Tout ce que vous devez savoir sur les tolérances d'usinage CNC

Les machines CNC peuvent atteindre des niveaux de précision très élevés. Certaines machines peuvent atteindre des précisions aussi élevées que +/- 0,0025 mm. Cependant, exécuter le fraisage d'une pièce sur le plus haut niveau de précision d'une machine CNC est cependant une entreprise coûteuse et chronophage. C'est là qu'interviennent les tolérances d'usinage. Étant donné que différentes pièces nécessitent différents degrés de précision, il est économique pour un concepteur de spécifier la tolérance spécifique nécessaire pour cette pièce.

Que sont les tolérances ?

En bref, les tolérances sont des mesures qui signifient le niveau de précision nécessaire pour une pièce que vous souhaitez fabriquer. Plus précisément, les tolérances d'usinage indiquent le degré de variation autorisé dans les dimensions finales ou la valeur mesurée d'une pièce.

Les machinistes mesurent les tolérances d'usinage par des valeurs numériques, généralement précédées d'un symbole ±. Par exemple, vous pouvez attribuer une tolérance de ± 0,001″ à une pièce mesurant 2,550 pouces de longueur. Cela indiquerait que la pièce fabriquée aurait une longueur variable mesurant entre 2,549" et 2,551". Si une pièce mesurant 1,5 pouces de hauteur nécessite une tolérance de ± 0,005", la pièce finale doit se situer entre 1,495" et 1,505" pour réussir l'inspection de qualité.

Les tolérances d'usinage spécifiées indiquent aux fabricants et aux services d'usinage CNC le degré de précision à utiliser lors de la production d'une pièce. Plus la tolérance est petite - dans le monde de la fabrication, il s'agit d'une tolérance plus stricte - plus la précision requise est grande. Plus la tolérance est grande, également appelée plus lâche, moins vous avez besoin de précision.

Éléments à garder à l'esprit lors du choix des tolérances

L'un des éléments clés pour déterminer les bonnes tolérances d'usinage CNC est de déterminer à quel point la fonction et les performances d'une pièce seront affectées par une variation de dimension ou de taille. Certains types de pièces, comme les composants critiques des moteurs, nécessitent un haut degré de précision et tout défaut de forme géométrique peut avoir de graves conséquences. D'autres types de pièces peuvent ne pas nécessiter le même degré de précision et un écart de fabrication légèrement plus important ne les affectera pas. En dehors de cela, voici quelques autres éléments à garder à l'esprit lors du choix des tolérances :

1. Quand avez-vous besoin de tolérances serrées ?

Souvent, les tolérances d'usinage peuvent varier au sein d'un même composant. Bien qu'il ne soit pas essentiel que la structure entière d'une pièce respecte les tolérances les plus strictes, certaines caractéristiques de ladite pièce peuvent les nécessiter. La plus grande précision est généralement requise aux points structurels où une pièce doit s'adapter ou se joindre à d'autres composants, tels que des trous.

Si une pièce doit s'adapter à un ou plusieurs composants, elle doit avoir des tolérances serrées. Dans ces cas, vous devez communiquer les tolérances requises aux services d'usinage CNC, sinon ils n'auront aucune indication d'intention de conception. En d'autres termes, les tolérances donnent à votre partenaire de services d'usinage CNC une indication de la façon dont votre pièce doit fonctionner.

Il convient également de noter que les tolérances d'usinage les plus strictes peuvent être plus coûteuses en raison de l'usure causée par les machines-outils à commande numérique. Bien qu'un nouvel outil puisse ne pas avoir de problème pour atteindre des tolérances de ± 0,001", si le même outil doit produire plusieurs versions de la même pièce, cette précision peut devenir moins cohérente. Si vous commandez 1 500 unités d'une pièce avec une tolérance de ± 0,001", vos services d'usinage CNC peuvent devoir remplacer l'outil d'usinage ou ajuster la vitesse d'usinage, ce qui peut augmenter le temps et le coût de production.

2. Coûts élevés pour des exigences strictes

Les tolérances influencent directement la qualité d'une pièce, mais aussi son coût. L'usinage à haute tolérance est généralement plus coûteux à réaliser car vous devez usiner les pièces plus lentement et souvent avec des outils plus coûteux. Les pièces avec des tolérances plus serrées nécessitent également une inspection CNC de qualité plus approfondie, car la fenêtre d'erreur est beaucoup plus petite - nous parlons de fractions de millimètre. Un autre facteur qui peut influencer le coût avec un usinage à tolérance élevée est le taux d'échec, qui a tendance à être plus élevé. L'usinage à haute tolérance peut augmenter les coûts de production et les coûts d'inspection de la qualité.

