Comprendre l'ébauche et la finition dans l'usinage CNC :explication des principales différences

Généralement, les bases de l'usinage CNC comprennent des opérations de fabrication soustractives standard telles que le tournage, le fraisage, le dressage, le perçage, les rainures, l'alésage, etc. Ces processus impliquent l'élimination couche par couche des matériaux en excès des pièces solides et l'ajout de finitions de qualité pour obtenir les caractéristiques dimensionnelles requises pour une pièce.

Cependant, il est impossible d'obtenir ces caractéristiques en une seule opération d'usinage. Ainsi, les fabricants réalisent généralement la production en deux étapes avec des paramètres variables :les processus d'ébauche et de finition. Cet article explique la différence entre l'ébauche et la finition en usinage.

L'ébauche en usinage fait référence à un processus qui consiste à éliminer une quantité substantielle de matière en excès des pièces à usiner. L'ébauche est généralement la première étape des étapes de traitement de l'usinage. Par conséquent, l'ébauche CNC produit une forme ou une figure du matériau proche de la géométrie de la pièce requise, ce qui rend les processus d'usinage ultérieurs plus faciles et plus efficaces.

De plus, l'objectif des coupes d'ébauche est d'éliminer rapidement les surépaisseurs. Les fabricants effectuent généralement des processus d'ébauche à des profondeurs de passe élevées et à des vitesses d'avance élevées afin d'éliminer de grandes quantités de copeaux en peu de temps. Cependant, ces paramètres d'usinage ont un impact sur la surface du produit et sur les caractéristiques dimensionnelles.

Même si les processus d'ébauche offrent une efficacité de production élevée, les produits bruts sont souvent mal finis, imprécis et imprécis. Par conséquent, les opérations d'ébauche produisent des composants qui ne répondent pas à une précision dimensionnelle élevée et à des tolérances serrées.

Qu'est-ce que la finition en usinage ?

La finition en usinage fait référence à un processus de fabrication qui implique de modifier la surface de pièces ou de composants déjà fabriqués pour des résolutions spécifiques. Cela inclut principalement la suppression des défauts esthétiques pour améliorer l’apparence d’une pièce ou pour atteindre certaines propriétés mécaniques qui améliorent les performances.

En général, la finition comprend plusieurs processus, tels que l'usinage de précision, le meulage, la galvanoplastie, le microbillage, le polissage, l'anodisation, le revêtement en poudre, le sablage, la peinture, etc. Par conséquent, en fonction des caractéristiques requises des pièces, les fabricants utilisent un processus de finition particulier ou une combinaison appropriée d'opérations de finition pour ajouter ou améliorer les propriétés des pièces fabriquées comme les suivantes :

• Dureté
• Adhésion
• Soudabilité
• Conductivité électrique
• Douceur
• Résistance à la corrosion
• Résistance à l'usure, etc.

Dans la plupart des projets de fabrication CNC, la finition est généralement effectuée comme procédure finale après que l'ingénieur ait effectué les opérations d'ébauche sur les pièces. De plus, le but du processus de finition est d'éliminer l'excédent de matériau requis et de compléter le composant fabriqué pour atteindre les dimensions finales en termes de planéité, de rugosité, d'épaisseur, de tolérances et de finition de surface.

Différence entre l'ébauche et la finition en usinage

Parmi les opérations d'usinage effectuées dans un atelier d'usinage CNC typique, les processus de finition et d'ébauche restent des processus de fabrication essentiels pour répondre aux exigences de base de l'usinage.

Même si certains supposent que ces étapes d'usinage sont identiques ou les confondent, gardez à l'esprit qu'elles présentent des distinctions claires d'un point de vue technique. Vérifiez ci-dessous les différences entre l'ébauche et la finition en usinage :

1. Définition

Définition de l'ébauche

L'ébauche est une opération d'usinage permettant d'éliminer rapidement l'excédent de matière des pièces. Il confère la forme et les dimensions principales nécessaires pour rendre les autres opérations d'usinage ultérieures plus rapides et plus efficaces.

Définition de la finition

La finition est un processus d'usinage visant à modifier la surface des pièces fabriquées afin d'améliorer leur apparence ou d'obtenir des propriétés spécifiques qui améliorent les capacités de la pièce. De plus, la finition est généralement effectuée pour répondre aux exigences d'usinage standard en termes de planéité, de rugosité, d'épaisseur et de tolérances et pour améliorer les finitions de surface de divers composants.

2. Taux d'enlèvement de matière

Le taux d'enlèvement de matière pour les opérations d'ébauche est élevé, tandis que le taux d'enlèvement de matière pour les processus de finition est comparativement faible.

3. Avance et profondeur de coupe

Les processus d'ébauche utilisent des vitesses d'avance et une profondeur de coupe plus élevées. En revanche, les fabricants effectuent des opérations de finition à des vitesses d'avance et à des profondeurs de coupe inférieures.

4. Rugosité/finition de la surface

La vitesse d'avance et la profondeur de coupe plus élevées utilisées lors de l'ébauche produisent des marques de pétoncles ou des marques d'alimentation plus visibles. Par conséquent, les produits bruts ont généralement une mauvaise rugosité de surface. D'un autre côté, les coupes peu profondes et les faibles vitesses d'avance utilisées dans les opérations de finition laissent moins de marques de pétoncles, facilitant ainsi la fabrication de produits avec de bonnes finitions de surface.

5. Précision dimensionnelle et tolérance

Un usinage de finition approprié complète les composants fabriqués pour obtenir des dimensions finales qui répondent à une précision dimensionnelle élevée et aux exigences de tolérances étroites, tandis que l'ébauche ne peut pas répondre aux exigences de précision d'usinage et de tolérances étroites.

