4 écueils de conception clés à éviter en usinage CNC

L'usinage à commande numérique (CNC) est un choix populaire parmi les fabricants aujourd'hui, et il est facile de comprendre pourquoi. Non seulement l'usinage CNC est compatible avec une large gamme de plastiques et métaux, mais c'est aussi un processus de fabrication fiable capable de produire des pièces précises et durables. Des outils de coupe programmés par ordinateur retirent le matériau d'un bloc solide pour révéler un produit final qui répond à vos spécifications exactes, à chaque fois. Cependant, si vous n'implémentez pas les meilleures pratiques de conception CNC, vous pourriez voir les temps et coûts de production grimper de plus en plus haut.

Chez Fast Radius, notre équipe a passé des années à guider les équipes produit à travers le processus d'usinage CNC, donc nous savons quels écueils surveiller. Voici les quatre erreurs les plus courantes que nous avons vu les concepteurs faire lors de la conception pour le CNC et comment les résoudre.

4 erreurs de conception CNC qui vous coûtent temps et argent

1. Concevoir des coins internes vifs

Puisque les mèches CNC sont rondes, obtenir des angles internes vifs est coûteux et chronophage. Usiner un angle de 90° avec une mèche ronde est impossible car un outil rond créera toujours un rayon de coin lors du fraisage d'un bord vertical interne, empêchant les pièces de s'emboîter correctement ou causant l'arrêt brutal des fraises en cours de processus.

Concevoir des coins arrondis élimine complètement le problème des coins internes vifs, mais si votre conception exige des angles internes, concevez-les avec des rayons et adoucissez-les en augmentant les rayons de coin. Avoir des rayons de coin du même diamètre que l'outil peut causer du battement et une usure excessive d'outil, tandis que des rayons de coin trop petits nécessiteront que votre machiniste utilise plusieurs mèches plus petites à vitesses plus basses. Augmenter vos rayons de coin de seulement 0,127 mm (0,005") vous aidera à économiser de l'argent et prévenir les erreurs.

Si vous avez une pièce mâle carrée, vous pouvez utiliser des congés en forme de trou de serrure (dog-bone) ou en T (t-bone) pour assurer qu'elle s'insérera dans une cavité femelle avec des coins internes légèrement arrondis. Assurez-vous juste de concevoir le point d'entrée pour votre congé dog-bone 15-20% plus grand que le diamètre de votre fraise.

2. Inclure des parois fines

Certaines équipes produit pourraient concevoir leur pièce avec des parois fines pour minimiser l'usage de matériau, mais cette « solution » cause plus de problèmes qu'elle n'en résout. Des parois trop fines peuvent causer la défaillance de la pièce et la déformation, et elles peuvent compromettre la finition de surface et la précision du processus d'usinage dans les métaux. Les parois fines peuvent aussi casser, plier ou s'écailler pendant l'usinage à cause des forces d'usinage derrière les outils de coupe CNC et des vibrations excessives.

L'épaisseur de paroi idéale pour votre pièce varie selon le matériau usiné CNC. Par exemple, une épaisseur de paroi de 0,8 mm est acceptable pour l'usinage CNC de l'aluminium. Cependant, 1,5 mm est l'épaisseur minimale idéale pour les plastiques. Gardez aussi à l'esprit que plus votre paroi est haute, plus elle devra être épaisse pour augmenter sa rigidité. Consultez un partenaire de fabrication CNC expérimenté pour assurer que vos mesures sont correctes.

Si votre conception nécessite des parois hautes et fines, essayez de maintenir un rapport largeur/hauteur de 3:1. Vous pouvez aussi ajouter une légère dépouille pour accélérer l'usinage et réduire la quantité de matériau résiduel.

3. Avoir du texte usiné

Bien que les fraiseuses CNC puissent graver ou gaufrer du texte et symboles sur les pièces avec un haut niveau de précision, l'usinage de texte peut vous coûter. Premièrement, votre machiniste devra utiliser un outil de coupe séparé pour le texte. Ensuite, vous devez considérer la quantité de temps — et, par extension, d'argent — que l'usinage de texte ajoutera à votre projet car les petites fraises qui coupent le texte sont relativement lentes.

La bonne nouvelle est que si vous avez besoin de texte sur votre pièce, vous avez quelques options. Si vous devez usiner du texte, optez pour du texte en creux plutôt que du texte en relief pour que la machine n'ait pas à retirer du matériau sur toute la surface de la pièce. Vous pouvez aussi faire ajouter le texte post-usinage par votre machiniste. Le marquage laser des pièces après usinage CNC, par exemple, peut vous faire gagner du temps et de l'argent.

4. Inclure des cavités, trous et filetages profonds

Les outils de fraisage ont une longueur finie, et leur longueur détermine jusqu'à quelle profondeur vous devriez faire les cavités. Dans la plupart des cas, les outils de fraisage sont les plus efficaces et précis quand ils fraisent des cavités jusqu'au double ou triple de leur diamètre en profondeur. Fraiser des cavités plus profondes peut rallonger les délais, causer la déflexion ou la fracture d'outil, ou résulter en battement et difficulté d'évacuation des copeaux. Ils peuvent même nécessiter des outils de coupe spécialisés plus coûteux.

Il est préférable d'éviter de concevoir des pièces avec des cavités profondes dans leur ensemble, mais si votre pièce a besoin d'une cavité profonde, trou ou filetage, vous devriez diminuer la profondeur de la cavité autant que possible. Gardez aussi à l'esprit la longueur de l'outil de fraisage.

Concevez réfléchiment avec Fast Radius

Prendre des décisions de conception réfléchies peut vous faire gagner du temps et de l'argent sur le long terme, mais cela peut être délicat. Vous aurez besoin d'une compréhension approfondie de votre pièce, sa fonction, le processus de fabrication CNC, vos matériaux, et plus. Si vous avez besoin d'aide, travaillez avec un partenaire de fabrication CNC expérimenté comme Fast Radius.

Avec une équipe d'experts en conception et ingénierie et les dernières technologies de conception et fabrication, Fast Radius a tout ce qu'il faut pour optimiser vos pièces, trouvant l'équilibre parfait entre coût et précision. Contactez-nous dès aujourd'hui pour connecter avec nos experts et commencer.

Pour en savoir plus sur les considérations de conception pour la fabrication en usinage CNC, la réduction des coûts de prototypage CNC, et plus, visitez notre centre de ressources.

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