Comment concevoir des pièces à l'aide de machines CNC ?

Pour la plupart des gens, les connaissances sur les technologies de fabrication et de prototypage d'aujourd'hui consistent principalement en ce qu'ils apprennent à l'école ou sur ce qu'ils découvrent sur Internet.

Beaucoup connaissent au moins vaguement le processus d'impression 3D, qui peut offrir des possibilités de fabrication durables et respectueuses de l'environnement. Mais même si l'impression 3D devient de plus en plus populaire, elle ne peut toujours pas correspondre aux opportunités offertes par la variété de machines CNC utilisées par d'innombrables entreprises à travers le monde.

Même s'il est beaucoup moins connu des personnes extérieures à l'industrie, l'usinage CNC est devenu tout simplement révolutionnaire lorsqu'il a été introduit et reste une méthode de fabrication irremplaçable qui est vitale pour une gamme d'industries, y compris l'aérospatiale, la médecine et l'industrie automobile.

Mais que sont les machines CNC ? Et comment pouvez-vous les utiliser pour concevoir diverses pièces ?

Explorons le processus de conception de pièces avec usinage CNC et les décisions que vous devrez prendre ci-dessous.

Qu'est-ce que l'usinage CNC ?

Les machines CNC (Computer Numerical Control) sont un type d'usinage qui utilise des instructions informatiques pour effectuer des tâches et des mouvements spécifiques.

Il prend une pièce de matériau en stock, puis utilise une gamme de perceuses, de tours et de fraises pour la découper jusqu'à ce que la pièce corresponde aux dimensions exactes de la conception numérique qui a servi de base.

Contrairement à l'impression 3D, qui moule les matériaux ensemble pour former une forme, l'usinage CNC est un processus soustractif qui découpe des couches de matériau jusqu'à ce que la forme souhaitée soit obtenue.

Une autre distinction importante est le processus CNC lui-même. Contrairement aux machines manuelles, le processus avec la technologie CNC est entièrement automatisé, ce qui signifie que beaucoup moins de supervision est nécessaire pour exécuter un projet.

De plus, le processus automatisé signifie également que la probabilité d'erreur humaine est réduite au minimum, et chaque copie de la pièce est identique à l'original, jusque dans les moindres détails identifiables.

Pourtant, même si le processus peut être très efficace, de nombreux éléments doivent être pris en compte afin d'éviter des erreurs coûteuses et de garantir le bon déroulement du projet.

Passons en revue certaines des considérations les plus importantes concernant les machines CNC pour vous permettre de mieux comprendre le processus de conception de différentes pièces.

Types de machines CNC

Même si les machines CNC peuvent sembler être un terme assez spécifique, elles englobent en fait une gamme de différents types de machines, comme une fraiseuse CNC ou un tour.

Différentes machines ont leurs propres forces, ainsi que des utilisations typiques, qu'il est important de connaître si vous voulez obtenir les meilleurs résultats.

Un tour est une option populaire, en particulier pour la conception de formes cylindriques, car elle offre une polyvalence et une rentabilité difficiles à égaler par d'autres types de fabrication.

Une autre option standard est la machine de routeur CNC , qui achemine les trajectoires d'outils sur 3 axes, offrant un large éventail de possibilités pour créer des pièces tout en réduisant au minimum le gaspillage de matériaux.

Ensuite, vous avez deux types de fraiseuses - les fraiseuses CNC verticales et fraiseuses CNC horizontales . Ils utilisent tous les deux un outil de coupe aligné avec le banc de la machine, la principale différence étant que l'un d'eux est vertical et l'autre horizontal.

Matériaux possibles

Lors de la conception et de la fabrication d'une pièce, l'une des premières décisions importantes que vous devrez prendre est le type de matériau que vous souhaitez utiliser.

Et la bonne nouvelle est qu'il existe une large gamme d'options de matériaux parmi lesquelles choisir lorsque vous utilisez des machines CNC pour le prototypage ou la fabrication de vos pièces.

Certains des facteurs possibles que vous devez prendre en compte lors de votre choix incluent la durabilité et la dureté dont vous avez besoin, sa rigidité, sa résistance à divers produits chimiques, ainsi que ses fonctions mécaniques. Dans certains cas, les considérations esthétiques peuvent également jouer un rôle, bien que les autres facteurs doivent primer.

L'avantage des machines CNC est qu'elles peuvent traiter une grande variété de métaux différents, notamment l'acier, le cuivre, le laiton et l'aluminium, pour n'en nommer que quelques-uns. Cela signifie que vous pouvez personnaliser votre conception en fonction de ses exigences uniques et tirer parti des qualités uniques de différents types de métaux.

Dans certains cas, les plastiques peuvent avoir plus de sens, que les machines CNC peuvent également gérer facilement. Le nylon est probablement l'option la plus populaire, mais vous pouvez également utiliser de l'ABS, du polycarbonate, du Delrin et même du PTFE si vous avez besoin d'une option qui a un faible taux d'absorption d'humidité.

