Que sont les gabarits et les fixations ?

Pour ceux qui s'adonnent à la fabrication ou au prototypage, les termes « gabarit » et « fixation » apparaissent fréquemment, en particulier lorsqu'il s'agit d'usinage - un processus de fabrication soustractif pour les pièces en plastique et en métal. Mais qu'est-ce que sont gabarits et fixations, à quoi servent les gabarits et les fixations utilisés , et pourquoi les gabarits et les montages sont-ils si importants ?

Bien que souvent regroupés, ces deux outils jouent des fonctions différentes dans le processus de fabrication et sont souvent utilisés avec des équipements de fabrication différents. Ils aident tous les deux à produire des pièces plus précises et reproductibles, et les deux peuvent être fabriqués à l'aide de quelques techniques de fabrication différentes, mais les gabarits et les montages restent fondamentalement différents.

Cet article servira d'introduction à tous ceux qui ont besoin d'explications sur les gabarits et les fixations. Il examinera les principales différences entre les gabarits et les appareils , ainsi que leurs principales applications et comment ils peuvent être fabriqués .

Que sont les gabarits et les fixations ?

Avant d'entrer dans les attributs spécifiques des gabarits et des appareils, nous devrions prendre du recul et poser la question plus large de quel type d'objet gabarits et accessoires sont.

Nous pouvons considérer ces deux éléments comme des outils ou des pièces d'outillage :outils utilisés dans la fabrication de nouvelles pièces qui sont distincts des machines de fabrication (par exemple, machine CNC, imprimante 3D) et des pièces en cours de fabrication. (D'autres exemples d'outillage incluent des dispositifs de formation de matériaux tels que des moules et des matrices, et des outils de coupe tels que des forets.)

Plus précisément, les gabarits et les montages - mais surtout les montages - peuvent être considérés comme des serrages dispositifs :éléments utilisés pour maintenir une pièce (la pièce en cours de fabrication) stable et sécurisée pendant la fabrication.

Qu'est-ce qu'un gabarit ?

Nous allons commencer notre explication des gabarits et des montages avec des gabarits. En bref, un gabarit est un outil utilisé pour contrôler ou guider le mouvement d'un outil de coupe comme une perceuse (et parfois pour tenir simultanément la pièce).

Alors pourquoi les fabricants utilisent-ils des jigs ? En introduisant un outil qui guide avec précision le mouvement d'un outil de coupe, un fabricant peut, par exemple, garantir la répétabilité :s'assurer que la même découpe est réalisée exactement au même endroit sur plusieurs doublons d'une pièce. Le même gabarit peut être utilisé plusieurs fois, ce qui donne le même résultat à chaque utilisation.

Étant donné que leur but est principalement de guider et de diriger les outils de coupe, les gabarits sont le plus souvent utilisés pour le travail manuel , c'est-à-dire l'usinage et le perçage manuels. (Les machines CNC dépendent moins des gabarits, car elles sont conçues pour fournir une précision au micron sans assistance ; leurs outils de coupe sont "guidés" par des instructions informatiques.)

Types de gabarit :

• Gabarit de gabarit :Un gabarit simple qui peut être monté sur la pièce, il a des trous à travers lesquels un outil de coupe (par exemple une perceuse) peut être guidé.
• Gabarit de plaque :semblable à un gabarit de gabarit, mais avec des douilles de forage au lieu de simples trous.
• Gabarit d'équerre :utilisé pour caler la pièce à usiner à un angle afin de faciliter le perçage, par ex. trous diagonaux.
• Jig de feuille :un gabarit avec une feuille articulée qui peut être ouverte et fermée pour un chargement ou un déchargement plus rapide.
• Jig de diamètre :utilisé pour permettre le perçage de pièces arrondies qui ne peuvent pas être facilement fixées dans d'autres types de gabarit.

Qu'est-ce qu'un luminaire ?

Les luminaires ont quelques caractéristiques en commun avec les gabarits, mais leur objectif est essentiellement différent. La seule fonction d'un appareil est de maintenir une pièce stable et sécurisée pendant la fabrication ; un montage est donc un dispositif de serrage au sens le plus vrai.

Les luminaires peuvent remplir plusieurs fonctions. En gardant une pièce entièrement sécurisée, ils garantissent la précision et répétabilité . Ils peuvent également être ajustés pour maintenir une pièce à un angle spécifique , permettant des opérations de coupe dans une gamme de directions. Les fixations minimisent également les erreurs et garantissent la sécurité des travailleurs en empêchant la pièce d'être projetée accidentellement de la table de travail. Comme les gabarits, les montages sont souvent utilisés dans les opérations d'usinage.

Vous êtes susceptible de voir des appareils utilisés sur des centres d'usinage CNC et d'autres appareils automatisés matériel de fabrication. Les machines CNC peuvent diriger leurs outils de coupe sans utiliser de gabarits, mais elles ne fonctionneront pas correctement si la pièce ne peut pas être maintenue en sécurité.

Alors que les gabarits sont généralement maintenus en place avec des fixations ou même maintenus manuellement par l'opérateur de la machine, les fixations ont une variété d'options de serrage , y compris les systèmes hydrauliques, pneumatiques et à vide pour appliquer la force requise.

Types de luminaire :

• Module de tournage :généralement montés sur la broche de la machine ou sur une plaque frontale, les montages de tournage sont utiles pour les pièces plus complexes fabriquées au tour.
• Module de fraisage :généralement fixés à la table de travail avec des attaches, ces accessoires permettent une variété d'opérations de fraisage.
• Module de perçage :composé d'un trou et d'une douille, les accessoires de perçage sont parfois utilisés à la place (ou en plus) des gabarits.
• Support de meulage :utilisé pour soutenir une pièce pendant les opérations de meulage.

