Choisir le bon dispositif de serrage CNC : Types et conseils pour un maintien optimal

Plongeons directement dans le sujet. Un dispositif de serrage d'usinage peut prendre de nombreuses formes, selon la pièce, la machine et l'opérateur. Les sections suivantes sur les types de dispositifs CNC visent à couvrir les principaux types présents dans la boîte à outils de serrage d'un usineur.

Dispositif de serrage à étau CNC

Les étaux CNC sont le dispositif de serrage de prédilection pour la plupart des configurations d'usinage en raison de leur polyvalence et de leur facilité d'utilisation. Dérivés de l'étau mécanique traditionnel populaire en menuiserie et fabrication manuelle, ils en constituent la version plus précise.

Les étaux CNC offrent une force de serrage incroyable grâce à un mécanisme à vis hydraulique/pneumatique. Leur mécanisme interne comporte deux surfaces inclinées (comme un coin) poussées l'une contre l'autre pour augmenter la rigidité et contrer le soulèvement des mors.

De plus, ils possèdent des faces planes, rectifiées avec précision, sur leur pourtour extérieur. Ces faces sont perpendiculaires entre elles, permettant un positionnement précis de l'étau sur la table de travail ou des dispositifs personnalisés.

Autre caractéristique : leur conception de mors. Bien qu'apparemment plats, leur texture de surface et leur force de serrage créent des pressions de serrage élevées qui maintiennent fermement la pièce pendant l'usinage.

Dispositif d'angle

Les dispositifs d'angle sont un autre outil courant parmi les dispositifs de serrage CNC. Leur objectif principal est de maintenir fermement la pièce à des angles spécifiques. Leurs applications courantes incluent le chanfreinage, le biseautage et le perçage à angle.

Comme l'étau CNC, les dispositifs d'angle sont fiables et rigides. La plaque d'angle est souvent dotée d'une grille de trous pour un placement et un montage pratiques de la pièce. De plus, de nombreux modèles proposent un angle réglable avec un mécanisme de verrouillage, permettant aux usineurs de le personnaliser selon leurs besoins.

Les dispositifs d'angle offrent une grande utilité aux usineurs travaillant sur des pièces au-delà des capacités de leur machine. Par exemple, une pièce prismatique avec quelques surfaces inclinées peut être facilement usinée sur une machine 3 axes avec un dispositif d'angle. Elle pourrait aussi l'être sur une machine 4 axes, mais avec un coût supplémentaire.

Dispositif de serrage par bride

Les brides existent dans une variété de types et de formes, mais le but fondamental reste le même. Elles maintiennent fermement la pièce par l'application d'une force mécanique. Cette force provient souvent de vis ou de ressorts. Parmi les types de brides populaires, on trouve les brides à gradins, les brides de bord, les brides de maintien et les brides à bec.

Bien que les brides ne soient pas nécessairement un dispositif CNC à proprement parler, elles entrent certainement dans la large catégorie. Elles méritent donc d'être mentionnées ici.

Dispositif de gabarit

Les gabarits sont des dispositifs d'usinage importants utilisés pour guider le mouvement de l'outil de coupe et le positionner précisément sur la pièce. Une application courante des gabarits est le perçage. Si une pièce comporte plusieurs trous à différents emplacements, l'utilisation d'un gabarit avec des trous pré-percés (comme un pochoir) est très efficace en termes de temps.

Il existe plusieurs types de gabarits :

• Gabarit à plaque
• Gabarit de modèle
• Gabarit d'angle
• Gabarit à feuille
• Gabarit de diamètre

Il est important de mentionner que de nombreux ingénieurs font une distinction entre gabarits et dispositifs en raison de la fonction spéciale des gabarits, qui guident le mouvement de l'outil. Les dispositifs, quant à eux, sont strictement définis comme des dispositifs qui maintiennent et positionnent la pièce. Quelle que soit cette distinction, gabarits et dispositifs relèvent tous deux de la large catégorie du maintien de pièce et travaillent souvent côte à côte.

