L’usinage CNC est une méthode de fabrication soustractive qui utilise des outils de coupe pour retirer de la matière d’un morceau de matière première ou d’une pièce préexistante. Les centres d’usinage CNC utilisent généralement les machines-outils à 5 axes les plus avancées, ce qui raccourcit considérablement les délais d’exécution en éliminant les réglages intermédiaires et en permettant les fonctions de contre-dépouille et de hors-axe. L’usinage CNC est une technologie complémentaire pour les pièces en 3D qui nécessitent des opérations de perçage, d’alésage, de surfaçage ou d’autres opérations d’usinage de précision pour améliorer les caractéristiques. En utilisant l’usinage CNC comme une opération secondaire précieuse, la complexité des pièces traitées varie généralement.
Qu’il s’agisse de simples pièces plates ou de géométries de surface exigeantes et très complexes, le choix de la bonne machine-outil CNC est crucial. Différents types de machines-outils à commande numérique peuvent traiter différentes pièces. Le type de machine utilisé (tour CNC, fraiseuse CNC à 3 axes ou centre d’usinage à 5 axes) dépend généralement de la complexité de la pièce, de la géométrie, de la taille, de la tolérance, de l’utilisation finale et du matériau du produit.
Usinage CNC – Matériaux
Le matériau est souvent le deuxième facteur qui influe le plus sur le coût de l’usinage CNC. Lorsque vous parvenez à trouver un équilibre entre le coût du matériau et son usinabilité, vous obtenez l’usinage le plus rentable. En ce qui concerne l’usinabilité ou la facilité du matériau dans le processus, plus l’usinabilité du matériau est forte, plus la production de pièces est rapide et plus le coût du service est faible. Les matières plastiques et les alliages métalliques plus tendres sont généralement plus faciles à usiner. Pour déterminer l’usinabilité inhérente du matériau, vous pouvez vous référer aux différentes propriétés du matériau dans le tableau d’usinage CNC.
Temps et main d’œuvre pour l’usinage CNC
Techniciens programmant les machines-outils à commande numérique Lors de la fabrication à l’aide de l’usinage à commande numérique, le facteur de coût le plus important est généralement le temps nécessaire à la fabrication des pièces. Les grandes pièces compliquées nécessitent un temps de traitement plus long, ce qui augmente le coût global.
Les géométries complexes qui nécessitent un usinage multi-axes requièrent plus de temps, et les constructions complexes font généralement appel à la fabrication manuelle et au post-traitement. Si chaque côté de la pièce contient des caractéristiques différentes, il faut généralement la repositionner manuellement. Parfois, les pièces qui doivent être repositionnées à l’aide d’un nouveau dispositif de fixation sont utilisées pour traiter ces caractéristiques. Plus il y a de processus liés à la réalisation de la conception, plus la pièce est coûteuse.
Le coût de l’usinage CNC diminue considérablement lorsque le nombre de pièces augmente. Dans les premières phases du projet, il peut être avantageux de considérer un prix unitaire plus bas en raison du grand nombre de pièces usinées.
Conception de pièces CNC
es pièces d’aluminium transformées peuvent être produites rapidement grâce à une conception optimisée, presque sans repositionnement manuel, ce qui peut réduire considérablement le coût des pièces transformées. Plus précisément, les principales caractéristiques de conception suivantes peuvent être prises en compte :
Les caractéristiques de conception dont le rapport d’aspect est inférieur à 4 sont idéales. Les caractéristiques plus petites nécessitent le passage de plus de machines et sont sujettes aux vibrations, ce qui améliore la précision et le temps de traitement.
La profondeur de la cavité est souvent la meilleure lorsqu’elle est taillée à une profondeur allant jusqu’à 2 ou 3 fois son diamètre. Si possible, la profondeur doit être inférieure à 4 fois le diamètre de l’outil.
L’épaisseur de la paroi doit être comprise entre 0,8 et 1,5 mm. Les parois plus fines nécessitent plusieurs passages de l’outil à de faibles profondeurs de coupe. Les caractéristiques à parois minces sont sujettes aux vibrations, ce qui peut constituer un défi pour l’usinage de précision et augmenter le temps d’usinage.
Les trous de taille standard peuvent être réalisés rapidement, tandis que les trous de taille non standard doivent être usinés à l’aide d’une fraise, ce qui augmente le coût total et le temps de traitement. Le filetage doit être conçu de manière à ce que la longueur minimale soit égale à 1,5 fois le diamètre du trou et que la longueur maximale soit égale à 3 fois le diamètre du trou.
Un rapport longueur/diamètre de 3:1 ou un rayon d’angle interne plus petit permet de réduire les temps de fraisage, d’éviter de changer d’outil et de raccourcir la durée totale de l’usinage.
Lorsque l’on cherche à réduire le coût des commandes d’usinage CNC, il est préférable de trouver un équilibre entre des matériaux bon marché, un usinage facile et une conception standardisée optimisée. Le fait de s’assurer que toutes les fonctions de la conception sont essentielles pour les projets clés peut simplifier le champ d’application global. Plus les exigences du mécanicien sont complexes, moins la solution est efficace.
Conclusions
D’une manière générale, en raison de leur conception, de leurs dimensions spécifiques et de leurs exigences, les pièces complexes requièrent davantage d’attention au cours du processus d’usinage. Lors du processus de conception des pièces, les ingénieurs concepteurs devraient toujours s’efforcer de construire des pièces simples et faciles à produire dans la mesure du possible. Plus la conception est simple, plus elle est facile à fabriquer et moins les coûts indirects sont élevés.
Les concepteurs mécaniques ont réfléchi à la manière de créer des modèles qui nécessitent moins de composants tout en offrant des performances maximales, ce qui peut réduire les coûts tout en garantissant l’efficacité et des rendements plus élevés. L’usinage CNC est une méthode de fabrication efficace pour produire des pièces et des prototypes. Si les détails clés de la conception et les capacités de traitement ne sont pas bien équilibrés, la rentabilité peut être perdue.
