Méthodes de serrage CNC - Trouvez la meilleure façon de charger votre pièce pour l'usinage CNC

Lors de la fabrication de pièces usinées CNC, il est important de déterminer d'abord la meilleure façon de charger et de maintenir la pièce. Cette étape précède le tracé de la trajectoire de l'outil et joue un rôle important dans le processus.

Le serrage et le chargement sont des aspects cruciaux du processus d'usinage CNC. Votre pièce ne sera aussi bonne que si elle tient bien et reste stable sur la surface de travail de votre machine. Ainsi, les machinistes et les ingénieurs ont mis au point une pléthore de solutions pour maintenir la stabilité de la pièce.

Dans cet article, nous examinerons certaines des méthodes de serrage les plus importantes, en évaluant leurs avantages et inconvénients respectifs.

Fentes en T

Cruciaux pour le maintien de la pièce, les rainures en T offrent une découpe en forme de T où la barre transversale du T se trouve sous la table ou à l'intérieur de la table elle-même. Cela permet à un écrou de s'insérer dans la fente pour fournir un emplacement mobile pour insérer un boulon ou une pince.

Il existe de nombreux types de pinces, et chacun a ses propres avantages et inconvénients.

Collage

L'ajout d'un bloc de bakélite à la table de travail est une méthode de serrage populaire, en particulier pour l'usinage de prototypes. Les pièces peuvent facilement être collées sur la table en bakélite, et la plupart des entreprises de prototypage chinoises le font de cette manière.

Le collage est toujours une solution très simple et populaire pour le serrage. Il peut être utile pour les matériaux plats et de forme irrégulière. Il peut potentiellement offrir un degré de résistance plus élevé que le ruban adhésif pour tapis tout en éliminant le besoin de languettes de maintien. Le retrait des pièces du lit nécessitera un grattoir à peinture ou un épluchage manuel. Les colles sont particulièrement utiles pour l'usinage de prototypes et les plastiques.

Pour appliquer correctement la colle, il faut disposer des couches régulières afin de maintenir le niveau de la pièce. C'est une option de serrage rapide, bon marché et efficace, mais elle fonctionne différemment selon le matériau utilisé. Par exemple, la colle chaude enlèvera parfois des morceaux de matériaux comme la mousse et le bois. La meilleure façon de prévenir les dommages est d'appliquer la colle de manière sélective et de la placer dans des zones qui ne sont pas esthétiquement ou fonctionnellement importantes, ou de l'utiliser en couches minces faciles à enlever.

De même, les colles durciront plus rapidement sur le métal. Lors du traitement des métaux, une façon d'éviter que la colle ne durcisse trop rapidement consiste à déposer le matériau sur une planche à déchets non métallique fixée au lit. Le matériau doit être sur le dessus, afin que la colle ait une chance de coller aux deux surfaces au lieu de durcir d'elle-même.

Avantages :plusieurs pièces peuvent être collées sur la table en une seule fois, ce qui réduit le travail des opérateurs. C'est une méthode efficace pour créer des prototypes en plastique ou en aluminium.

Inconvénients :Il y a un risque que la pièce se décolle. Il est également possible d'endommager les pièces en les enlevant.

Boulonnage

Les boulons sont un excellent moyen de maintenir la pièce vers le bas pour l'usinage en utilisant directement la table en forme de T. Franchement, ajouter un bloc en aluminium est encore une meilleure idée, car il est facile de créer des trous de filetage là où c'est nécessaire. Les trous de filetage vont de pair avec les pinces et permettent un meilleur nivellement et une meilleure stabilité.

Les éléments utilisés pour boulonner les matériaux comprennent les écrous en T, les goujons et les écrous à bride. Les boulons et les écrous peuvent être particulièrement utiles si une surface de travail a des inserts filetés au lieu de rainures en T. Dans ces cas, des boulons peuvent être vissés dans les inserts pour maintenir des pinces de différentes conceptions, en les maintenant en place.

Avantages :Le boulonnage est un moyen très stable de tenir la pièce, que vous pouvez ensuite couper avec beaucoup de force. Les géométries complexes ne seront pas un problème à tenir.

Inconvénients :L'utilisation de boulons nécessite un matériau supplémentaire pour être utilisé comme cadre. Le gaspillage de matière peut être critique lors de l'usinage de pièces de grand volume, et les temps de chargement sont importants. Lors de la découpe de pièces du cadre, les marques de charnière peuvent poser problème.

