8 facteurs critiques à considérer lors de la sélection de l'outillage CNC

De quoi avez-vous besoin de l'outillage CNC ?

• Précision (bien sûr) — L'ultime critère de chaque projet d'usinage CNC, la précision nécessite plus que les bonnes capacités
• Rigidité fiable — Un outil doit maintenir sa forme, rester stable et résister à la flexion ou aux vibrations pendant les opérations de coupe
• Durabilité solide — Obtenir une valeur à long terme d'un outil est une mesure de contrôle des coûts qui affecte le résultat net, faisant de la durabilité un indicateur clé de performance important
• Installation/ajustement facile — Pouvoir changer et ajuster facilement l'outillage n'est pas seulement efficace, cela améliore la vie de l'opérateur CNC

Comment vous voulez qu'un outil performe est simple. Ce qui est difficile pour de nombreux ingénieurs d'ateliers d'usinage CNC est de sélectionner le bon outil pour s'assurer que le travail est bien fait.

De la liste ci-dessus, la performance de l'outil est vitale, mais ce n'est pas la seule chose à considérer. L'expérience de votre atelier d'usinage CNC joue un rôle. Et le coût est aussi un gros facteur, que nous aborderons ci-dessous.

Lors de la sélection de l'outillage CNC, les ingénieurs devraient considérer :

1. Matériau et caractéristiques de la pièce
2. Volume de production
3. Possibilités de combinaison
4. Capacité de la machine
5. Matériau de l'outil
6. Sélection du fabricant d'outils
7. Planification
8. Expérience de l'atelier

1. Matériau et caractéristiques de la pièce

Le matériau de la pièce guide la sélection de l'outil. Par exemple, un atelier peut principalement usiner de l'aluminium, de la fonte ductile et des fontes grises (ce qui décrit Stecker Machine), donc il y a probablement des outils de coupe pour métaux CNC favoris pour chaque matériau. Les ingénieurs choisissent d'abord l'outillage standardisé prouvé, aidant à réduire le risque, l'inventaire et les coûts.

L'outillage CNC — forets, fraises, tarauds — est requis pour usiner différentes caractéristiques, et il y a de l'outillage standard pour chaque type d'outil et matériau. En utilisant encore Stecker comme exemple, nous avons trois fraises à épaulement carré 90° standard différentes, une chacune pour usiner l'aluminium, la fonte ductile et la fonte grise. De ces matériaux, l'aluminium a la meilleure usinabilité, donc l'outillage pour aluminium a des spécifications de pieds de surface par minute (SFM) plus élevées, donc ils peuvent tourner plus vite.

2. Volume de production

Les outils de coupe haut de gamme spécialisés sont généralement sélectionnés pour les projets à haut volume, tandis que les travaux à faible volume utilisent de l'outillage de niveau économique. Cela se résume à l'économie d'échelle, le coût de l'outillage haut de gamme, spécifique à une caractéristique, étant justifié par la grande quantité de pièces à fabriquer par cet outil.

Comme beaucoup de fabrication, l'usinage CNC est une entreprise axée sur la production, les centres d'usinage jouant un grand rôle dans l'efficacité d'un atelier d'usinage.

3. Possibilités de combinaison

Les outils multi-caractéristiques peuvent être d'énormes économiseurs de coûts et de main-d'œuvre en usinage CNC. Si plusieurs tâches — trois ou quatre ou plus — peuvent être complétées par un seul outil, cela accélère le temps de cycle tout en réduisant le temps nécessaire pour changer l'outillage.

Par exemple, lorsqu'il est correctement conçu, un outil combiné à plaquettes peut percer et chanfreiner éventuellement de trois façons différentes, faisant le travail en une passe avec un outil, au lieu de six outils (et six passes). Oui, cet outil multi-caractéristiques personnalisé peut coûter plus de 3 000 $, mais les économies s'additionnent rapidement pour compenser les coûts, surtout sur un projet à haut volume.

4. Capacité de la machine

La plupart des outillages CNC peuvent être utilisés dans la plupart des machines CNC. Cela ne signifie pas toujours que ces machines sont les plus efficaces, cependant. Les ingénieurs et opérateurs savent qu'une machine à plus grande puissance — avec un cône plus grand — offre des opportunités d'utiliser des outils combinés (mentionnés ci-dessus) qui peuvent effectuer de nombreuses fonctions.

Alors que les grosses pièces moulées nécessitent l'aide de palans pour les déplacer, les pièces plus petites n'ont pas ce défi. En fait, il peut y avoir des opportunités d'efficacité accrue en concevant un dispositif qui peut faire tourner deux ou trois petites pièces en même temps sur une machine plus grande. C'est un exemple de quand grande machine = grande pièce moulée ne tient pas nécessairement.

Trouver la meilleure efficacité concerne surtout la sélection du bon outil pour correspondre aux besoins du projet et à la capacité et disponibilité de la machine pour le faire tourner. Si une machine peut faire tourner plusieurs pièces en même temps et que l'opérateur change trois au lieu d'un, c'est une évidence.

Faire tourner plusieurs pièces sur une palette économise du temps en réduisant le nombre de changements de palette et d'outils par pièce. Par exemple, faire tourner trois pièces simultanément, comparé à une, économise 1/3 du temps de changement d'outil et de palette par pièce, plus cela augmente les mouvements rapides entre les trois pièces dans le centre d'usinage.

5. Matériau de l'outil

Le même outil de coupe peut être fait de nombreux matériaux différents, certains plus durables (et chers) que d'autres.