La différence entre gabarits et fixations

Les gabarits et les fixations sont-ils la même chose ? Non, ils ne le sont pas :bien que les deux soient des types d'outils utilisés dans la fabrication, et bien qu'ils partagent certains des mêmes traits, ce sont des objets distincts.

La principale différence entre un gabarit et un gabarit est qu'un gabarit joue un certain rôle dans le contrôle de la position ou du mouvement d'un autre outil, généralement un outil de coupe, tandis qu'un gabarit concerne la position de la pièce (la pièce de matériau étant transformée en une nouvelle pièce).

Un gabarit remplit parfois deux rôles, contrôlant à la fois la position de la pièce et d'un autre outil, tandis qu'un gabarit en remplit un.

En pratique, cela signifie que les gabarits et les montages sont souvent utilisés dans différentes situations. Les applications des gabarits se trouvent souvent dans le travail manuel, où les humains ont besoin d'aide pour déplacer un outil de coupe au point exact requis (pour s'assurer qu'une perceuse fait un trou exactement au bon endroit, par exemple). D'autre part, les applications des montages se trouvent à la fois dans le travail manuel et automatisé :les outils de coupe n'ont pas toujours besoin d'être guidés, mais une pièce doit toujours être sécurisée pour garantir précision et sécurité.

Les autres différences entre les gabarits et les fixations incluent :

• Les gabarits sont souvent assez légers, tandis que les fixations doivent être suffisamment lourdes pour assurer la stabilité
• Les gabarits peuvent être maintenus en place manuellement, tandis que les fixations sont fixées mécaniquement à la table
• Les gabarits peuvent nécessiter une conception plus complexe, tandis que les fixations sont généralement plus simples

Avantages des gabarits et des fixations

L'utilisation de gabarits et de montages pendant la fabrication peut entraîner des avantages significatifs en termes de production et de qualité des pièces. Les principaux avantages incluent :

• Taux de production accru
• Élimine le besoin de mesure et d'alignement manuels
• Cohérence et précision sur plusieurs parties
• Réduction de la dépendance aux compétences manuelles du machiniste
• Réduction de la dépendance aux mesures de contrôle qualité post-fabrication
• Amélioration de la sécurité des travailleurs
• Permet au machiniste d'ajuster les avances et les vitesses pour une production plus rapide

Composants de gabarits et de fixations

Les gabarits et les montages peuvent ressembler à de simples outils, mais ils sont généralement constitués de plusieurs sections. Ces rubriques sont :

Corps  :La majeure partie d'un gabarit ou d'un appareil est son corps, généralement une pièce solide en métal suffisamment solide pour résister à des forces importantes.

Dispositifs de serrage :Les dispositifs de serrage d'un gabarit ou d'un montage sont utilisés pour maintenir une pièce en place et résister aux forces de coupe.

Localiser des appareils :Généralement fabriqués en acier trempé, des dispositifs de positionnement tels que des goupilles sont utilisés pour placer le gabarit ou l'accessoire au bon endroit.

Douilles :Généralement en acier à outils, des bagues sont utilisées dans certains gabarits pour guider la machine-outil dans son fonctionnement.

Comment fabriquer des gabarits et des montages

Il existe différentes options pour la fabrication de gabarits et de montages. Alors que l'usinage CNC a été la méthode dominante pendant un certain temps, l'impression 3D est maintenant une alternative viable.

Bien que les matériaux de gabarit et de montage sont généralement en métal - plus précisément des aciers tels que les aciers au carbone, les aciers doux et les aciers pour matrices - il est également viable de fabriquer des gabarits et des accessoires en plastique si de faibles forces de serrage sont nécessaires. Le nylon est un plastique couramment utilisé dans la production de gabarits et de fixations.

Considérations de conception

• Les gabarits et les fixations doivent être infaillibles pour éviter les égarements
• Le coût de production devrait être inférieur aux économies prévues
• Les points de localisation doivent être clairs (et idéalement ajustables) pour minimiser le temps d'inactivité
• Les dispositifs de serrage ne doivent pas être compliqués
• Les gabarits et les fixations doivent être suffisamment robustes pour être utilisés mais suffisamment légers pour une manipulation facile
• Les outils doivent avoir un dégagement suffisant
• Il doit y avoir un espace suffisant pour le dégagement des copeaux

Gabarits et montages d'usinage CNC

Idéal pour :gabarits et fixations en acier robustes, géométries simples

À l'heure actuelle, l'usinage CNC est la méthode dominante pour la fabrication de gabarits et de montages. En effet, l'usinage CNC est rentable pour les petites quantités (et les gabarits et les fixations ont tendance à être fabriqués sur mesure pour des pièces spécifiques).

Les gabarits et les montages usinés CNC sont idéaux lorsque les gabarits et les montages doivent être robustes mais pas particulièrement complexes en termes de géométrie. La plupart des gabarits et accessoires en acier sont usinés CNC.

Gabarits et montages d'impression 3D

Idéal pour :les gabarits et fixations rapides et en plastique, les géométries complexes

L'impression 3D ou la fabrication additive est une alternative à l'usinage CNC pour la fabrication rapide de gabarits et de fixations. Comme les machines CNC, les imprimantes 3D sont efficaces pour fabriquer des pièces uniques.

Les gabarits et les fixations imprimés en 3D peuvent avoir des géométries plus complexes que celles usinées, et l'impression 3D peut être une option plus abordable pour les gabarits et les fixations en plastique (via SLS, par exemple). Dans la plupart des cas, cependant, les gabarits et les montages usinés ont une résistance supérieure.