Étaux

Les machinistes utilisent fréquemment des étaux comme méthode standard pour fixer les pièces. Les étaux maintiennent généralement la pièce par les extrémités, fixées entre deux mâchoires, pendant que l'outil traite le matériau. Ils sont particulièrement utiles pour les pièces à bords droits, mais ils peuvent également être adaptés à ceux à bords arrondis.

Selon le type d'étau, le traitement des bords arrondis peut nécessiter l'aide de mâchoires souples, qui peuvent être fraisées pour soutenir la pièce. Les étaux modernes sont conçus avec une base à changement rapide, permettant au machiniste de charger la pièce à partir de la machine CNC. Lorsque les pièces sont terminées, le lot suivant peut être chargé rapidement. Les étaux sont également l'option préférée dans notre atelier CNC.

Avantages :Les étaux permettent de couper à des vitesses élevées et facilitent la localisation de la pièce lors de la fabrication de pièces répétées. Ils constituent un moyen efficace de fabriquer des pièces CNC à grand volume. Vous pouvez également mettre plusieurs étaux sur la machine CNC pour fabriquer différentes pièces en une seule fois.

Inconvénients :les pièces doivent avoir une géométrie régulière avec des surfaces parallèles. Sinon, des mâchoires personnalisées sont nécessaires.

Pinces

Il existe plusieurs types de pinces qui peuvent être utilisées pour le serrage lors de l'usinage CNC. Ils comprennent des pinces combinées, des pinces et des pinces en C.

La pince combinée ou "bride de bloc de construction" se compose d'une série de composants avec des conceptions standardisées, différentes fonctions, différentes spécifications et tailles. Ces pinces de machine-outil peuvent être assemblées comme des blocs de construction, conformément aux exigences de traitement. De par sa nature, la pince combinée est très rapide en termes de conception et de fabrication, et convient donc aux cycles de production en petits lots. La pince combinée présente également les avantages d'une précision de positionnement élevée, d'une grande flexibilité de serrage, d'une utilisation répétée, d'économies d'énergie et de matériaux, ainsi que d'un faible coût d'utilisation. Il se marie bien avec les petites séries qui nécessitent des formes un peu complexes.

Un autre avantage des pinces est leur capacité à améliorer les composants spécifiques et à les remplacer en fonction des exigences spécifiques de la pièce. Par exemple, en utilisant une pince plate de précision combinée peut apporter plus de polyvalence, une standardisation plus élevée, une utilisation plus facile et un serrage plus fiable. Ce type de pince plate de précision présente l'avantage d'une installation et d'un serrage rapides et faciles. Cela peut raccourcir le temps de préparation de la production et améliorer l'efficacité de la production en petits lots.

Pinces plus simples comme les C-Clamps se trouve facilement dans les quincailleries. Ceux-ci sont bon marché et faciles à utiliser, mais leur simplicité peut avoir des inconvénients. Le serrage du matériau d'un seul côté peut parfois le faire se soulever du côté opposé, il est donc important de s'assurer que le matériau est plat avant de l'usiner. De même, couper des morceaux et des pièces dans le matériau peut être délicat, nécessitant plusieurs pinces et probablement d'autres moyens de fixer le matériau également. Pour les projets plus lourds, différents types de pinces sont préférables pour faciliter le flux de travail.

D'autres façons d'améliorer ces pinces incluent l'utilisation d'une base de pince lisse ou en utilisant des matériaux magnétiques spéciaux. Ce dernier est utilisé pour les pinces de maintien permanentes électromagnétiques , ce qui peut être utile pour améliorer l'efficacité d'usinage des machines-outils à commande numérique et des centres d'usinage. Les composants de positionnement et les éléments de serrage des pinces conventionnelles peuvent prendre beaucoup de place, mais comme les pinces permanentes électromagnétiques utilisent les forces magnétiques inhérentes au matériau, elles ne disposent pas de ces composants encombrants. Cela peut éviter beaucoup de tracas pour diverses opérations d'usinage et minimiser les pièces obstructives qui peuvent gêner la machine-outil. Cependant, il faut veiller à ce que la force d'aspiration de l'aimant soit suffisamment bonne pour résister à la force de coupe.