6. Type de coupe

L'affûtage des bords et du nez des fraises influence le niveau de finition de surface réalisable et la précision de l'usinage. L'usinage de finition nécessite des fraises tranchantes qui supportent une faible charge de copeaux pour obtenir une meilleure finition de surface et une meilleure précision dimensionnelle. Au contraire, l'usinage grossier peut utiliser des fraises avec des arêtes moins vives qui supportent une charge de copeaux élevée puisque la qualité de la finition de surface n'est pas une exigence vitale.

7. Calendrier

Les procédures d'ébauche CNC typiques précèdent la finition tandis que les processus de finition ne peuvent être effectués qu'après les opérations d'ébauche.

Pour un meilleur contraste et une meilleure clarté, vérifiez les différences entre les coupes d'ébauche et les coupes de finition dans le tableau ci-dessous :

Coupes d'ébaucheCoupes de finitionTaux d'avance élevéFaible avanceProfondeur de coupe élevéeFaible profondeur de coupeTaux d'enlèvement de matière plus élevéTaux d'enlèvement de matière moindreMauvaise qualité de surfaceBonne finition de surfaceFaible précision dimensionnelleHaute précision dimensionnelleMauvaise adhérence aux niveaux de tolérance serrésBonne adhérence aux niveaux de tolérance serrésPlus grande charge de copeaux sur la fraiseMoins de charge de copeaux sur la fraiseEfficacité de production plus élevéeEfficacité de production plus faible

Considérations relatives à l'ébauche en usinage

Les opérations d'ébauche offrent aux fabricants un moyen efficace et rapide de fabriquer la forme de référence des pièces pour un usinage ultérieur. Néanmoins, certaines considérations entrent en jeu lors de la réalisation d’ébauche en usinage. Vérifiez-les ci-dessous :

1. Paramètres d'usinage

Le logiciel d'outil d'ébauche CNC comprend des options présélectionnées pour l'avance, la vitesse de coupe et la profondeur. Mais ces paramètres d'usinage par défaut ne peuvent pas prédire les considérations pour chaque opération d'ébauche spécifique. Par ailleurs, l'application de ces paramètres par défaut peut entraîner des erreurs de traitement. Par conséquent, vous devez sélectionner et optimiser tous les paramètres d'ébauche en fonction de chaque pièce et outil de coupe pour atteindre l'efficacité du traitement.

2. Type de machine-outil et logiciel de contrôle

Les processus d’ébauche nécessitent des équipements dotés d’une puissance, d’une efficacité et d’une rigidité élevées. De cette façon, l’équipement manuel ne peut pas gérer les mouvements d’outil nécessaires à l’ébauche. De même, les logiciels programmés pour des procédures de fraisage 3D complexes peuvent ne pas maintenir une coupe constante sur des pièces aux coins étroits. Ainsi, vous devez sélectionner des outils d'usinage et des logiciels qui s'adaptent aux opérations d'ébauche.

3. Chaleur et fluide de coupe

L'ébauche utilise des vitesses d'avance plus élevées, ce qui entraîne une plus grande contre-alimentation. Ceci, à son tour, produit une grande résistance à la coupe qui génère une quantité importante de chaleur. De plus, la chaleur est transférée à l’outil de coupe et à la pièce. Dans le même temps, la chaleur intensifie l'usure des outils et la déformation thermique de la pièce.

Par conséquent, vous devez établir des mesures de traitement thermique lors des opérations d’ébauche pour éviter les complications d’usinage. Les machinistes utilisent souvent un fluide de coupe à base d'eau ayant des effets lubrifiants et refroidissants considérables pendant l'ébauche. Si nécessaire, vous pouvez utiliser des bains d'huile ou un refroidissement par air pour atténuer l'effet de la chaleur générée.

Considérations relatives à la finition lors de l'usinage

La finition de l’usinage est tout aussi vitale que toute autre opération du cycle de fabrication. De plus, le processus de finition rend tous vos efforts de fabrication vains. Voici quelques facteurs importants à prendre en compte avant d'effectuer le processus de finition :

1. Précision dimensionnelle

Il est essentiel de noter que l'application de finitions sur les composants fabriqués peut modifier leur GD&T et d'autres caractéristiques dimensionnelles. Par exemple, l’application d’un revêtement en poudre sur des pièces métalliques peut augmenter leur épaisseur de surface. Il serait donc utile de toujours examiner les facteurs avant d'appliquer les finitions pour garantir l'exactitude et la précision de l'usinage.

2. L'application de la pièce

Un examen attentif de l’application d’une pièce et des conditions potentielles auxquelles ce composant sera soumis aidera à faire le bon choix lors du choix d’une opération de finition. Par exemple, le processus de finition des pièces cachées utilisées dans une automobile mettra moins l’accent sur l’esthétique et davantage sur l’amélioration de la durabilité de la pièce.

3. Coût

Après avoir pris en compte les facteurs ci-dessus, vous devez également considérer le coût global de votre projet de finition. Les meilleures finitions nécessitent souvent des matériaux, des outils et des processus complexes de haute qualité. Par conséquent, vous devez comparer tous ces inducteurs de coûts avec votre projet de fabrication avant de sélectionner une procédure de finition.

Services d'usinage à guichet unique de WayKen

Les fabricants effectuent des opérations d’ébauche et de finition dans presque tous les projets d’usinage. Mais après avoir pris en compte toutes les exigences, des services d'usinage de qualité restent essentiels au succès de la production.

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Conclusion

Réaliser la bonne étape d’usinage à chaque étape de fabrication est crucial pour la réussite du projet. Par conséquent, la compréhension du principe de fonctionnement de l’ébauche et de la finition reste essentielle pour obtenir des pièces précises avec des finitions de qualité.