Guide de l’usinage CNC

Guide complet de l’usinage CNC

Nous explorerons l’histoire de l’usinage CNC, ses diverses utilisations et les avantages qu’il offre, tout en examinant ses limites. 

Vous découvrirez également des considérations de conception et des facteurs de coûts essentiels. Préparez-vous à un voyage instructif qui éveillera votre curiosité et enrichira votre savoir sur l’usinage CNC.

Qu’est-ce que la CNC ?

La commande numérique par ordinateur (CNC) est un procédé d’usinage soustractif qui consiste à retirer avec précision de la matière d’une pièce, en s’appuyant sur une programmation informatique. Cette méthode utilise des outils de coupe pour façonner des matériaux en pièces complexes avec une précision exceptionnelle. Sa précision et son efficacité en font un élément indispensable de la fabrication moderne. Ici, nous nous concentrons sur les applications des outils de coupe en CNC, en soulignant leur rôle essentiel dans la création de composants complexes avec une précision remarquable.

Types d’usinage CNC : de 3 à 5 axes 

L’usinage CNC varie notamment en fonction du nombre d’axes, chacun répondant à des besoins de fabrication spécifiques. La CNC à 3 axes fonctionne dans trois directions, idéale pour les géométries 2D et 2.5D, mais elle est limitée pour les caractéristiques angulaires. En revanche, la CNC à 4 axes ajoute un axe de rotation supplémentaire, permettant d’usiner des pièces complexes sans nécessiter de changement de dispositif de fixation.

L’usinage CNC à 5 axes, quant à lui, ajoute deux axes de rotation, permettant ainsi une manipulation simultanée sur cinq faces. Ce type d’usinage offre deux modes : l’indexation et le continu. Il est largement utilisé dans des secteurs comme l’automobile et l’aérospatiale, car il permet de combiner des conceptions complexes avec une production efficace.

Opérations d’usinage CNC

Les opérations d’usinage CNC comprennent divers processus, chacun adapté à des résultats de fabrication spécifiques.

En plus de ces opérations les plus couramment utilisées en usinage CNC, il existe d’autres techniques aux capacités et applications uniques. On y retrouve notamment la rectification, le rodage, le brochage, la découpe au laser, l’usinage par jet d’eau et l’électroérosion (EDM).

Principales étapes du processus d’usinage CNC

 Le processus d’usinage CNC est méthodique, garantissant précision et efficacité à chaque étape.

Étape 1 : L’ébauche des plans

Des professionnels tels que les concepteurs et les ingénieurs élaborent les plans initiaux. Ces plans définissent les caractéristiques et les applications de la pièce, ils  servent de guide pour les étapes suivantes.

Étape 2 : Modélisation CAO

Le plan est transformé en modèle numérique à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Ce modèle fournit une représentation détaillée, incluant les dimensions, l’épaisseur des parois et la profondeur des cavités.

Étape 3 : Conversion de la CAO à la FAO

Pour que les machines à commande numérique interprètent les dessins, les modèles CAO sont convertis dans un format de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Divers logiciels de FAO tels que Mastercam, PowerMILL et CAMWorks, facilitent cette conversion.

Étape 4 : Configuration de la machine

Avant l’usinage, la machine doit être minutieusement configurée. Cela inclut le transfert du fichier FAO, l’ajustement des réglages et la fixation de la pièce sur la table de travail, garantissant précision et sécurité.

Étape 5 : Exécution du programme

L’opérateur lance le programme pour que la machine commence les mouvements d’outils précis. Le programme s’exécute jusqu’à son terme, sauf en cas d’erreur ou d’urgence.

Étape 6 : Post-usinage

La pièce usinée est retirée pour inspection et des contrôles de qualité sont effectués. Elle peut ensuite passer par des processus secondaires, comme la finition, si nécessaire.

Chaque étape du processus d’usinage CNC est cruciale pour s’assurer que le produit final répond aux normes de conception et de qualité requises.

