Comprendre et contourner les tolérances d'usinage CNC

S'il y a une chose pour laquelle l'usinage CNC est connu, c'est sa précision et sa précision. Cependant, comme tout autre processus, il peut également y avoir des variations dans les dimensions des pièces produites. Des facteurs tels que le matériau utilisé, l'alignement de la broche, la précision de l'outillage, la rigidité de maintien de la pièce, l'utilisation du liquide de refroidissement et la complexité de la forme affectent considérablement la précision dimensionnelle lors de l'usinage.

Acceptant la variabilité des dimensions produites, les ingénieurs et les concepteurs définissent des tolérances d'usinage CNC spécifiques pour les pièces pendant le processus de conception afin d'éviter de nuire à la fonctionnalité et à la qualité du produit final. Lisez la suite pour en savoir plus sur les tolérances d'usinage, pourquoi nous en avons besoin et comment obtenir une pièce CNC précise et précise.

Pourquoi devons-nous respecter les tolérances d'usinage CNC ?

Les tolérances d'usinage CNC sont les limites fixées pour déterminer si une pièce est acceptable ou considérée comme un rebut. Fondamentalement, cela donne une idée de la marge d'erreur dont vous disposez lors de l'usinage d'une pièce. Pourquoi est-ce si important ?

● Contrôle des coûts

Bien sûr, l'essence de faire des affaires est de minimiser les coûts autant que possible tout en maintenant la qualité nécessaire pour les pièces. En règle générale, plus la tolérance que vous définissez est stricte, plus elle coûte cher. Les pièces avec une tolérance d'usinage très serrée nécessitent des processus supplémentaires comme la rectification ou la superfinition. Pour une tolérance moins stricte, une pièce peut être finie uniquement par les processus d'usinage de base. Qu'est-ce que la tolérance a à voir avec le coût ?

La définition de vos tolérances permet d'éviter les dépassements de coûts d'usinage d'une pièce. Seules les zones critiques de la pièce sont étiquetées avec des tolérances serrées. Cela réduit le coût des composants produits en établissant quelles caractéristiques comptent et lesquelles ne comptent pas.

● Interchangeabilité/ répétabilité des pièces

La plupart des pièces fabriquées par usinage, d'une manière ou d'une autre, s'interfaceront avec d'autres composants usinés à des fins d'assemblage ou à d'autres fins. L'interchangeabilité est très critique pour la fabrication de pièces à grand volume. Il permet aux composants de s'adapter à n'importe quel assemblage du même type.
Les exemples les plus simples sont les pièces d'accouplement. Un arbre est contrôlé, il doit donc toujours s'adapter à la pièce d'accouplement, compte tenu des variations de dimension. Il en va de même pour la manche.

● Interchangeabilité/ répétabilité des pièces

La plupart des pièces fabriquées par usinage, d'une manière ou d'une autre, s'interfaceront avec d'autres composants usinés à des fins d'assemblage ou à d'autres fins. L'interchangeabilité est très critique pour la fabrication de pièces à grand volume. Il permet aux composants de s'adapter à n'importe quel assemblage du même type.
Les exemples les plus simples sont les pièces d'accouplement. Un arbre est contrôlé, il doit donc toujours s'adapter à la pièce d'accouplement, compte tenu des variations de dimension. Il en va de même pour la manche.

● Maintenir la fonctionnalité des pièces

Les pièces usinées sont contrôlées par des tolérances car certaines caractéristiques d'une pièce sont vitales pour sa fonctionnalité. Dans de nombreuses applications de montage où l'emplacement et les tailles sont critiques, toute variation qui n'est pas dans les tolérances rendra un montage défectueux et inutilisable.

Quels sont les types de tolérances utilisées dans un atelier d'usinage ?

Les tolérances dans les dessins de fabrication sont exprimées différemment, selon la fonction contrôlée et l'intention de conception de l'ingénieur. Vous trouverez ci-dessous les types de tolérances d'usinage les plus courants utilisés dans l'industrie :

Tolérances unilatérales

Ce type de tolérance n'autorise qu'une seule variation directionnelle, donc unilatérale. Travaillons sur un exemple simple. Étant donné un arbre qui doit s'adapter au diamètre interne d'un manchon. Le diamètre de l'arbre ne doit pas dépasser le diamètre intérieur du manchon. Par conséquent, lors de l'application d'une tolérance unilatérale sur l'arbre, vous la contrôlez en n'autorisant qu'une variation négative par rapport à la taille nominale (par exemple, étant donné que le diamètre de l'arbre est de 1 000 po, l'application d'une tolérance unilatérale ressemblera à ceci :1.000 +0/-.005 po). Les tolérances unilatérales sont couramment utilisées dans les composants comportant des pièces d'accouplement.

