Techniques de bridage CNC : sécurisez votre pièce pour un usinage précis

Lors de la réalisation 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 d'outil et joue un rôle crucial dans le processus.

Le bridage et le chargement sont des aspects cruciaux du processus d'usinage CNC. Votre pièce ne sera bonne que dans la mesure où elle tient et reste stable sur la surface de travail de votre machine. C'est pourquoi les usineurs et ingénieurs ont imaginé une pléthore de solutions pour maintenir la pièce stable.

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

Rainures en T

Cruciales pour le bridage, les rainures en T offrent une découpe en forme de T où la barre transversale du T se trouve sur le dessous de la table ou à l'intérieur de la table elle-même. Cela permet à un écrou de s'insérer dans la rainure pour fournir un emplacement mobile pour insérer un boulon ou un serre-joint.

Il existe de nombreux types de serre-joints différents, et chacun a son propre ensemble d'avantages et d'inconvénients.

Collage

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

Le collage reste une solution de bridage très facile et populaire. 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 double-face tout en éliminant le besoin de languettes de bridage. Le retrait des pièces du plateau nécessitera un grattoir à peinture ou un décollage manuel. Les colles sont particulièrement utiles pour l'usinage de prototypes et les plastiques.

Appliquer correctement la colle nécessite de déposer des couches uniformes afin de maintenir la pièce de niveau. C'est une option de bridage rapide, bon marché et efficace, mais elle fonctionne différemment selon le matériau utilisé. Par exemple, la colle chaude arrachera parfois des morceaux de matériaux comme la mousse et le bois. La meilleure façon d'éviter les dommages est d'appliquer la colle sélectivement et de la placer dans des zones qui ne sont pas importantes d'un point de vue esthétique ou fonctionnel, ou en couches fines faciles à retirer.

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 vite est de placer le matériau sur une planche de sacrifice non métallique fixée au plateau. Le matériau doit être au-dessus, afin que la colle ait une chance d'adhérer aux deux surfaces au lieu de durcir seule.

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 lors du retrait.

Boulonnage

Les boulons sont un excellent moyen de maintenir la pièce pour l'usinage en utilisant directement la table à rainures en T. Franchement, ajouter un bloc d'aluminium est même une meilleure idée, car il est facile de créer des trous filetés où nécessaire. Les trous filetés vont de pair avec les serre-joints et permettent un meilleur nivellement et une meilleure stabilité.

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

Avantages : Le boulonnage est une façon très stable de maintenir la pièce, que l'on peut ensuite couper très vigoureusement. Les géométries complexes ne posent pas de problème pour le maintien.

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

Étau

Les usineurs utilisent fréquemment les étaux comme méthode standard pour sécuriser les pièces. Les étaux maintiennent généralement la pièce par les extrémités, coincée entre deux mâchoires, pendant que l'outil traite le matériau. Ils sont particulièrement utiles pour les pièces qui ont des bords droits, mais peuvent être adaptés pour celles aux bords arrondis également.

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 à l'usineur de charger la pièce depuis 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 la coupe à haute vitesse et facilitent le positionnement de la pièce lors de la réalisation de pièces en série. C'est un moyen efficace de fabriquer des pièces CNC de grand volume. On peut aussi mettre plusieurs étaux sur la machine CNC pour faire différentes pièces en une fois.

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

Serre-joints

Il existe plusieurs types de serre-joints qui peuvent être utilisés pour le bridage pendant l'usinage CNC. Ils comprennent les serre-joints combinés, les pinces et les serre-joints en C.

Le serre-joint combiné ou « serre-joint modulaire » se compose d'une série de composants aux designs standardisés, aux fonctions, spécifications et tailles différentes. Ces serre-joints de machine-outil peuvent être assemblés un peu comme des blocs de construction, conformément aux exigences de traitement. De par sa nature, le serre-joint combiné est très efficace en termes de temps pour la conception et la fabrication, et convient donc aux cycles de production de petites séries. Le serre-joint combiné présente également les avantages d'une haute précision de positionnement, d'une grande flexibilité de serrage, d'une réutilisation, d'économies d'énergie et de matériaux, ainsi que d'un faible coût d'utilisation. Il convient bien aux petites séries de production nécessitant des formes légèrement complexes.

Un autre avantage des serre-joints est leur capacité à améliorer les composants spécifiques et à les remplacer en fonction des exigences spécifiques de la pièce. Par exemple, l'utilisation de pinces plates de précision combinées peut offrir plus de polyvalence, une standardisation plus élevée, une utilisation plus facile et un serrage plus fiable. Ce type de pince plate de précision a l'avantage d'une installation et d'un serrage rapides et faciles. Il peut raccourcir le temps de préparation de la production et améliorer l'efficacité de la production en petites séries.

