Usinage CNC : maîtriser la précision, l'exactitude et la tolérance en fabrication

Dans la fabrication, l'usinage CNC est utilisé depuis longtemps dans la fabrication et la production. Avec l'avènement de la technologie et des logiciels de conception assistée par ordinateur, la conception de produits peut devenir plus facile, mais cela rend la conception plus complexe qu'auparavant. Dans la phase de conception elle-même, vous devez définir des normes pour la précision, l'exactitude et les tolérances du produit.

Il y a trop de termes techniques liés aux spécifications et fonctions de l'usinage CNC. Connaissez-vous la signification de chaque terme ? Lors de l'achat de services d'usinage CNC auprès d'un fournisseur de services, vous avez dû entendre ou lire certains termes, tels que précision, tolérance, exactitude, etc. Que signifient ces termes ? Voulez-vous connaître l'importance de ces termes techniques en usinage CNC ? Si oui, veuillez lire l'article suivant car il vous donnera une compréhension claire de ces trois termes (précision, exactitude et tolérance).

Précision d'usinage

Qu'est-ce que la précision ?

La précision fait référence à la proximité entre les mesures, ce qui signifie que si les mesures sont toutes proches les unes des autres, elles sont précises. La précision signifie une répétabilité cohérente lors de la production de plusieurs pièces avec des machines-outils CNC. Elle reflète si la valeur mesurée est répétée et cohérente. Plus la précision est élevée, plus le résultat est proche.

C'est l'un des termes les plus importants utilisés en usinage CNC. De même, le terme définit la fiabilité des machines-outils. Fondamentalement, la précision est une mesure qui définit la capacité du système de mesure à retourner la même mesure encore et encore.

Dans une usine, la précision d'une machine ou d'un processus fait référence à la capacité de répéter les opérations de la même manière à chaque fois sans introduire d'erreurs aléatoires. L'usinage de précision ou l'artisanat de précision prouvent le contrôle du processus sans déviation. Cela est souvent confondu avec l'exactitude et en effet les deux termes sont utilisés de manière interchangeable. Cependant, la précision fait plus référence à la répétabilité. (En savoir plus sur l'usinage de précision sur L'importance de l'usinage de haute précision)

Exactitude d'usinage

Qu'est-ce que l'exactitude ?

Bien que l'exactitude et la précision semblent être des synonymes, elles ont des significations différentes lors du traitement d'usinage. Par conséquent, il est important de savoir ce que nous entendons par différents termes.

L'exactitude est définie comme la proximité de la valeur mesurée par rapport à une valeur spécifique ou un résultat vrai. Si toutes les valeurs mesurées sont proches de la valeur vraie, elles sont exactes. Elle peut refléter l'impact des erreurs systématiques. Si l'erreur systématique est faible, l'exactitude est élevée.

Dans le traitement d'usinage des métaux, l'exactitude fait référence au degré auquel la machine peut correspondre aux valeurs mesurées spécifiées dans la conception. Si la machine peut couper la position exacte spécifiée dans la conception, elle a une haute exactitude.

Une machine précise effectuera des opérations (coupe, perçage, alésage, etc.) comme l'opérateur/programmeur l'a prévu. Par exemple, si une machine est programmée pour couper une pièce à 60 mm de longueur, elle sera coupée à 60 mm. L'exactitude signifie qu'elle est proche de 60 mm avec précision. Plus c'est proche de la norme, plus l'exactitude est élevée.

Facteurs affectant l'exactitude de l'usinage CNC

Jeu inverse

Lors de l'usinage d'une pièce dans un atelier d'usinage CNC, l'axe de l'arbre cause une zone morte inverse ou un jeu pendant le processus de transmission, causant des erreurs, et sa performance est un biais inverse. Si la machine-outil CNC adopte un système servo en boucle semi-fermée, l'existence du décalage inverse affectera la précision de positionnement de la machine-outil et la précision de positionnement répétitif, affectant l'exactitude de la pièce.

Erreur de jeu

C'est l'erreur de jeu causée pendant le fonctionnement de la chaîne d'entraînement de la machine-outil. Lorsque le moteur tourne, la machine-outil ne produit pas de mouvement, ce qui provoquera des vibrations ou de grandes erreurs de la machine-outil CNC.

Erreur de position de la pièce

L'erreur de position de la pièce est l'écart entre la surface réelle et la position de l'arbre par rapport à la position idéale, qui est principalement basée sur l'erreur de position de la tête causée par l'entrefer de transmission de la machine-outil et la déformation élastique de la pièce et le frottement de service.

Dans un système en boucle ouverte, l'erreur de position a une grande influence sur une précision d'usinage, mais dans un système servo en boucle fermée, elle dépend principalement de la précision du dispositif de détection de déplacement et du facteur d'amplification du système, donc l'effet général n'est pas évident.

Erreur géométrique de la machine-outil

Dans le processus d'usinage CNC, les outils et les fixations sont affectés par des forces externes, et la coupe thermique réduira la précision volumique de la machine-outil, affectant ainsi la déformation des pièces traitées.

Bien sûr, les causes des erreurs géométriques de la machine-outil sont internes et externes. La raison interne est le facteur de la machine-outil elle-même. Par exemple, la planéité de la surface de la table et la précision géométrique des machines-outils et des fixations.