Dispositif d'indexage

Les dispositifs d'indexage sont très utiles pour la fabrication de pièces avec des motifs géométriques régulièrement espacés. Par exemple, une pièce circulaire avec un trou tous les 30 degrés. Parmi ses applications courantes figurent la coupe de rainures, de dents d'engrenage et de goujures de fraise, toutes des caractéristiques géométriques régulièrement espacées.

Les dispositifs d'indexage CNC sont robustes et peuvent être commodément fixés à la table de travail. De plus, les têtes d'indexage CNC modernes peuvent être automatisées avec un contrôle servo et actionnées directement depuis le contrôleur de la machine ou une unité de contrôle autonome.

Dispositif modulaire

Les dispositifs modulaires sont parmi les types de dispositifs CNC les plus innovants de cette liste. Ils ne font partie d'aucun système de dispositif standard et géométrie, comme les étaux et les brides. Au lieu de cela, ils consistent en une large gamme de composants interchangeables qui peuvent être assemblés pour former une configuration de dispositif personnalisée, unique au travail spécifique en cours.

Ces composants reconfigurables comprennent des plaques, des brides, des supports et des repères de diverses tailles. De plus, leur assemblage est rapide et facile, et se fait avec des repères ou des fixations.

Les dispositifs modulaires offrent de nombreux avantages. Étant adaptables à différentes applications, ils permettent d'économiser les coûts en réduisant les investissements dans des dispositifs spécialisés. De plus, ils sont des repères précis et extensibles à des configurations plus grandes.

La conception de dispositifs CNC peut être un processus assez complexe. Selon la conception de la pièce et les capacités de la machine, la difficulté du processus peut varier. Nous partagerons quelques conseils d'experts pour rendre le processus de conception de dispositifs de serrage CNC plus gérable et systématique.

1. Définir clairement les exigences de conception de votre dispositif CNC

Comme pour tout projet d'ingénierie, la conception de dispositif CNC commence par la définition du problème. Dans ce contexte, les concepteurs doivent clarifier leurs objectifs concernant la précision de production, le coût, les délais, etc. pour obtenir une image claire de ce qu'ils visent.

2. Collecter les informations pertinentes de l'atelier

L'étape suivante consiste à rassembler des informations sur vos ressources. Cela inclut les types de machines CNC dont vous disposez, les matériaux avec lesquels votre dispositif travaillera, le nombre d'opérations d'usinage et leur séquence, et bien sûr, les spécifications de la pièce.

3. Développer plus d'un projet pour la conception du dispositif CNC

L'avantage des dispositifs de serrage CNC est qu'il n'y a jamais qu'une seule solution. Vous pouvez être créatif dans la conception du dispositif et proposer plusieurs solutions de maintien. En tant que concepteur, il est de bonne pratique de recueillir toutes les idées et de préparer un projet de base pour chacune afin de les comparer.

4. Choisir la meilleure idée de dispositif CNC

Une fois que vous avez plusieurs idées sur la table, l'étape suivante consiste à peser leurs avantages et inconvénients au regard des exigences spécifiques de votre projet. Finalement, après délibération, vous choisirez la meilleure option pour votre application. Assurez-vous de tout considérer, y compris les coûts de fabrication, les coûts d'outillage, la maintenance et la durée de vie du produit.

5. Optimiser et mettre en œuvre le dispositif CNC choisi

À la dernière étape, affinez la conception choisie et finalisez ses plans de production. L'objectif est de maximiser la précision et la rentabilité du dispositif. Le conseil d'expert est d'essayer de s'en tenir aux composants standards comme les brides, goujons, plaques, etc. pour bénéficier de leur qualité et de leur faible coût.

De plus, une autre recommandation est de ne pas trop se concentrer sur la finition car ce n'est qu'un dispositif. N'appliquez des méthodes de finition de surface coûteuses que là où c'est nécessaire.

