en ligne pour effectuer la coupe des angles. Cependant, veuillez noter que cette méthode peut engendrer des coûts plus élevés.

Cotation des trous filetés

1. Afin de garantir que l’intention de conception soit clairement comprise, nous recommandons de concevoir les filetages selon les diamètres intérieur et extérieur standards et de décrire entièrement les paramètres du filetage dans votre commande. En cas de fabrication de filetages complémentaires (par ex. vis et écrou), il est conseillé de les regrouper dans une seule commande afin qu’ils puissent être vérifiés par nos ingénieurs.

2. Chaque ingénieur représente différemment le diamètre de perçage de base d’un filetage 3D. Par exemple, le diamètre standard du trou de base pour M3×0,5 est ⌀ 2,5 (voir figure ci-dessous). Lors de la programmation, nous perçons directement selon le diamètre du trou de base ⌀ 2,5, puis utilisons une machine de taraudage automatique pour réaliser le filetage. Si le trou de base est représenté en ⌀ 3, il sera trop grand pour le taraudage (certains cas peuvent être corrigés à l’aide d’inserts filetés).

3. Pour les filetages non standards, il est nécessaire que le client fournisse des échantillons physiques pour confirmation.

4. Les connexions filetées solides se trouvent généralement dans les premiers filets et ne nécessitent pas toujours de grandes longueurs de filetage. Les trous filetés longs peuvent nécessiter des outils spéciaux, entraîner un temps d’usinage plus long et engendrer des coûts supplémentaires. Il est recommandé que la longueur du filetage ne dépasse pas trois fois le diamètre du trou. Lorsque le trou fileté est borgne, il est conseillé de laisser à l’extrémité une longueur non filetée d’au moins la moitié du diamètre du trou.

Profondeur des cavités

Les cavités profondes peuvent être très coûteuses à usiner, car une grande quantité de matière doit être enlevée, ce qui prend beaucoup de temps. La longueur de coupe des outils CNC est limitée, et le meilleur résultat d’usinage est obtenu lorsque la profondeur de coupe atteint 2 à 3 fois le diamètre de l’outil. Par exemple, une fraise de ⌀ 12 peut usiner en toute sécurité une cavité jusqu’à 25 mm de profondeur.

L’usinage de cavités plus profondes (soit 5 fois ou plus le diamètre de l’outil) peut entraîner des problèmes tels que la déviation de l’outil, des difficultés d’évacuation des copeaux et même la casse de l’outil. Cela nécessite donc des outils spéciaux ou des systèmes CNC multi-axes. De plus, lors de l’usinage de cavités, l’outil doit être incliné jusqu’à la profondeur de coupe correcte, et une entrée en douceur nécessite suffisamment d’espace.

Le coût peut être minimisé en limitant la profondeur de toutes les cavités à cinq fois leur longueur (c’est-à-dire la dimension maximale sur le plan XY).

Parois fines

Les parois fines d’une pièce nécessitent plusieurs passes à faible profondeur de coupe, ce qui peut facilement provoquer des vibrations, des déformations et des ruptures. Par conséquent, les parois fines sont difficiles à usiner avec précision et demandent plus de temps de production. L’épaisseur recommandée des parois est de 0,8 mm pour les pièces métalliques (minimum absolu 0,5 mm) et de 1,5 mm pour les pièces en plastique (minimum absolu 1 mm).

Tolérances

Des tolérances plus strictes coûtent plus cher, car elles nécessitent plus de temps pour la production et l’inspection. Si aucune tolérance n’est indiquée, les pièces seront fabriquées avec une tolérance standard (±0,1 mm ou plus). Pour toute autre exigence de tolérance, un dessin 2D annoté avec les tolérances doit être fourni.

Dessins 2D

Certains aspects d’une conception sont mieux transmis via un dessin 2D. La spécification claire des exigences telles que les tolérances, la rugosité de surface, l’assemblage entre différentes pièces, les zones critiques et les exigences de qualité permet à nos ingénieurs de choisir le procédé de fabrication le plus approprié et peut potentiellement réduire le coût de la pièce.

Les trous filetés doivent être annotés avec les paramètres de filetage et la profondeur.

Nos ingénieurs chargés de la vérification croiseront tous les dessins 2D avec le modèle 3D et vous consulteront en cas de divergences.

Si vous êtes prêt à faire usiner vos fichiers CAO, obtenez dès maintenant un devis en ligne gratuit !