Exigences d'ajustement

Il y a une raison pour laquelle la NASA et d'autres programmes spatiaux utilisent largement l'usinage CNC :c'est un processus de fabrication qui permet d'atteindre une précision inégalée avec chaque pièce.

Mais bien que la technologie soit incroyablement précise, il existe toujours une tolérance quant à l'écart d'une dimension, même si les chiffres sont généralement minimes.

La tolérance standard pour les machines CNC est de ± 0,125 millimètre, ce qui est presque impossible à remarquer. Mais même cela peut être une tolérance trop grande dans des situations où chaque fraction de millimètre compte, et il est possible de resserrer la tolérance à ± 0,050 mm ou même moins.

Lors de la conception d'une pièce, vous devez savoir précisément combien de tolérances vous pouvez autoriser et peser les avantages potentiels de la minimisation de tout écart par rapport aux coûts accrus de la réduction des tolérances au-delà des normes.

Considérez que, dans la plupart des cas, les machines CNC sont déjà incroyablement précises, il est donc probable que les imperfections n'auront aucun impact sur les performances et l'ajustement de votre pièce.

Vous devez également réfléchir à la conception de votre pièce et à la manière dont elle peut être modifiée pour mieux s'adapter aux capacités des machines CNC.

Par exemple, lorsque votre conception nécessite des trous, vous pourriez être en mesure de réduire les coûts en le faisant traverser complètement au lieu de laisser la machine percer seulement une partie du matériau.

Vous devez également tenir compte de la finesse des murs. Cela dépendra non seulement de la conception elle-même, mais également du matériau que vous choisirez finalement pour votre projet.

Enfin, évitez les fonctionnalités complexes de votre part, car cela peut limiter la sélection de machines CNC capables de gérer la tâche. À savoir, considérez si vous avez besoin de contre-dépouilles en queue d'aronde ou en T, car elles nécessiteront un outillage spécial et beaucoup d'efforts.

Options de finition

Une autre considération clé lors de la conception de pièces à l'aide de machines CNC sera la finition que vous souhaitez que vos pièces aient. Il existe de nombreuses options parmi lesquelles choisir, vous devrez donc déterminer si les imperfections de finition qui n'influencent pas les performances de la pièce sont quelque chose que vous pouvez autoriser.

Lors de l'utilisation d'une fraiseuse CNC, il est probable qu'une finition fraisée, bien que très précise, laisse des marques d'outils visibles, ce qui peut avoir un impact sur l'esthétique de la pièce.

L'anodisation est une autre finition possible - c'est un processus d'ajout d'un film d'oxyde sur des pièces métalliques à l'aide d'électrolytes. Ce type de finition a quelques variétés différentes, certaines étant plus adaptées à l'aérospatiale et d'autres mieux adaptées aux pièces de moteur et à une gamme d'autres applications.

Vous pouvez également opter pour l'option de microbillage, qui consiste à éliminer tout dépôt de surface en appliquant de fines billes de verre à haute pression. Le microbillage est considéré comme un bon choix si vous souhaitez rendre votre pièce plus esthétique. Pourtant, le processus implique un travail manuel, ce qui signifie qu'il y a toujours la possibilité d'imperfections.

Conseils essentiels

Comme vous pouvez l'imaginer, l'utilisation de machines CNC pour concevoir des pièces peut être un processus compliqué qui implique de nombreuses décisions importantes. Voici donc quelques conseils qui vous aideront à obtenir les meilleurs résultats.

D'une part, soyez très prudent lorsque vous vous familiarisez avec les limites des matériaux et le type d'usinage que vous souhaitez utiliser. L'usinage CNC a ses forces et ses faiblesses, et certaines pièces ne sont tout simplement pas parfaitement adaptées pour être fabriquées à l'aide de cette technologie.

Des parois minces, des éléments minuscules et même des cavités inhabituelles peuvent non seulement faire monter en flèche les coûts de votre projet, mais également rendre la pièce beaucoup moins stable.

Cependant, chaque conception de pièce est unique, donc parfois la seule façon de s'assurer que vous obtenez les résultats souhaités est de consulter des personnes qui ont déjà fait face à des situations similaires.

Si vous choisissez une entreprise d'usinage CNC fiable, elle peut examiner vos besoins en pièces et vous fournir des conseils sur les outils et les machines les mieux adaptés pour gérer le travail.

Un spécialiste expérimenté peut également examiner votre conception et fournir des suggestions sur les meilleurs matériaux à utiliser, la finition qui répondrait à vos besoins et quelle machine vous fournirait la solution la plus rentable, ainsi que les résultats les plus cohérents et les plus fiables. .

Ils peuvent également vous fournir des informations spécifiques dans diverses situations, vous aidant ainsi à éviter des problèmes coûteux tels que la déformation des pièces dans l'usinage CNC de l'aluminium.

Parfois, vous pouvez constater que des modifications apparemment mineures de la conception qui n'ont pas d'impact sur les performances de votre pièce peuvent aider à réduire considérablement les coûts de production, il vaut donc vraiment la peine de prendre le temps d'explorer vos options au début de l'ensemble du processus.