Histoire de la CNC

L’histoire de la CNC remonte à la fin des années 1940, lorsque John T. Parsons a mis au point la première machine à commande numérique (CN), fonctionnant à l’aide de cartes perforées. Cette avancée a jeté les bases de la technologie CNC. En 1952, une équipe du MIT, incluant J.F. Reintjes, a présenté le prototype de la première fraiseuse à commande numérique. Avec le MIT, Richard Kegg a joué un rôle essentiel dans la commercialisation de cette technologie, notamment avec la fraiseuse Cincinnati Milacron Hydrotel, marquant une étape clé dans l’usinage CNC.

Où a-t-elle été créée ?

Le développement révolutionnaire des machines à commande numérique a débuté aux États-Unis, principalement au MIT. La collaboration entre le MIT et des entreprises de Cincinnati a permis la création des premières machines CNC commerciales, révolutionnant ainsi les processus de fabrication.

Évolution de l’usinage CNC

The evolution of CNC machining is a story of technological progress and innovation shaped by the needs of the times. 

1952 – 1958 : La naissance de l’usinage CNC

En réponse à la demande de production efficace pendant la guerre froide, la première fraiseuse à commande numérique, la Cincinnati Milacron Hydrotel, a été créée en 1952 grâce à Richard Kegg et au MIT. En 1958, Kegg a obtenu un brevet pour un dispositif de positionnement motorisé pour machines-outils, marquant un tournant pour la CNC.

1967 – 1972 : Reconnaissance et progrès mondiaux

À l’approche des années 1970, la CNC a gagné une reconnaissance mondiale, soutenue par l’émergence de la conception assistée par ordinateur (CAO) et de la fabrication assistée par ordinateur (FAO) en 1972. Cette période a marqué un bond dans la technologie CNC avec l’intégration des processus de conception et de fabrication numériques.

1976 – 1989 : Normalisation et capacités 3D

La fin des années 1970 et les années 1980 ont été marquées par des avancées majeures, notamment l’introduction de la CAO 3D et de la FAO dans l’usinage CNC en 1976. En 1989, ces technologies sont devenues la norme industrielle, ouvrant la voie à des techniques d’usinage plus complexes et précises.

CNC moderne : Polyvalence et nouvelles méthodes

Les machines CNC modernes incarnent la polyvalence et la commande électronique, traitant divers matériaux avec des résultats fiables. Cette époque a également vu l’apparition de nouvelles méthodes telles que l’usinage par faisceau d’électrons (EBM), l’électroérosion (EDM) et l’usinage au plasma, utilisées selon les propriétés des matériaux et les besoins de production.

What are the benefits and advantages of CNC?

CNC machining stands out for its blend of efficiency, precision, and versatility, making it a go-to choice in modern manufacturing. Some of its significant benefits are as follows: 

Accuracy and precision

CNC machines are renowned for their exceptional accuracy. They meticulously follow digital designs, ensuring parts are produced with high precision, which is crucial for intricate and detailed components.

Fast and efficient​

Speed is a hallmark of CNC machining. It quickly translates digital designs into physical parts, significantly reducing production time compared to traditional methods.

Cost-effectiveness

One of CNC’s strengths is its ability to produce anything from a single piece to hundreds with consistent quality. This repeatability makes it a cost-effective solution, especially for medium-scale production runs.

​​Grea​​ter capabilities​

These technological machines excel in crafting complex shapes that would be challenging or impossible to achieve with manual processes, offering greater design flexibility.

Wide range of compatible materials​

​​Another advantage is versatility in material compatibility. CNC machines adeptly handle various materials, including metals, plastics, composites, and wood, broadening their application across different industries. This adaptability ensures that CNC machining remains a crucial tool in the manufacturing arsenal.

Quelles sont les limites de la CNC ?

