Concevoir en pensant à l'efficacité :comment rationaliser les processus d'usinage CNC

L'usinage CNC est une méthode de fabrication soustractive populaire et efficace capable de produire des pièces de précision à partir d'une variété de matériaux, généralement des métaux ou des plastiques. Indépendamment du choix du matériau ou du volume de production, la réalisation de certaines évaluations et ajustements clés lors de la conception d'une pièce peut vous aider à rationaliser votre processus d'usinage CNC afin de réduire les coûts et d'optimiser la qualité de la pièce.

Conseils généraux pour la conception de machines CNC modernes

Les machines CNC sont polyvalentes et capables de produire des pièces de haute précision. Cependant, il y a quelques éléments que vous devez garder à l'esprit lors de la conception de machines CNC modernes pour garantir que le processus de fabrication est aussi efficace que possible.

Vous voudrez :

• Tenez compte du diamètre de votre foret ou des tailles de foret standard lorsque vous concevez les coins internes, les bords, les trous et les cavités de votre pièce.
• Évitez les poches profondes, car la vitesse d'avance de l'outil doit ralentir lors de la coupe de poches supérieures à trois fois le diamètre de l'outil, ce qui augmente le temps de cycle et le coût d'usinage.
• Évitez les trous extrêmement petits et utilisez des forets de taille standard.
• Avoir une épaisseur de paroi minimale d'environ 1,5 mm.
• N'oubliez pas que des parois plus épaisses signifient des temps d'usinage plus courts.
• Évitez le taraudage ou le filetage des trous profonds lorsque la profondeur de taraudage est supérieure à 1,5 fois le diamètre du taraud.
• Utilisez des formes et des tailles de filetage standard.
• Évitez les trous à fond plat.
• Concevez des coins internes arrondis avec un rapport profondeur/diamètre de l'outil de 3:1 ou moins.
• Évitez les finitions multiples et optez pour des finitions uniformes dans la mesure du possible.
• Divisez les pièces complexes si nécessaire.
• N'oubliez pas que les certifications de matériaux, les rapports d'inspection non standard, les restrictions à l'exportation et les finitions non standard peuvent également augmenter les délais et les coûts globaux.

Rationalisation de l'usinage CNC via la conception

Pour rationaliser autant que possible le processus d'usinage CNC, vous souhaiterez tirer le meilleur parti de la conception initiale de votre pièce. Incorporez les éléments suivants au cours du processus de conception :

Concevoir avec un processus d'usinage CNC spécifique à l'esprit

Lors de la conception d'une pièce pour l'usinage CNC, prenez des décisions concernant votre composant en gardant à l'esprit un processus d'usinage CNC spécifique. Différentes machines sont mieux adaptées à différentes applications.

Déterminez si vous utiliserez un tour CNC ou une fraiseuse CNC. Le tournage CNC utilise une pièce rotative avec un outil fixe, tandis que le fraisage CNC implique un outil rotatif et un bloc fixe. Le tournage CNC vous permettra généralement de produire des pièces plus rapidement que le fraisage, car il a généralement des temps de configuration plus courts. Par conséquent, le tournage sera généralement plus abordable que le fraisage.

Que vous utilisiez le tournage ou le fraisage CNC, vous devrez tenir compte de l'amplitude de mouvement et de la plage de travail de votre outil de coupe. Avec une machine CNC à 5 axes, vous pouvez usiner plus facilement des conceptions complexes avec moins d'ajustements en cours d'usinage. D'autre part, un outil d'usinage avec moins d'axes peut nécessiter plus de repositionnement et cela peut prendre plus de temps pour usiner cette même pièce complexe. Il convient également de noter que vous aurez besoin d'outils spécialisés si votre pièce a des géométries internes.

Tenez compte des tolérances de la machine et des limites de taille

Vous devrez également tenir compte des tolérances, la quantité de variation acceptable d'une pièce à l'autre. Des tolérances plus strictes signifient plus de temps de préparation, des temps de traitement plus longs et un processus d'usinage CNC plus complexe.

