Conception CNC pour la fabricabilité : votre checklist DFM complète

L'usinage CNC est parmi les méthodes de fabrication les plus populaires car le processus est hautement polyvalent, reproductible et fiable — plus, il est compatible avec une large gamme de matériaux, du bois et plastique à la mousse et au métal. Les équipes produit qui se concentrent sur le DFM tout au long de la phase de conception peuvent réduire considérablement les temps de production et les coûts associés aux pièces usinées CNC.

Dans ce guide téléchargeable, nous avons compilé huit considérations DFM courantes qui devraient rester prioritaires lors de la conception de pièces pour l'usinage CNC. Vous pouvez gagner un temps et un coût significatifs en vérifiant votre conception contre cette liste avant de la soumettre pour fabrication.

Top 8 des considérations de conception pour la fabrication pour l'usinage CNC

1. Y a-t-il des poches profondes dans la conception ?

Les poches ou rainures profondes et étroites doivent être usinées par des outils plus longs, et les outils plus longs sont plus sujets à la casse, et peuvent aussi causer du chatter, ou des vibrations de la machine. De plus, cela prend plusieurs passes pour usiner une poche profonde, ce qui augmente le temps d'usinage et les coûts de fabrication.

Évitez de concevoir des pièces avec des poches profondes chaque fois que possible. Si une poche profonde ne peut pas être évitée, les ingénieurs et concepteurs devraient diminuer sa profondeur autant que possible ou augmenter la surface de section transversale de la poche. Comme règle, la profondeur de la poche ne devrait pas dépasser 3x le diamètre de l'outil utilisé pour la faire. Par exemple, les poches ne devraient pas être plus profondes que 1,5" lors de l'utilisation d'une fraise de 0,5". Les ingénieurs peuvent devoir ajuster ce chiffre en fonction du matériau qu'ils utilisent et des outils disponibles.

2. Y a-t-il des régions étroites ?

Les régions étroites sont difficiles à fabriquer car la taille de la fraise est limitée par la plus petite distance entre les différentes faces de la caractéristique. Les fraises longues et de petit diamètre sont sujettes à la casse et au chatter.

Évitez de concevoir des caractéristiques ou des faces trop étroites pour qu'une fraise puisse passer facilement. Si les régions étroites ne peuvent pas être évitées, cependant, elles ne doivent pas être trop profondes. Rappelez-vous que la profondeur de toute caractéristique devrait être inférieure à 3x le diamètre de l'outil. Comme meilleure pratique, les sections de paroi devraient être supérieures à 0,01 pouce d'épaisseur. Une fraise plus courte avec un diamètre plus grand peut également être employée pour réduire le chatter.

3. Y a-t-il des coins intérieurs vifs ?

Puisque toutes les mèches de forage CNC sont circulaires, il est difficile d'obtenir des coins intérieurs vifs. Au lieu de cela, la mèche laissera derrière une poche d'espace non usiné appelée un rayon de coin intérieur. Il est possible d'usiner des coins intérieurs vifs en utilisant des solutions de contournement, comme l'électroérosion, mais ces méthodes ont tendance à être coûteuses.

Évitez les coins intérieurs vifs chaque fois que possible. Idéalement, un rayon de coin doit être légèrement plus grand que la fraise. Si un rayon de coin a le même diamètre que la fraise utilisée pour le former, cela peut causer du chatter et une usure prématurée de l'outil.

Augmenter les rayons de coin au-delà de la valeur standard de seulement 0,005" peut donner à l'outil assez de place pour se déplacer et suivre un chemin plus circulaire.

4. Y a-t-il des caractéristiques inaccessibles ?

Les caractéristiques inaccessibles comme les alésages de contre-dépouille qui s'ouvrent à l'intérieur d'une autre poche ou les poches avec des angles de dépouille négatifs prennent plus de temps à usiner — s'ils sont même possibles — car l'outil de coupe ne peut pas y accéder facilement, ce qui à son tour augmente les coûts.

