9 erreurs courantes en usinage CNC et comment les éviter

L'erreur d'usinage désigne le degré de déviation entre les paramètres géométriques réels (dimension, forme et position mutuelle) d'une pièce après usinage et les paramètres géométriques idéaux. Le degré de concordance entre les paramètres réels et idéaux est la précision d'usinage. Plus l'erreur d'usinage est faible, plus la concordance est élevée, et plus la précision d'usinage est élevée. Précision d'usinage et erreur d'usinage sont deux formulations du même problème. Ainsi, l'ampleur de l'erreur reflète le niveau de précision.

1. Erreurs de fabrication des machines-outils

Les erreurs de fabrication des machines-outils incluent principalement l'erreur de rotation de la broche, l'erreur de guidage et l'erreur de la chaîne de transmission.

L'erreur de rotation de la broche est la variation de l'axe de rotation réel par rapport à son axe moyen à chaque instant, affectant directement la précision de la pièce. Les causes principales : erreur de coaxialité de la broche, erreur du roulement lui-même, erreur de coaxialité entre roulements, et balourd de la broche. Le guide est la référence pour déterminer la relation de position relative des composants de la machine-outil, et aussi la référence du mouvement. L'erreur de fabrication du guide, l'usure inégale et la qualité d'installation sont des facteurs importants d'erreur de guidage. L'erreur de la chaîne de transmission est l'erreur de mouvement relatif entre les éléments aux deux extrémités de la chaîne. Elle est causée par les erreurs de fabrication et d'assemblage de chaque composant, ainsi que par l'usure pendant l'utilisation.

2. Erreur géométrique de l'outil

Tout outil s'use inévitablement pendant la coupe, modifiant la taille et la forme de la pièce. L'influence de l'erreur géométrique de l'outil sur l'erreur d'usinage varie selon le type d'outil : avec des outils à dimension fixe, l'erreur de fabrication affecte directement la précision de la pièce ; pour les outils généraux (tournants, etc.), l'erreur de fabrication n'a pas d'influence directe sur les erreurs d'usinage.

3. Erreur géométrique du dispositif de serrage

La fonction du dispositif est d'assurer la position correcte de la pièce par rapport à l'outil et à la machine. L'erreur géométrique du dispositif a donc une grande influence sur l'erreur d'usinage, surtout sur l'erreur de position.

4. Erreur de positionnement

Les erreurs de positionnement incluent principalement l'erreur de décalage de référence et l'erreur d'imprécision de fabrication du couple de positionnement. Lors de l'usinage sur machine-outil, plusieurs éléments géométriques de la pièce doivent être sélectionnés comme référence de positionnement. Si la référence de positionnement ne coïncide pas avec la référence de conception (référence utilisée pour déterminer une cote et une position sur le dessin), cela produit une erreur de décalage de référence.

La surface de positionnement de la pièce et l'élément de positionnement du dispositif forment un couple de positionnement. Le changement maximal de position de la pièce dû à l'imprécision de fabrication du couple et au jeu d'ajustement est appelé erreur d'imprécision de fabrication du couple. Cette erreur ne se produit qu'avec la méthode de réglage, pas avec la méthode d'essai.

5. Erreurs dues aux forces et déformations du système de processus

Rigidité de la pièce : Dans le système de processus, si la rigidité de la pièce est relativement faible par rapport à la machine, l'outil et le dispositif, sous l'action de la force de coupe, la déformation due à l'insuffisance de rigidité aura un impact majeur sur les erreurs d'usinage.

Rigidité de l'outil : La rigidité de l'outil de tournage extérieur dans la direction normale (y) de la surface usinée est très grande, sa déformation peut être ignorée. Pour l'alésage de petits trous, la rigidité de la barre d'outil est très faible, et la force et la déformation de la barre influencent grandement la précision du trou.

Rigidité des composants de la machine : Les composants sont composés de nombreuses pièces. Il n'existe pas de méthode de calcul simple pour leur rigidité ; on utilise principalement des méthodes expérimentales. Les facteurs influençant la rigidité incluent la déformation de contact des surfaces de jonction, le frottement, les pièces à faible rigidité, et les jeux.

6. Erreurs dues à la déformation thermique du système de processus

La déformation thermique du système de processus a un impact relativement important sur l'erreur d'usinage, surtout en usinage de précision et pour les grandes pièces. L'erreur causée par la déformation thermique peut parfois représenter 50 % de l'erreur totale de la pièce.

7. Erreur de réglage

À chaque opération d'usinage, le système de processus doit être réglé d'une manière ou d'une autre. Comme le réglage ne peut être absolument précis, une erreur de réglage survient. Dans le système, la précision de position mutuelle de la pièce et de l'outil sur la machine est assurée par le réglage de la machine, de l'outil, du dispositif ou de la pièce. Lorsque la précision initiale de la machine, des outils, du dispositif et de la matière première répondent aux exigences du processus sans tenir compte des facteurs dynamiques, l'erreur de réglage joue un rôle décisif dans l'erreur d'usinage.

8. Erreur de mesure

Lors de la mesure des pièces pendant ou après l'usinage, la précision de mesure est directement affectée par la méthode de mesure, la précision de l'instrument, la pièce, et les facteurs subjectifs et objectifs.

9. Contraintes internes

La contrainte existant à l'intérieur de la pièce sans force externe est appelée contrainte interne. Une fois générée, le métal de la pièce se trouve dans un état instable à haute énergie, qui tend instinctivement vers un état stable à basse énergie, accompagné de déformation, faisant perdre à la pièce sa précision d'usinage d'origine.