Bien que l’usinage CNC soit un outil précieux dans la fabrication, il est important d’en comprendre les limites :

Facteurs de coût

Les coûts de l’usinage CNC augmentent avec la qualité et la complexité du projet. Les projets avancés nécessitant une précision élevée et des conceptions complexes peuvent engendrer des dépenses significatives.

Déchets matériels

En raison de sa nature soustractive, l’usinage CNC entraîne souvent des pertes de matériaux. Ce processus élimine de la matière pour former le produit final, ce qui peut générer un excédent de déchets, notamment dans les conceptions complexes.

Limites de la conception

L’usinage CNC a des contraintes liées à la capacité de l’équipement. Des conceptions comportant des contre-dépouilles ou des caractéristiques nécessitant un usinage à 5 axes peuvent poser problème, ce qui limite la flexibilité de certaines conceptions.

Efficacité en production de masse

Pour la production de masse, l’usinage CNC n’offre pas les mêmes économies d’échelle que d’autres méthodes. La rentabilité est moindre pour les grandes quantités, car l’investissement en temps et en ressources reste constant par unité.

Restrictions de taille

La taille des pièces est un facteur critique pour l’usinage CNC. Les grandes pièces doivent souvent être divisées en segments, ce qui complique l’assemblage. À l’inverse, les petites ou très fragiles pièces peuvent être difficiles à usiner sans risque de dommage, ce qui peut rendre d’autres technologies de fabrication plus appropriées.

Matériaux adaptés à l’usinage CNC

L’usinage CNC est compatible avec une large variété de matériaux, permettant de choisir celui qui correspond le mieux aux exigences spécifiques du projet. Les métaux et les plastiques sont les matériaux les plus couramment utilisés, chacun offrant des propriétés et des avantages uniques.

Métaux

Les métaux sont privilégiés pour leur résistance élevée, leur dureté et leur capacité à supporter des températures élevées.

• Aluminium : ce matériau polyvalent, léger et facile à usiner, est très prisé. L’aluminium 6061 est souvent utilisé pour des applications générales, tandis que l’aluminium 7075 convient particulièrement aux applications aérospatiales où la réduction du poids est cruciale. 
• Acier inoxydable : les alliages tels que 304 et 316 sont appréciés pour leur robustesse, leur ductilité et leur résistance à la corrosion. Ces propriétés en font un choix fréquent pour les industries automobile, militaire et pour les composants de moteurs.
• Laiton : apprécié pour son excellente usinabilité, sa résistance à la corrosion et ses propriétés mécaniques, le laiton est idéal pour la fabrication de pièces fonctionnelles.

Plastiques

Les plastiques sont légers et souvent choisis pour leur résistance chimique et leurs propriétés isolantes.

• ABS : ce matériau est couramment utilisé pour ses propriétés mécaniques et sa résistance aux chocs, le rendant idéal pour les prototypes et les pièces légères 
• Nylon : les variantes comme le nylon 6 et le nylon 66 sont choisies pour leur résistance chimique et à l’abrasion, idéales pour les applications techniques.  
• Polycarbonate (PC) : avec sa grande résistance aux chocs, il est souvent utilisé dans le vitrage automobile et les dispositifs fluidiques.
• POM (Delrin) : prisé pour sa précision, sa rigidité et sa résistance au frottement, il est idéal pour les pièces nécessitant une haute tolérance.  
• PTFE (Téflon) : connu pour sa résistance chimique et thermique, il est souvent utilisé dans des applications à haute température ou comme isolant électrique.

Autres matériaux

Au-delà des métaux et des plastiques, l’usinage CNC peut être appliqué à des matériaux comme le bois et les composites, offrant une grande polyvalence pour les applications esthétiques et structurelles dans divers secteurs.

Vérification de la disponibilité des matériaux

Pour plus de détails sur les propriétés des matériaux, consultez notre page dédiée à la disponibilité des matériaux, qui vous aidera à échaffauder  un choix éclairé.

