Précision, précision, tolérances et considérations pour l'usinage des métaux CNC

Pour les prototypes et les pièces d'utilisation finale, la précision est un aspect très important du travail des métaux. La précision signifie que vous obtenez une pièce qui ressemble et se sent exactement comme vous l'avez conçue, sans erreurs qui pourraient affecter le fonctionnement mécanique.

Grâce à l'essor des machines CNC, le travail des métaux est désormais plus précis que jamais. Les machinistes peuvent utiliser un ordinateur pour programmer la trajectoire d'un outil de coupe au micromètre près, éliminant pratiquement les inexactitudes causées par l'erreur humaine. Tant que la machine CNC est configurée correctement, elle doit couper les pièces métalliques avec une grande précision.

Mais de nombreux facteurs affectent la précision du traitement des métaux. La qualité de la machine, le choix des matériaux et même la température ambiante peuvent tous jouer un rôle, et certains clients peuvent avoir des exigences de précision très différentes des autres.

Cet article traite des tenants et des aboutissants du travail des métaux de précision, en expliquant des concepts tels que l'exactitude, la précision et les tolérances.

Qu'est-ce que la précision ?

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

Dans le contexte du travail des métaux, la précision est le degré auquel une machine peut correspondre aux mesures spécifiées dans la conception.

Si une machine peut couper à l'emplacement exact spécifié dans la conception, alors elle a une grande précision.

S'il manque occasionnellement la cible, mais atteint le bon endroit en moyenne, nous pouvons dire qu'il a toujours une grande précision.

Qu'est-ce que la répétabilité ou la précision d'usinage ?

La précision d'usinage fait référence à la similitude des mesures sur plusieurs tentatives ou entre plusieurs copies d'une pièce.

En d'autres termes, une machine est de haute précision si elle touche exactement le même point sur 100 exemplaires d'une pièce.

Ce n'est pas la même chose que la précision car la précision ne se soucie pas particulièrement de savoir si le "point" est le même que celui spécifié dans la conception ! Une machine peut être très précise, même si elle coupe toujours 3 mm à gauche de la marque prévue.

Évidemment, il est important d'avoir à la fois exactitude et précision.

La précision signifie que vous atteignez les coordonnées spécifiées dans la conception, et la précision signifie que vous les atteignez de manière cohérente sur plusieurs unités.

Que sont les tolérances d'usinage ?

En usinage, la tolérance fait référence à l'écart par rapport à la valeur de coupe. C'est donc une question de précision, mais c'est une valeur spécifiée par le client, pas une propriété de la machine elle-même.

Si un client exige qu'une caractéristique d'une pièce soit très cohérente entre les éléments, il spécifiera une tolérance serrée sur cette caractéristique pour permettre un écart minimal. En pratique, cela signifie que la machine doit être utilisée plus lentement et avec plus de prudence.

Si une tolérance plus lâche est spécifiée, par exemple, sur une fonction non mécanique, l'usinage peut être effectué plus rapidement.

Bien que les tolérances soient définies par le client, les machines spécifient généralement leurs tolérances standard et les plus petites possibles.

Ce qui contribue à Précision D'une machine CNC ?

La précision d'une machine CNC dépend de plusieurs facteurs, dont certains sont déterminés par le fabricant de la machine CNC et d'autres qui peuvent être contrôlés par le machiniste.

Afin d'obtenir un usinage précis des métaux, les facteurs suivants doivent être pris en compte :

Qualité des machines :

Les machines bien conçues avec des composants de haute qualité produiront généralement des pièces plus précises que les machines de mauvaise qualité.

État de la machine :

Les machines CNC contiennent d'innombrables composants, un entretien approprié est donc essentiel pour qu'elles restent précises.

État de l'outil :

Les outils émoussés et usés qui montrent des signes d'usure des flancs, d'usure en cratère, etc. peuvent réduire la précision des machines CNC, ils doivent donc être maintenus en bon état. Les outils émoussés augmentent également les températures de coupe, un autre facteur qui réduit la précision.

Inspection à bord :

Les outils de rétroaction tels que les sondes embarquées peuvent indiquer au machiniste si la machine coupe avec précision pendant le travail. Ces outils peuvent également être utilisés pour corriger tout écart en temps réel, améliorant ainsi la précision.

Température et humidité :

L'environnement de travail affectera la précision d'usinage. Bien que la machine soit capable de couper des pièces dans des conditions chaudes, la cohérence thermique doit être maintenue pour éviter toute déviation.

C calibrage :

Les machines-outils doivent être calibrées régulièrement pour maintenir la précision.

Quel est le meilleur métal pour le travail des métaux de précision ?

Le travail précis des métaux est mieux réalisé avec des matériaux adaptés à l'usinage CNC.

Parce que même les métaux et alliages les plus durs peuvent être usinés avec précision, certains matériaux difficiles à usiner peuvent avoir un impact négatif sur la précision d'usinage.

L'usinabilité d'un métal est la facilité avec laquelle un outil de coupe peut le couper. Coupe rapidement les métaux hautement usinables à faible puissance, produisant une finition de haute qualité sans usure significative de l'outil de coupe.

Certains métaux hautement usinables incluent :

Aluminium 6061

Aluminium 7075

Aluminium 2024

Acier inoxydable 303

Acier inoxydable 304

Laiton C35300

En théorie, une bonne machine CNC devrait toujours être capable de couper des métaux difficiles à usiner, mais avec plus de temps et de consommation d'énergie.

Mais ces métaux difficiles à usiner peuvent avoir un impact négatif indirect sur la précision.

Les métaux non usinables peuvent augmenter considérablement l'usure des outils, tandis que les outils émoussés peuvent réduire la précision et la précision de la machine.

De plus, la plupart des clients souhaitent trouver un bon équilibre entre vitesse et précision. Si l'usinage précis du métal nécessite des vitesses de coupe extrêmement faibles car le métal est difficile à usiner, le projet n'en vaut peut-être pas la peine.

Quand un travail précis des métaux est-il nécessaire ?

Un travail précis des métaux est important pour un certain nombre de raisons, allant de la garantie de la satisfaction du client à la garantie de la fonctionnalité mécanique d'une pièce.

Les éléments nécessitant une grande précision peuvent inclure :

Des prototypes métalliques commercialisés par des investisseurs, avec des imprécisions apparentes qui peuvent donner une impression négative aux professionnels seniors.

Pièces mécaniques qui interagissent avec d'autres pièces. Le bon fonctionnement peut être contrôlé en spécifiant les tolérances appropriées, mais une bonne précision est toujours nécessaire pour assurer la compatibilité entre les pièces.

Offrez des emplois à des partenaires potentiels à long terme. Lorsque vous travaillez avec de nouveaux clients, vous augmentez vos chances d'établir des partenariats à long terme en leur fournissant dès le départ des pièces usinées avec précision. Dans certains cas, les clients n'accepteront les commandes que si un certain niveau de précision peut être garanti.