N'oubliez pas que la tolérance varie d'un matériau à l'autre, car certains matériaux sont plus usinables que d'autres. Par exemple, les machines CNC ont généralement une tolérance générale de +/- 0,005" pour les métaux et une tolérance générale de +/- 0,010" pour les plastiques. Pour vous assurer que vos pièces sortent comme prévu et que la production est aussi rentable que possible, ne dépassez pas les tolérances et essayez d'utiliser des dimensions et des tolérances standard.

Vous devrez également tenir compte des capacités de votre outil lorsque vous réfléchissez à la taille de votre pièce. Après tout, si votre pièce a une coupe trop profonde pour la longueur de coupe de votre outil, vous devrez redimensionner le produit ou le décomposer en morceaux plus petits pour un assemblage ultérieur, ce qui peut allonger le processus de production. D'un autre côté, si vous concevez des fonctions de pièce trop petites, l'usinage des détails peut être difficile, voire impossible.

Choisissez les matériaux appropriés à la portée de votre projet

Le matériau peut avoir un impact sur la puissance du moteur, la vitesse d'alimentation et la vitesse de la broche, influençant ainsi les temps de cycle globaux. De plus, le matériau affecte la durabilité, les performances et le coût global de la pièce finale. Vous devez donc tenir compte de la fonction de votre composant et de son environnement d'utilisation finale, ainsi que de la facilité d'utilisation, du coût, de la rigidité et de la densité de divers matériaux avant de fabriquer une sélection finale des matériaux.

Les métaux mous comme le laiton, le bronze et l'aluminium sont moins chers, plus légers et généralement plus faciles à usiner que les métaux durs comme l'acier. Par conséquent, il est généralement moins coûteux d'usiner des métaux mous. L'inconvénient est qu'ils ne supportent pas autant de contraintes que les métaux durs.

Les plastiques sont généralement moins chers et plus rentables que les métaux. Cependant, ils sont plus susceptibles de se déformer et n'ont pas le même poids, la même rigidité ou la même intégrité structurelle que les métaux. Par conséquent, les plastiques ne sont pas idéaux pour les pièces qui subiront des contraintes, une usure ou une déchirure extrêmes. De plus, il est difficile d'atteindre des tolérances serrées lors de l'usinage CNC des plastiques.

Rationalisez les fichiers de conception CNC avec ces conseils

La rationalisation de vos fichiers de conception CNC avant de les envoyer à un partenaire de fabrication rendra le processus de fabrication beaucoup plus fluide et vos pièces sortiront comme vous l'aviez prévu. La meilleure façon d'optimiser les fichiers de conception CNC pour la production consiste à :

• Assurez-vous que votre fichier vectoriel CNC comporte des chemins sur une seule ligne et que chaque ligne se connecte au point de terminaison de la ligne suivante.
• Minimisez les nœuds et les intersections si possible.
• Donnez la priorité aux polylignes par rapport aux arcs et aux Béziers, car les machines CNC préfèrent les polylignes.

Usinage CNC avec Fast Radius

L'usinage CNC est une forme de fabrication efficace et précise. Cependant, il y a toujours des choses que vous pouvez faire pour rationaliser le processus, de la sélection d'un matériau approprié au respect des meilleures pratiques de conception CNC en passant par la collaboration avec un partenaire de fabrication expérimenté comme Fast Radius.

Lorsque vous travaillez avec nous, nos ingénieurs peuvent vous aider à rationaliser l'ensemble du processus d'usinage CNC, et en téléchargeant un fichier de pièce, vous pouvez analyser instantanément votre conception pour identifier les problèmes potentiels qui pourraient survenir pendant la production. Créez un compte ou contactez-nous dès aujourd'hui pour voir comment nous pouvons vous aider à donner vie à votre design.

Vous voulez en savoir plus sur la façon de choisir le bon matériau pour votre projet d'usinage CNC, les points faibles courants de l'usinage CNC, et plus encore ? Consultez notre centre de ressources.