Des serre-joints plus simples comme les serre-joints en C se trouvent facilement dans les quincailleries. Ils sont bon marché et faciles à utiliser mais leur simplicité peut avoir des inconvénients. Le fait de serrer le matériau sur 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, la découpe de pièces hors du matériau peut être délicate, nécessitant plusieurs serre-joints et probablement d'autres moyens de fixation. Pour des projets plus lourds, différents types de serre-joints sont préférables pour faciliter le flux de travail.

D'autres façons d'améliorer ces serre-joints incluent l'utilisation d'une base de serre-joint lisse ou de matériaux magnétiques spéciaux. Ce dernier est utilisé pour les serre-joints à maintien électromagnétique permanent, qui peuvent être utiles pour améliorer l'efficacité d'usinage des machines-outils CNC et des centres d'usinage. Les composants de positionnement et les éléments de serrage des serre-joints conventionnels peuvent prendre beaucoup de place, mais comme les serre-joints électromagnétiques permanents utilisent les forces magnétiques inhérentes au matériau, ils n'ont pas ces composants encombrants. Cela peut éviter bien des tracas pour diverses opérations d'usinage et minimiser les pièces obstructives qui pourraient gêner la machine-outil. Cependant, il faut veiller à ce que la force d'aspiration de l'aimant soit suffisante pour résister à la force de coupe.

Les serre-joints hydrauliques et pneumatiques utilisent des sources d'énergie supplémentaires pour positionner, soutenir et comprimer correctement la pièce via des composants hydrauliques ou pneumatiques. En conséquence, ils peuvent déterminer avec précision et rapidité la position mutuelle, ajustant la pièce pour les machines-outils et les outils de coupe. Ils peuvent également apporter d'autres avantages tels qu'une structure compacte, le serrage multi-postes, la coupe lourde à grande vitesse et les contrôles automatiques, qui accélèrent tous le traitement des matériaux. Cela leur donne cette utilité supplémentaire qui les rend idéaux 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 depuis le haut. Les tables à vide sont souvent la meilleure solution pour le travail de tôles planes effectué sur les routeurs CNC.

Ces tables peuvent être très précises, flexibles et efficaces. Elles s'adaptent à une large gamme de matériaux, et sont particulièrement utiles pour les matériaux qui ne sont pas serrables (tels que les composites haute technologie ou les matériaux synthétiques avancés). Elles peuvent également minimiser les obstructions d'une manière que les serre-joints et autres solutions ne peuvent pas, tout en rendant la configuration et le changement de série bien plus efficaces.

Les tables à vide ont leurs inconvénients, cependant. Une table à vide est idéale pour les pièces planes de matériau, car les pièces aux géométries différentes nécessitent une préparation supplémentaire. Certaines petites pièces peuvent également ne pas avoir assez de surface pour que le vide les maintienne, bien que des types plus avancés de tables à vide avec une traction descendante plus uniforme ou ciblée puissent gérer ces articles.

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 qu'aux pièces simples et planes.

Tables magnétiques

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

La plupart des tables magnétiques sont électromagnétiques, donc la force magnétique peut être arrêtée lorsque l'usinage est terminé. Elles permettent des configurations rapides et, comme il n'y a pas de serre-joints physiques ni d'autres dispositifs requis, elles permettent un excellent accès à l'outil de coupe. Elles conviennent à l'usinage léger ou lourd, bien qu'elles ne puissent pas être utilisées sur des pièces non magnétiques comme celles en aluminium.

Avantages : Les tables magnétiques permettent un accès total à la coupe et peuvent être configurées rapidement. Elles sont également très sûres et sécurisées.

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

Montages personnalisés

Lors de l'usinage de pièces de grand volume, les méthodes de bridage standard peuvent ne pas suffire. Si c'est le cas, il peut être judicieux de fabriquer des montages personnalisés pour usiner les pièces CNC. Gagner quelques secondes peut faire une grande différence pendant la production de masse.

Les montages peuvent guider la trajectoire d'outil et améliorer considérablement la qualité du produit, mais ils ne sont nécessaires que lorsque une stabilité absolue est requise. La pièce est généralement glissée ou déposée dans le montage et maintenue en place avec un ou deux serre-joints rapides.

Il y a des avantages distincts à produire des montages personnalisés pour le bridage, et ils peuvent être faits de différentes manières. Les montages qui nécessitent une grande rigidité et des tolérances géométriques serrées peuvent être mieux réalisés par usinage CNC, tandis qu'un montage conçu pour s'adapter à une pièce courbe peut être plus facile à produire via l'impression 3D FDM ou SLS.

Avantages : Les montages personnalisés peuvent être adaptés pour des pièces très grandes ou irrégulières, réduisant les temps de configuration et garantissant la stabilité.

Inconvénients : Allonge les délais et augmente les dépenses. Les montages ne conviendront pas à d'autres pièces courantes.

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