Vous devriez vous assurer qu'un outil de coupe a un accès complet à toutes les caractéristiques dans une pièce sans être bloqué par une autre caractéristique.

5. Y a-t-il des congés extérieurs ?

Les congés extérieurs, ou congés sur les bords supérieurs des poches, bossages et rainures, nécessitent une fraise exceptionnellement affûtée et une configuration précise. Ces deux exigences peuvent être prohibitivement chères pour certaines équipes produit. Pour éviter d'engager ces coûts, biseautez ou chanfreinez — plutôt que de congérer — les bords extérieurs des caractéristiques.

6. Les parois de la pièce sont-elles trop minces ?

Quand il s'agit d'usinage CNC avec du métal, les parois minces augmentent le chatter, ce qui peut compromettre la précision du processus d'usinage et la finition de surface de la pièce. Avec les plastiques, les parois minces peuvent causer du gauchissement et du ramollissement. En tant que tel, vous devriez faire de votre mieux pour éviter de concevoir des pièces avec des parois minces.

L'épaisseur de paroi minimale idéale pour les métaux est de 0,8 mm et de 1,5 mm pour les plastiques. Vous pourriez être capable d'obtenir des sections plus minces sans risque significatif, mais cela doit être évalué au cas par cas.

7. Y a-t-il des trous à fond plat ?

Les trous à fond plat nécessitent des opérations d'usinage avancées et causent souvent des problèmes par la suite pour les opérations subséquentes comme l'alésage. Évitez de créer des trous borgnes à fond plat — surtout les petits trous — et utilisez plutôt une mèche hélicoïdale standard pour créer des trous à fond conique. Les angles de cône sont couramment de 118° ou 135°.

8. Les forets de la machine CNC peuvent-ils entrer et sortir facilement ?

La pointe de la mèche va dévier lorsqu'elle entre en contact avec la surface du matériau si cette surface n'est pas perpendiculaire à l'axe de la mèche. De plus, les bavures de sortie inégales autour du trou de sortie rendront l'enlèvement de la bavure difficile. Pour faciliter l'entrée et la sortie, évitez de concevoir des caractéristiques de trous avec des faces de début et de fin qui ne sont pas perpendiculaires à l'axe de la mèche.

Récapitulatif des 8 considérations de conception pour l'usinage CNC

1. Évitez de concevoir des pièces avec des poches profondes chaque fois que possible car les poches profondes et étroites peuvent augmenter le temps et le coût d'usinage.
2. Évitez de concevoir des caractéristiques ou des faces trop étroites pour qu'une fraise puisse passer facilement afin de prévenir la casse d'outil et le chatter.
3. Les coins arrondis (milieu) ou « dog bones » (droite) sont de bonnes alternatives aux coins intérieurs vifs.
4. Assurez-vous qu'un outil de coupe a un accès complet à toutes les caractéristiques dans une pièce sans être bloqué par une autre caractéristique.
5. Évitez les congés extérieurs (montrés à gauche) et optez pour des bords chanfreinés (droite) pour gagner du temps et du coût.
6. Évitez de concevoir des parois minces, car elles augmenteront le chatter dans les métaux et causeront du gauchissement ou du ramollissement dans les plastiques.
7. Évitez les trous à fond plat qui peuvent causer des problèmes pour les opérations subséquentes comme l'alésage.
8. Chaque fois que possible, concevez des caractéristiques de trous avec des faces de début et de fin perpendiculaires à l'accès de la mèche.

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La conception pour la fabricabilité accélère le processus d'usinage CNC, réduit les coûts d'exploitation, élève l'efficacité énergétique, et aide les équipes produit à créer des pièces propres et fonctionnelles. Référez-vous à cette courte liste de contrôle souvent pour vous assurer que vos conceptions sont sur la bonne voie, mais un partenaire de fabrication expérimenté comme Fast Radius peut offrir des insights plus nuancés.

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