Atteindre des tolérances serrées en usinage CNC : un processus éprouvé sur 10 ans

Avec plus de 10 ans dans le métier de la fabrication rapide, 3ERP a accumulé une riche expérience dans l'usinage CNC de pièces pour le prototypage et la production de masse.

Dans cet article, nous expliquons comment nous pouvons atteindre des tolérances serrées sur les pièces usinées CNC.

Nous espérons que ce sera utile pour les ateliers d'usinage CNC et tous ceux qui pourraient être curieux de savoir comment ces choses fonctionnent.

1. Trouver le bon lieu de travail

Quand on cherche un atelier, on ne peut pas se concentrer seulement sur le quartier ; il faut aussi considérer à quel étage on sera. Dans notre expérience, le rez-de-chaussée est la seule option. J'ai visité beaucoup d'ateliers CNC situés au deuxième étage, troisième étage ou même plus haut — généralement parce que c'est moins cher à louer. Mais les vibrations supplémentaires sur ces niveaux peuvent causer beaucoup de problèmes. Quand les machines CNC tournent, vous pouvez sentir cette vibration, et il est virtuellement impossible de faire des pièces CNC de précision dans un atelier qui tremble.

Notre atelier d'usinage CNC

2. Contrôler la température de l'atelier

La température de l'atelier est un autre facteur très important lors de la fabrication de pièces précises. Entre le jour et la nuit, les températures dans l'atelier peuvent varier de plus de 10 degrés Celsius, et vous ne pouvez pas vous attendre à une tolérance cohérente quand il y a une telle variation significative. C'est pourquoi nous avons installé la climatisation dans l'atelier. Plus de 90% des entreprises en Chine n'ont pas de climatisation dans leur atelier pour stabiliser les températures, même si ça peut atteindre 40 degrés pendant l'été. Le personnel aura évidemment du mal à se concentrer et rester calme dans un tel environnement, et ils finiront par faire des erreurs.

3. Utiliser des machines CNC de qualité

La tolérance de la machine est l'un des facteurs les plus importants pour assurer la qualité des pièces. Si la tolérance de la machine est de +/-0,02 mm, comment pouvez-vous garantir +/-0,01 mm de tolérance ? Bien que le savoir-faire humain joue un grand rôle dans la fabrication de pièces usinées de précision, il est vrai qu'un ouvrier n'est bon que par ses outils, donc nous sommes toujours heureux d'investir dans nos centres d'usinage. Cela dit, les centres d'usinage les plus élaborés et polyvalents ne sont pas toujours les plus précis.

4. Équilibrer les porte-outils

Il y a beaucoup de porte-outils disponibles sur le marché, avec des prix allant de 30 à 500 USD, et l'équilibre dynamique du porte-outil est très important pour un usinage précis. Le déséquilibre peut être causé par un mauvais alignement, un design de rotor asymétrique, des erreurs de concentricité et d'autres facteurs, et peut mener à des pièces moins précises. En général, les porte-outils fortement déséquilibrés devraient être équilibrés en utilisant un service d'équilibrage professionnel, mais certains porteurs sont conçus pour un ajustement facile via l'ajout de bagues lestées qui peuvent compenser le déséquilibre. D'après nos tests précédents, un porte-outil de basse qualité pourrait causer 0,02 mm ou plus de gigue, tandis que la valeur maximale d'un bon est sous 0,005 mm. Nous recommandons d'utiliser des porte-outils à rétraction thermique de MST ou Haimer.