Comment choisir le matériau le plus approprié pour la CNC

Le choix des matériaux est crucial pour la fonctionnalité et la rentabilité. Voici quelques facteurs à prendre en compte :

Environnement d’usinage

Les matériaux réagissent différemment aux conditions d’usinage telles que la vitesse de coupe, le type d’outil et le liquide de refroidissement. Il est important de sélectionner des matériaux compatibles avec l’environnement, notamment en fonction de la température, de l’humidité et de la présence de contaminants.

Poids et coût des pièces

Les matériaux légers comme l’aluminium ou le magnésium permettent de réduire les coûts et le poids, ce qui est essentiel pour des secteurs tels que l’aérospatiale et l’automobile.

Résistance à la chaleur

Les matériaux doivent supporter des températures élevées sans déformation. Ceux ayant une bonne résistance à la chaleur, comme l’acier inoxydable et le titane, permettent des vitesses de coupe élevées et réduisent l’usure des outils.

Conductivité électrique et exigences magnétiques

Les matériaux conducteurs, comme le cuivre et l’aluminium, dissipent bien la chaleur, tandis que les matériaux non magnétiques, comme le titane, ne sont pas affectés par les champs magnétiques, garantissant des coupes nettes.

Dureté

La dureté affecte l’usinabilité, la durée de vie des outils et la finition. Des matériaux trop durs sont difficiles à couper, tandis que les matériaux trop mous risquent de se déformer.

Finition de surface et esthétique

La finition de surface impacte les performances et l’apparence. Un bon état de surface réduit le frottement et peut être essentiel dans les secteurs de la vente au détail, de l’automobile de luxe et de l’aérospatiale.

Environnement d’utilisation

Déterminez si la pièce sera utilisée en intérieur ou en extérieur. Les matériaux résistants à l’humidité, comme l’aluminium, sont essentiels dans les environnements humides pour prévenir la rouille.

Budget

Les matériaux et les coûts d’usinage influencent le choix final. Des matériaux de qualité supérieure peuvent être coûteux, tandis que les plastiques et les composites sont souvent plus abordables. Choisir des matériaux adaptés aux besoins du projet et dont l’usinage reste économique permet de garantir un bon rapport qualité-prix tout en assurant la durabilité et la qualité du produit fini.

​Évaluation des matériaux CNC

Type de matériau	Environnement d’usinage	Poids de la pièce	Résistance à la chaleur	Conductivité électrique	Dureté	Finition de la surface
Métaux
Aluminium	Excellent	Excellent	Bon	Excellent	Bon	Excellent
Acier inoxydable	Bon	Bon	Excellent	Pauvre	Excellent	Bon
Laiton	Bon	Bon	Bon	Bon	Bon	Excellent
Titane	Bon	Pauvre	Excellent	Pauvre	Excellent	Bon
Plastiques
ABS	Bon	Excellent	Bon	Excellent	Bon	Bon
Nylon	Bon	Excellent	Bon	Excellent	Bon	Bon
Polycarbonate	Bon	Excellent	Bon	Excellent	Bon	Bon
POM (Delrin)	Excellent	Excellent	Bon	Excellent	Excellent	Excellent
PTFE (Téflon)	Excellent	Bon	Excellent	Pauvre	Bon	Bon

Note : Les valeurs indiquées dans ce tableau sont des valeurs générales basées sur les propriétés et les applications typiques de ces matériaux. Des applications spécifiques peuvent donner lieu à des niveaux de performance différents. Consultez nos experts pour une sélection précise des matériaux.

Finitions pour les pièces usinées CNC

Le choix de la finition appropriée pour les pièces usinées par CNC permet de garantir l’esthétique, la fonctionnalité et la durabilité souhaitées. Voici un aperçu des finitions les plus courantes :

Brut d’usinage

Une finition « brute d’usinage » laisse la pièce avec des marques d’outils visibles et une texture rugueuse, généralement autour de 3,2 μm de rugosité de surface. Elle offre des tolérances dimensionnelles serrées à un coût abordable grâce à l’absence de post-traitement, ce qui en fait un bon choix pour les projets où le dimensionnel est prioritaire. Cette finition ne supprime pas les bavures et les rayures.