3. Les tolérances dépendent du matériau

Vous devez tenir compte de votre choix de matériaux lors de la spécification des tolérances d'usinage. Différents matériaux ont des caractéristiques individuelles qui peuvent affecter le niveau de tolérance qui peut être atteint avec eux. Certaines de ces caractéristiques incluent :

• Dureté :les matériaux plus tendres sont plus difficiles à usiner avec des tolérances serrées. Cela est principalement dû à leur probabilité de changer de dimensions lorsque l'outil de coupe les touche. Il faut donc faire preuve d'une patience supplémentaire lors de l'usinage de ces matériaux plus tendres.
• Abrasivité :les matériaux rugueux et grossiers sont généralement durs pour les outils de coupe et peuvent même provoquer leur usure plus rapide. Ces matériaux rendent difficile l'obtention d'une tolérance spécifique car les modifications de l'outil de coupe entraînent une moindre précision. Les matériaux abrasifs nécessitent généralement que le technicien change l'outil plusieurs fois tout au long du processus d'usinage.
• Stabilité à la chaleur :il s'agit d'un problème qui affecte principalement les non-métaux. Au fur et à mesure que la chaleur s'accumule pendant le processus d'usinage, ces matériaux commencent à perdre leur forme. Cela limite les processus que vous pouvez utiliser sur ce matériau particulier.

4. Choix des méthodes de fabrication

Chaque machine CNC diffère en termes de capacité. Certaines machines peuvent atteindre des tolérances dont d'autres ne peuvent que rêver. La tolérance de la machine CNC détermine les types de pièces qu'elle peut traiter. Dans certains cas, vous devrez effectuer des opérations supplémentaires sur la pièce avant qu'elle puisse atteindre la tolérance fine dont vous avez besoin.

5. Contrôle

Vous aurez besoin de beaucoup de temps pour inspecter des pièces avec des tolérances très serrées. Vous devrez peut-être également utiliser des outils et des équipements spécialisés pour vérifier la tolérance des pièces.

Comment trouver la bonne tolérance

Parfois, choisir la tolérance n'est pas la partie la plus difficile. C'est savoir si c'est le bon choix. Pour les concepteurs de produits ou de pièces, il est impératif de déterminer la marge de manœuvre qui existe pour les tolérances d'une pièce donnée. Cela peut avoir une grande influence sur la connaissance de la bonne tolérance, le délai d'exécution du projet ainsi que sur son coût. Un client travaillant avec un service d'usinage CNC pourrait involontairement dépenser le double de ce qu'il doit demander pour la "meilleure qualité possible". L'usinage CNC est par nature un processus de haute précision, de sorte que les tolérances plus lâches sont généralement encore très proches des spécifications d'origine. Voici quelques conseils pour vous aider dans votre processus de prise de décision :

1. Considérez l'utilisation de votre pièce

Toutes les pièces n'ont pas besoin d'être conçues avec des tolérances serrées. L'utilisation spécifique de votre pièce détermine souvent le degré de précision requis lors de son usinage. La création de pièces qui ne se combinent pas avec d'autres, par exemple, nécessite souvent moins de précision de fraisage. Considérant à quel point il est plus coûteux d'atteindre des tolérances serrées, si vous n'en avez pas besoin, n'y allez pas.

2. Recherchez une entreprise d'usinage CNC réputée

Une façon pour les clients de trouver la bonne tolérance est de trouver un service d'usinage CNC en qui ils ont confiance. Ils peuvent ensuite discuter de leurs objectifs et de leurs spécifications avec un expert en fabrication et décider des meilleures tolérances pour leur projet. Dans la plupart des cas, cependant, les ingénieurs ou les concepteurs de pièces spécifieront les tolérances avant de soumettre une demande de fabrication à un service d'usinage CNC ou à une société de prototypage rapide. Avoir ces informations prêtes à l'emploi pour vos services d'usinage CNC peut vous faire gagner du temps et de l'argent du côté de la production.

Il est également important de garder à l'esprit que si vous ne demandez pas ou ne spécifiez aucune tolérance lors de la soumission d'une pièce pour la production, la plupart des services d'usinage CNC fonctionneront automatiquement avec leur tolérance standard, généralement d'environ ± 0,005 pouce (± 0,127 mm). Il s'agit d'un très petit écart, imperceptible à l'œil nu, mais il peut influencer la façon dont votre pièce finale s'intègre dans un assemblage. Par exemple, si une pièce a un trou trop petit, même de 0,005 pouce, le montage de sa pièce adjacente à l'intérieur du trou peut être plus difficile que nécessaire.