Tolérances bilatérales

Contrairement à la tolérance unilatérale, les tolérances bilatérales autorisent des variations positives et négatives par rapport à la taille nominale. L'application d'une tolérance bilatérale sur une dimension de 1.000" ressemblerait à ceci :1.000 +/- .005. Ce type permet une répartition égale de la variation autorisée pour la pièce. Les tolérances bilatérales sont couramment utilisées, mais sans s'y limiter, pour indiquer les dimensions externes.

Limiter les tolérances

La tolérance limite est exprimée sous la forme d'une plage de la dimension minimale et de la dimension maximale autorisée. La dimension de la pièce fabriquée doit se situer entre ces valeurs. Les tolérances limites dans les dessins de fabrication ressembleront à celles-ci :0,995-1,005 po.

Tolérances générales/standard

Ce sont les normes établies pour les composants les plus courants de l'industrie, tels que les tailles de filetage, les tailles de goupilles, les tuyaux, les barres d'acier et bien d'autres. Les tolérances générales sont généralement réglementées par diverses normes régissant des associations telles que ASME, AISI, ISO et bien d'autres. Le contrôle et les dimensions spécifiques pour ces tolérances sont généralement répertoriés dans des références de tableau.

Voici quelques exemples :
● Appeler les filetages comme grossiers, fins, extra-fins (UNC, UNF, UNEF)
● Appeler les dimensions de l'arbre et du trou pour s'adapter aux tolérances telles que H7/g6, G7/h6 , H8/g6 (en termes simples :ajustement coulissant, ajustement serré, ajustement serré, ajustement forcé, ajustement libre)

Dimensionnement géométrique et tolérancement (GD&T)

Ce type de tolérancement utilise des cadres de contrôle de fonction pour décrire des tolérances dimensionnelles et de forme spécifiques. Cela ouvre la voie à une description plus claire du contrôle des caractéristiques des pièces CNC, y compris la planéité, la rectitude, le faux-rond, la perpendicularité et les légendes de position. GD&T est très utile aux concepteurs pour spécifier leurs tolérances d'usinage CNC requises.

De quoi devons-nous tenir compte lorsque nous traitons des tolérances ?

1. Trouvez le bon partenaire d'installation d'usinage

Si vous avez une pièce que vous cherchez à sous-traiter, vous devriez rechercher une installation d'usinage fiable et établie pour être votre partenaire. Tous les fournisseurs de services d'usinage CNC n'ont pas la capacité de fournir des pièces extrêmement précises et exactes avec des tolérances serrées. Les installations les plus expérimentées et les équipements haut de gamme sont avantagées pour cela.

2. Maintenir l'exactitude des détenteurs de travaux

Les porte-pièces jouent un rôle important dans le respect des tolérances d'usinage CNC. Ceux-ci sont responsables du maintien de la pièce en place pendant son usinage et servent de points de référence concernant les emplacements.

3. Utilisez des outils de coupe performants

Les outils de coupe sont l'une des raisons des variations dimensionnelles d'une pièce à usiner. Cela peut être causé par une mauvaise utilisation de l'outil de coupe, une déviation de l'outil et un bord de coupe émoussé. La déviation de l'outil se produit généralement sur des éléments longs tels que des trous profonds et de longs arbres. De plus, des outils de coupe émoussés placent vos pièces dans une position indésirable et menacent la précision de vos broches.

4. Matériel utilisé

La précision des dimensions peut être difficile à atteindre pour certains matériaux et peut être facile pour certains. Notez que les matériaux se comportent différemment lorsqu'ils sont exposés à l'environnement d'usinage.

Conclusion

• Les tolérances d'usinage CNC sont un aspect important pour garantir la qualité et la fonctionnalité des pièces produites en fixant des limites dans la mesure où les variations dimensionnelles sont autorisées.
• L'application de tolérances dans la fabrication de pièces détachées est importante pour contrôler le coût, garantir leur interchangeabilité et maintenir la fonctionnalité.
• Les types de tolérances d'usinage les plus courants sont la tolérance unilatérale, la tolérance bilatérale, la tolérance limite, la tolérance générale et GD&T.
• Il est également essentiel de prendre en compte certains facteurs lorsque vous travaillez avec des tolérances. Ces facteurs incluent les porte-pièces, le matériau, les performances de l'outillage et la sélection de l'installation d'usinage préférée.