Le carbure massif est fiable, pourtant les outils à pointe PCD atteignent une durabilité encore plus élevée. Le PCD, ou diamant polycristallin, est l'outil de coupe moderne le plus dur fait par frittage de particules de diamant avec un liant métallique.

Un outil de perçage à pointe PCD a environ 4 fois la durée de vie d'un outil en carbure massif (2 500 pièces versus 10 000) et peut tourner 25 % plus vite, compensant la différence de coût entre les deux (environ 180 $ pour le carbure versus 960 $ pour le PCD) et résultant en des économies de production.

Les outils PCD peuvent être reconditionnés plusieurs fois, contrairement aux outils en carbure massif qui perdent du diamètre après quelques réaffûtages. Les ateliers d'usinage CNC utilisent souvent des moniteurs de coupe, comptes de durée de vie d'outil et opérateurs expérimentés pour prédire et prévenir la défaillance d'outil, assurant une coupe correcte.

Une alternative économique au carbure massif est un corps d'outil en acier avec des inserts en carbure brasés, réduisant les coûts jusqu'à 75 %. D'autres options incluent les outils en acier rapide et outils à pointe carbure, préférés par les petits ateliers d'usinage CNC pour leur rentabilité.

6. Sélection du fabricant d'outils

Comme tout partenariat fournisseur, un fabricant d'outils et un atelier d'usinage CNC prospèrent grâce à la familiarité. L'investissement stratégique d'un grand atelier dans environ sept à huit fabricants d'outils — chacun se spécialisant dans des défis spécifiques comme le carbure massif, les outils combinés, les outils à pointe PCD — favorise la confiance et crée des avantages (pouvoir d'achat accru, projets expédiés, ou volonté d'aller plus loin pour satisfaire un client). Encore une fois, les ateliers CNC plus grands et plus expérimentés ont l'avantage ici.

Les ingénieurs dans les grands ateliers d'usinage CNC peuvent concevoir et dessiner plus de ¾ de tout l'outillage nécessaire dans cet atelier. Par exemple, si le projet nécessite un outil combiné à plaquettes, l'ingénieur envoie le plan et le modèle de la pièce au représentant du fabricant d'outils et, ensemble, ils complètent la conception. Cette connexion pratique résulte en un projet global plus fiable. Les petits ateliers d'usinage CNC doivent complètement compter sur leur représentant fabricant d'outils pour l'expertise en conception et ingénierie.

7. Planification

Quand les ingénieurs déterminent comment un nouveau projet sera complété dans l'atelier, ils créent souvent un scénario au meilleur des cas (meilleur outillage, temps de cycle agressifs, dispositifs haut de gamme), et puis aussi

ont un « Plan B » (outillage moins cher, machines moins puissantes, etc.). La tentation est de rester compétitif en choisissant une option moins chère, ce qui signifie généralement que l'outillage en pâtit.

La faille dans cette pensée néglige les défis potentiels d'outillage, qui non seulement égalent le coût du scénario initial au meilleur des cas mais incluent aussi la dépense supplémentaire du temps gaspillé. C'est pourquoi les ateliers d'usinage CNC haut de gamme, expérimentés et confiants ne considèrent pas sérieusement les options « Plan B ». La direction comprend la valeur de sélectionner immédiatement des matériaux de haute qualité et d'utiliser les meilleurs processus pour compléter un travail, restant en tête pendant que la concurrence court après.

8. Expérience de l'atelier

Certains ateliers d'usinage CNC ont un personnel plus expérimenté que d'autres. Rien ne peut remplacer l'insight gagné de décennies de projets réussis utilisant des machines CNC. Ces leaders sont familiers avec la gestion de projets de la conception à l'assemblage. Ils ont les bons processus en place ainsi qu'une grande partie du bon outillage CNC.

Alors, comment un nouveau venu rejoint-il un atelier d'usinage CNC expérimenté ? Après tout, sélectionner des outils n'est pas une compétence enseignée même dans les meilleures classes d'enseignement supérieur CNC ou sessions de formation. Dans ce cas, c'est un exemple de connaissance tribale : expertise transmise d'ingénieur à ingénieur, généralement dans les ateliers d'usinage CNC haut de gamme.

Comment pouvez-vous évaluer les capacités d'un atelier quand il s'agit de sélectionner l'outillage CNC sans voir leur travail sur votre projet ? C'est une tâche difficile. Recherchez d'abord l'expérience et demandez des références. Aussi, examinez ces trois signes qu'un atelier d'usinage CNC sait comment choisir les bons outils pour des pièces complexes.

Maintenant vous savez ce que l'outillage CNC peut faire et ce que les ingénieurs devraient rechercher lors de la sélection d'outils de coupe pour usinage CNC. Ensuite, apprenez comment maximiser vos pratiques d'outillage CNC en lisant Améliorations et partenariats d'outillage CNC : Un guide pour résoudre des problèmes d'outillage spécifiques. Cliquez sur le lien ci-dessous pour votre exemplaire.

À propos de l'auteur

Dan s'assure que les machines de Stecker Machine tournent vite. Il optimise les outils de coupe et les programmes pour une efficacité maximale, corrige tout problème de fabrication, et conçoit et sélectionne l'outillage avancé pour les nouveaux travaux et améliorations de produits. Débutant sa carrière dans un atelier d'outillage et de matrices, Dan a rejoint SMC quand la fabrication CNC en était à ses débuts. Chez SMC, il a progressé d'opérateur de machine à ingénieur en amélioration continue, implémentant des améliorations qui ont économisé environ 500 000 $ au cours des dernières années.