Types courants de tolérances dans l'usinage CNC

1. Tolérances standards

Les machinistes utilisent des tolérances d'usinage standard pour les pièces les plus largement fabriquées. Il existe des tolérances d'usinage standard pour les pièces telles que les filetages, les broches, les tuyaux, etc. Certains services de fraisage offrent des tolérances typiques de +/- 0,1 mm. Les machinistes appliquent généralement ces tolérances lorsque le client ne spécifie pas de niveaux de tolérance. Ces tolérances typiques peuvent être trouvées sur un tableau de tolérances d'usinage CNC. La plage de tolérances d'usinage standard est généralement définie par divers organismes de normalisation internationaux tels que l'Organisation internationale de normalisation (ISO), l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) et l'American National Standards Institute (ANSI).

2. Tolérances bilatérales

Lorsque vous utilisez la tolérance bilatérale, l'écart par rapport à la cote donnée peut être négatif ou positif. Cela signifie qu'il peut être un tout petit peu plus grand ou un tout petit peu plus petit. Un exemple de tolérance bilatérale est de +/- 0,06 mm. Cela indique que la pièce usinée peut être 0,06 mm plus courte ou plus longue que la mesure spécifiée. Les tolérances bilatérales sont principalement utilisées pour les dimensions extérieures.

3. Cotation géométrique et tolérance

Le dimensionnement géométrique et les tolérances sont beaucoup plus approfondis que les autres systèmes de tolérances d'usinage. Il s'agit d'un type de tolérance d'usinage CNC qui met en évidence les mesures et les écarts admissibles. Il décrit également les caractéristiques géométriques spécifiques de la pièce usinée, telles que sa planéité, sa concentricité et sa position réelle. La cotation et le tolérancement géométriques sont souvent utilisés pour les pièces aux dimensions extrêmement précises.

4. Tolérances unilatérales

Les tolérances unilatérales s'adaptent aux déviations dans une seule direction. L'écart est soit positif uniquement, soit négatif uniquement. Un exemple d'une telle tolérance est +0,00/-0,06 mm. Cela signifie que la pièce finie peut être au plus petite d'une mesure de 0,06 mm mais ne doit pas dépasser la mesure spécifiée. Vous implémentez généralement une tolérance unilatérale lors de la conception d'une pièce qui va dans une autre. La pièce ne doit pas être plus grande que la mesure spécifiée, car cela signifie qu'elle ne pourra pas se mettre en place.

5. Limiter les tolérances

Une tolérance limite est un type de tolérance d'usinage CNC exprimée sous la forme d'une plage de valeurs, où la pièce est fine tant que la mesure se situe dans cette plage. 13 – 13,5 mm par exemple est une tolérance limite indiquant que la pièce doit avoir une mesure comprise entre la limite supérieure et la limite inférieure. (13 mm est la limite supérieure et 13,5 mm est la limite inférieure)

RapidDirect, votre partenaire professionnel de services d'usinage CNC

Chez RapidDirect, nous offrons une gamme de tolérances d'usinage CNC pour répondre aux besoins de nos clients. Nos tolérances standard pour l'usinage CNC des métaux sont conformes à la norme DIN-2768-1-fine, tandis que pour les plastiques, il s'agit de la norme DIN-2768-1-moyenne, un tableau des tolérances d'usinage CNC peut être trouvé ici. Une tolérance standard pour un service d'usinage CNC est généralement de ± 0,005". Les tolérances d'usinage les plus serrées possibles sont de l'ordre de ±0,001", à peu près la largeur d'un cheveu humain.

Notre vaste usine de fabrication à Shenzhen, en Chine, héberge également un certain nombre de machines CNC à 3, 4 et 6 axes. Nous proposons également différentes finitions de surface pour nos pièces usinées CNC. Outre l'usinage CNC, nous proposons également différentes capacités de fabrication à nos clients du monde entier.

Nos services d'usinage CNC couvrent également l'inspection de la qualité, les certifications de matériaux et les inspections complètes avec rapports. Le processus d'inspection CNC pleine dimension, qui s'appuie sur des outils de métrologie et de mesure de pointe, est essentiel pour garantir que les prototypes ou les pièces finales répondent aux spécifications et tolérances exactes demandées par le client. En d'autres termes, nous vérifierons et revérifierons que vos tolérances spécifiées sont respectées, et si elles ne le sont pas, nous travaillerons avec vous pour livrer une pièce qui répond à vos exigences.

Si vous avez des questions sur les tolérances des pièces pour l'usinage CNC ou si vous souhaitez en savoir plus sur les services d'usinage CNC de RapidDirect, n'hésitez pas à contacter un membre de notre équipe de fabrication.