Pinces hydrauliques et pneumatiques  utiliser des sources d'alimentation supplémentaires pour positionner, soutenir et comprimer correctement la pièce à travers des composants hydrauliques ou pneumatiques. En conséquence, ils peuvent déterminer avec précision et rapidité la position mutuelle, en ajustant la pièce pour les machines-outils et les outils de coupe. Ils peuvent également apporter d'autres avantages tels qu'une structure compacte, un serrage multi-stations, une coupe lourde à grande vitesse et des commandes automatiques, qui accélèrent tous le traitement des matériaux. Cela leur donne cette utilité supplémentaire qui les rend idéales pour les machines-outils CNC, les centres d'usinage et les lignes de production flexibles.

Tables à vide

Les tables à vide maintiennent la pièce en générant une force de maintien - causée par la différence entre un vide sous la pièce et la pression atmosphérique poussant vers le bas. Les tables à vide sont souvent la meilleure solution pour le travail à plat effectué sur les routeurs CNC.

Ces tables peuvent être très précises, flexibles et efficaces. Ils sont adaptables à une large gamme de matériaux et sont particulièrement utiles pour les matériaux qui ne peuvent pas être serrés (tels que les composites de haute technologie ou les matériaux synthétiques avancés). Ils peuvent également minimiser les obstructions d'une manière que les pinces et autres solutions ne peuvent pas tout en rendant la configuration et le changement beaucoup plus efficaces.

Les tables à vide ont cependant leurs inconvénients. Une table à vide est idéale pour les pièces de matériau plates, car les pièces de géométries différentes nécessitent une préparation supplémentaire. Certaines petites pièces peuvent également ne pas avoir une surface suffisante pour que le vide les retienne, bien que des types plus avancés de tables à vide qui ont une traction vers le bas plus uniforme ou ciblée puissent gérer ces éléments.

Avantages :Les tables à vide ont un temps de chargement très rapide et conviennent aux matériaux non serrables.

Inconvénients :La plupart des tables à vide ne conviennent que pour des pièces simples et plates.

Tableaux magnétiques

Les tables magnétiques utilisent une base magnétique pour maintenir les pièces fabriquées à partir de métaux appropriés. Ils sont une solution populaire pour l'industrie de la fabrication de moules, car la plupart des cavités de moules sont en acier. Cependant, ils sont également utilisés sur des pièces en acier pour les opérations d'usinage CNC générales.

La plupart des tables magnétiques sont électromagnétiques, de sorte que la force magnétique peut être arrêtée lorsque l'usinage est terminé. Ils permettent des configurations rapides et, puisqu'il n'y a pas de pinces physiques ou d'autres dispositifs requis, ils permettent un excellent accès aux outils de coupe. Ils conviennent à l'usinage léger ou lourd, bien qu'ils ne puissent pas être utilisés sur des pièces non magnétiques telles que celles en aluminium.

Avantages :Les tables magnétiques permettent un accès total à la coupe et peuvent être installées rapidement. Ils sont également hautement sûrs et sécurisés.

Inconvénients :les tables magnétiques ne peuvent être utilisées que sur des métaux magnétiques, ce qui limite leur utilisation dans un domaine de fabrication dominé par l'aluminium.

Jigs personnalisés

Lors du fraisage de pièces volumineuses, les méthodes de serrage standard peuvent ne pas suffire. Si tel est le cas, il peut être utile de fabriquer des gabarits personnalisés afin d'usiner les pièces par CNC. Gagner des secondes peut faire une grande différence lors de la production de masse.

Les gabarits peuvent guider la trajectoire de l'outil et améliorer considérablement la qualité du produit, mais ils ne sont nécessaires que lorsqu'une stabilité absolue est requise. La pièce est généralement glissée ou déposée dans le gabarit et maintenue en place avec une ou deux pinces rapides.

La production de gabarits personnalisés pour le serrage des pièces présente des avantages distincts, et ils peuvent être fabriqués de différentes manières. Les gabarits qui nécessitent une rigidité élevée et des tolérances géométriques serrées peuvent être mieux fabriqués à l'aide d'un usinage CNC, tandis qu'un montage conçu pour se conformer à une pièce incurvée peut être plus facile à produire via l'impression 3D FDM ou SLS.

Avantages :Les gabarits personnalisés peuvent être adaptés aux pièces extra larges ou irrégulières, ce qui réduit les temps d'installation et garantit la stabilité.

Inconvénients :rallonge les délais d'exécution et augmente les dépenses. Les gabarits ne conviennent pas aux autres pièces communes.

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