En outre, le dernier conseil est un peu contre-intuitif mais utile. Les tolérances de pièce extra-serrées doivent également être évitées. Elles n'améliorent pas nécessairement la précision de positionnement mais ajoutent du coût. Habituellement, les usineurs peuvent facilement éliminer les petites inexactitudes du dispositif lors de la mise en place et du positionnement de la pièce.

Le domaine de la conception de dispositifs CNC évolue aussi rapidement que la technologie d'usinage elle-même. L'avènement de l'Industrie 4.0 a permis aux dispositifs de serrage CNC d'évoluer en dispositifs intelligents. Dans les sections suivantes, nous discuterons de certains de ces développements.

1. Chargement robotisé des dispositifs

Le chargement/déchargement des dispositifs d'usinage a toujours été chronophage. Les ateliers modernes gagnent désormais beaucoup de temps grâce au chargement et déchargement robotisés des dispositifs. Non seulement c'est rapide, mais c'est aussi beaucoup plus précis que le chargement manuel.

De plus, les bras robotiques peuvent stocker des centaines de routines, permettant aux ingénieurs de fabrication d'automatiser le chargement/déchargement pour toute leur gamme de produits avec un seul robot.

2. Surveillance des dispositifs CNC

Surveiller le processus et la configuration via le dispositif CNC est également une application passionnante des technologies modernes dans ce domaine. Certains concepteurs de dispositifs utilisent des mesures de capteurs à différents emplacements sur le dispositif pour surveiller des éléments comme la force de serrage, la validation de la pièce et la confirmation de l'emplacement du dispositif.

3. Amortissement du dispositif

L'amortissement est un facteur important pour supprimer les vibrations d'usinage, qui peuvent être catastrophiques pour la pièce dans des cas comme le grattage. Certains types de dispositifs CNC utilisent des matériaux d'amortissement spéciaux qui peuvent absorber les forces d'usinage tout en maintenant la pièce stable et bien positionnée. C'est une excellente solution pour éviter des problèmes comme le grattage.

Dans les sections précédentes, nous avons parlé de nombreux types de dispositifs CNC. Cependant, même avec autant de dispositifs d'usinage sur le marché, il n'est pas toujours possible de maintenir et de positionner certaines pièces en utilisant des solutions de dispositif standard.

Dans ce cas, vous pouvez envisager un dispositif CNC personnalisé. Comme son nom l'indique, c'est un dispositif sur mesure pour une application spécifique.

Techniquement, il est facile de décider si vous avez besoin d'un dispositif personnalisé ou non. Si les solutions standard ne suffisent pas, vous en avez besoin. Cependant, vous devriez également considérer des facteurs comme le coût de conception et de fabrication de dispositifs de serrage CNC personnalisés et le retour sur investissement. C'est plus une décision commerciale qu'une décision d'ingénierie.

Un autre aspect à considérer est la disponibilité des ressources d'ingénierie pour développer un dispositif CNC personnalisé. C'est une tâche hautement technique qui nécessite une attention aux détails de la part des concepteurs. WayKen fournit des services de production de haute qualité, y compris la conception et la fabrication de dispositifs personnalisés.

Quels types de pièces les dispositifs CNC peuvent-ils maintenir ?

Les dispositifs CNC sont des dispositifs flexibles qui peuvent maintenir des pièces rondes, prismatiques, plaques, cylindriques et de forme irrégulière.

Les dispositifs CNC sont-ils interchangeables entre différentes machines CNC ?

La plupart des dispositifs CNC sont interchangeables en raison de leurs caractéristiques géométriques standard. Dans de rares cas, cependant, cela peut ne pas être possible si les spécifications de la machine diffèrent considérablement ou si le dispositif est personnalisé.

Comment choisir le bon dispositif CNC pour mon application ?

Plusieurs facteurs doivent être pris en compte, tels que les dimensions de la pièce, sa forme, son matériau, les opérations d'usinage, la séquence de ces opérations et les capacités de la machine CNC.