Porte-outil à rétraction thermique de précision

5. Utiliser des outils de coupe affûtés (et corrects)

La qualité et l'affûtage des outils de coupe jouent un grand rôle dans l'atteinte de tolérances serrées. Les outils émoussés ne drainent pas seulement votre machine d'énergie, ils vous empêchent aussi d'atteindre la précision et l'exactitude, puisque le bout émoussé de l'outil de coupe a un rayon plus large qu'une pointe affûtée. Les coupes peu profondes sont aussi difficiles à réaliser, puisque l'outil émoussé peut ne pas attraper la surface de la pièce pendant un passage, rebondissant simplement dessus. Lors de l'usinage de matériaux avec un point de fusion bas, les outils émoussés peuvent aussi causer des déformations de surface dues à l'accumulation de chaleur. Nous prenons soin de maintenir un bon état d'outil, et nous avons aussi de l'expertise dans la sélection d'outils : après tout, vous ne pouvez pas atteindre des tolérances serrées sur des détails fins avec une fraise à ébaucher. En savoir plus sur les outils de coupe

6. Utiliser de bons fournisseurs de matériaux

Il est plus facile d'atteindre une tolérance serrée sur un matériau usinable comme un alliage d'aluminium, mais différents fournisseurs de matériaux peuvent fournir des versions très différentes du même grade de métal. Beaucoup de fournisseurs fournissent des certifications avec leurs matériaux, montrant que des échantillons du métal ont passé un test prouvant leur composition, mais les certifications ne racontent que la moitié de l'histoire. Par exemple, une barre d'aluminium 6082 avec un ratio parfait de silicium, magnésium et manganèse peut encore produire des résultats horribles si elle a été soumise à un traitement thermique inadéquat. Nous avons construit des relations avec un groupe fiable de fournisseurs au fil du temps, mais trouver de tels fournisseurs implique naturellement des essais et erreurs.

7. Déployer un système d'inspection sur machine

L'inspection des pièces finies est une partie importante du contrôle qualité, mais une meilleure façon de garantir des tolérances serrées est d'utiliser un système d'inspection sur machine, consistant en une petite sonde qui vérifie la précision d'usinage pendant un travail. Nous utilisons des systèmes d'inspection Renishaw haut de gamme sur plusieurs de nos machines CNC, et ces systèmes peuvent mesurer avec précision les dimensions des pièces pendant l'usinage en plus de fournir une correction d'offset automatique.

8. Autres considérations

• Système d'exploitation d'atelier : L'utilisation d'un système de gestion d'atelier centralisé signifie que vous ne serez pas pressé sur les travaux, vous permettant d'usiner avec soin et précision.
• Ingénieurs expérimentés : Les ingénieurs expérimentés savent comment modifier les designs pour un usinage simple et précis qui produira de meilleurs résultats. Les ingénieurs expérimentés savent quelle est la meilleure façon de faire une pièce dès qu'ils ont le fichier CAO et la tolérance requise. Premièrement, nous décidons comment maintenir la pièce. (Lisez plus sur les différentes façons de maintenir les pièces.) Ensuite, nous créons les trajectoires d'outils. Un ingénieur expérimenté considérera à la fois l'efficacité et la tolérance. Par exemple, certains ingénieurs peuvent passer des heures à faire une pièce, tandis que quelqu'un pourrait faire la même pièce en une heure en optimisant les trajectoires d'outils.
• Opérateurs bien formés : Les opérateurs de machine qualifiés savent comment sélectionner les outils de coupe, programmer les machines et effectuer les opérations d'usinage manuel et de tournage. Ils savent aussi comment identifier la qualité des outils de coupe et changer les paramètres si nécessaire. Tout aussi important, un bon opérateur sait comment protéger les pièces pendant et après l'usinage.
• Logiciel de programmation : Le matériel haut de gamme ne fonctionnera pas au mieux de ses capacités si le G-code est bâclé et les trajectoires d'outils inefficaces. Nous utilisons HyperMill et SurfaceMill pour la programmation.
• Un service de contrôle qualité fort : Un bon contrôle qualité n'améliorera pas automatiquement les tolérances, mais il s'assurera que les pièces en dehors de la tolérance acceptable ne sont pas envoyées au client par erreur.
• Communication : Une bonne communication avec le client et entre le personnel mène à de meilleurs résultats à l'atelier. Il est important que le service de production comprenne exactement ce dont le client a besoin — et communique les possibilités réelles au client.

3ERP propose des pièces d'usinage CNC en plastique et métal. En savoir plus sur nos services d'usinage, et contactez notre équipe pour une revue de projet gratuite.