La cause externe est l'environnement externe et la chaleur générée pendant le processus d'usinage, ce qui entraîne une déformation de la machine-outil. Les changements de température affecteront la précision statique et dynamique de la machine. Dans le processus d'usinage des usines CNC, le chauffage du moteur et le frottement de la pièce provoqueront des changements de température, ce qui entraînera une perte de précision de réglage et affectera la taille et la précision de la pièce.

Erreur de positionnement de la machine-outil

La précision de positionnement de la machine-outil affectera grandement la précision des pièces. Par conséquent, l'erreur de positionnement est une cause importante des erreurs d'usinage CNC, et le système d'avance de la machine-outil est le maillon principal qui affecte la précision de positionnement. Le système d'avance d'une machine-outil CNC est généralement composé d'un système de transmission mécanique et d'un système de contrôle électrique, et sa précision de positionnement est liée au système de transmission mécanique de la conception structurelle.

Dans le système en boucle ouverte, en raison de plus de facteurs d'influence et de situations plus compliquées, la surveillance de positionnement ne sera pas possible, ce qui affecte grandement la précision d'usinage des machines-outils CNC. Cependant, dans un système en boucle fermée, les machines-outils CNC peuvent généralement éviter l'écart de position des composants principaux du système grâce aux dispositifs de détection de positionnement.

L'importance de l'exactitude

Les pièces usinées CNC sont utilisées dans de nombreuses industries. Le succès de l'automobile, de l'aérospatiale, du médical, de l'industriel et de nombreuses autres industries dépend de produits exacts.

L'exactitude peut également assurer la sécurité du public. Par exemple, les automobiles et les avions sont composés de diverses pièces usinées CNC. Si l'un de ces composants ne répond pas aux normes de l'entreprise et de l'industrie, cela peut avoir une réaction en chaîne, mettant les conducteurs et les passagers en danger.

Tolérance d'usinage

Qu'est-ce que la tolérance ?

La tolérance peut être définie comme la déviation admissible ou prévisible du système de mesure par rapport à des valeurs connues ou standard. La tolérance de tout système est généralement exprimée par « +/- ».

Par exemple, la tolérance des outils d'usinage CNC est requise à +/- 0,01 mm. Cela signifie que l'outil d'usinage aura une déviation de 0,01 mm à chaque coupe. La déviation peut être de 0,01 mm plus grande que la valeur standard ou de 0,01 mm plus petite que la valeur standard.

Bien qu'il soit bon de réduire la tolérance, parfois il peut ne pas être nécessaire de la réduire, et cela ne bénéficiera pas au produit fini. Mais des tolérances serrées augmenteront les coûts et allongeront le temps de production du fabricant. Par conséquent, la valeur acceptable de la tolérance dépend en fait du domaine d'application.

Bien que la tolérance soit définie par le client, la machine spécifie généralement sa tolérance standard et la plus petite tolérance possible.

Facteurs affectant la tolérance d'usinage

Matériaux : Les matériaux se comportent différemment sous pression, et certains matériaux sont plus faciles à traiter que d'autres. Ces propriétés des matériaux doivent être prises en compte lors de la détermination des tolérances.

Type d'usinage : La méthode de traitement utilisée affectera de manière significative les tolérances possibles de la pièce finale, car certains processus sont plus précis que d'autres.

Revêtement et finition : Lors de la détermination de la taille et de la tolérance des pièces, tout processus de revêtement ou de finition doit être pris en compte. Bien que le revêtement et la finition ajoutent une petite quantité de matière à la surface de la pièce, ces petites quantités modifieront encore les dimensions du produit final, elles doivent donc être prises en compte avant la production.

Coût : Les tolérances doivent être précises, mais ne doivent jamais dépasser les tolérances nécessaires, car obtenir des tolérances plus serrées est plus coûteux. (Comment réduire les coûts d'usinage)

L'importance de la tolérance

Les fabricants d'aujourd'hui exigent des tolérances strictes pour garantir que leurs produits ou systèmes sont faciles à assembler et exécutent les fonctions requises avec un minimum d'ajustements. Du matériau de la pièce au processus d'usinage utilisé, divers facteurs peuvent causer des différences. Par conséquent, les ingénieurs attribuent des tolérances d'usinage aux pièces pendant le processus de conception, et la tolérance est finalement l'un des facteurs les plus importants dans le processus, de la planche à dessin au produit fini.

Les fabricants d'aujourd'hui exigent des tolérances strictes pour garantir que leurs produits ou systèmes sont faciles à assembler et exécutent les fonctions requises avec un minimum d'ajustements. Des spécifications de conception correctes peuvent réduire le temps de production et réduire les coûts des clients.

Relation entre la précision, l'exactitude et la tolérance

Une haute précision ne signifie pas une haute exactitude, et même si la mesure est exacte. Une exactitude maximale et une tolérance serrée ne sont pas nécessaires pour chaque pièce, car elles signifient plus d'investissement en coûts et en temps. Les machines CNC modernes et les outils de coupe sont assez précis pour la plupart des projets.

C'est très intuitif de voir la relation à travers l'image suivante.

Nous espérons que vous avez acquis une compréhension des termes – exactitude, précision et tolérance utilisés en usinage CNC. Cette compréhension des termes vous rendra plus confiant lors de discussions avec tout service d'usinage.

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