Différents types de Polissage

Le polissage, notamment l’électropolissage, est couramment appliqué à l’acier ou à l’acier inoxydable pour obtenir une finition ultra-fine ou miroir. Utilisant un courant électrique et un bain chimique, l’électropolissage dissout une couche contrôlée du matériau. Il est économique et plus rapide que le polissage manuel, tout en offrant une surface très lisse.

Anodisation

Ce procédé ajoute une couche d’oxyde protectrice aux pièces en aluminium, renforçant leur résistance à la corrosion, à l’usure et aux rayures. La pièce est immergée dans une solution électrolytique et soumise à un courant électrique. 

L’anodisation améliore non seulement la résistance à la corrosion et à l’usure, mais confère également au métal une finition de surface grossière et granuleuse. Il est particulièrement efficace pour piéger les colorants dans la couche d’oxyde, ce qui permet d’obtenir une couleur quasi permanente. Les types d’anodisation varient :

• Type I : utilise de l’acide chromique, offrant une couche plus fine pour les applications sensibles aux changements dimensionnels.
• Type II : utilise de l’acide sulfurique pour créer une couche plus épaisse, idéale pour des finitions décoratives en différentes couleurs.
• Type III : produit la couche d’oxyde la plus épaisse, parfaite pour des applications nécessitant une résistance accrue, avec des épaisseurs allant jusqu’à 150 μm.

Chaque type d’anodisation offre des avantages distincts et est choisi en fonction des exigences spécifiques des pièces usinées CNC.

Brunissage

Convient aux pièces en acier et en acier inoxydable, offrant une résistance à la corrosion et une meilleure lubrification. Appliqué dans un bain chimique à haute température, il produit une finition mate sans modifier les dimensions, bien qu’il soit sensible à l’abrasion sous des contraintes élevées.

Microbillage

Le microbillage utilise des billes de verre ou de céramique sous pression pour créer une finition uniforme et mate sur les surfaces métalliques, éliminant efficacement les imperfections et préparant la surface pour des traitements ultérieurs. Il peut affecter la précision dimensionnelle, et son coût le destine généralement à des pièces de valeur supérieure.

Revêtement poudre

Appliqué électro-statiquement sur l’acier, l’acier inoxydable et l’aluminium, ce revêtement est ensuite durci à haute température pour une finition durable, épaisse et uniforme, disponible dans de nombreuses couleurs et finitions. Il modifie les dimensions et réduit la conductivité électrique, nécessitant une attention particulière aux tolérances et à la rugosité.

Chacune de ces finitions offre des avantages uniques et convient à des besoins spécifiques en fonction des matériaux, de l’utilisation prévue, des conditions environnementales et des préférences esthétiques.

Vérifier la disponibilité des finitions

Pour une vue d’ensemble des options de finition disponibles pour les pièces usinées CNC, consultez notre page dédiée à la disponibilité des finitions.

Principales applications des pièces CNC

CNC machining, a vital technology in modern manufacturing, excels in creating precise and complex parts across various industries. This guide delves into the primary applications of CNC machined components, highlighting their critical role in different sectors. 

Ces applications illustrent la polyvalence et l’importance de l’usinage CNC dans divers secteurs, soulignant son rôle fondamental dans l’évolution des technologies et des pratiques de fabrication.

Conseils de conception pour l’usinage CNC

Au-delà des notions de base, nous abordons maintenant l’aspect conception de l’usinage CNC. Nous examinerons les meilleures pratiques pour obtenir des résultats optimaux en matière de fraisage, de perçage et de tournage CNC, afin de garantir la précision et l’efficacité de chaque projet.

Les meilleures pratiques pour l’usinage CNC

Dans le domaine de l’usinage CNC, il est crucial de trouver un équilibre entre rentabilité et conception pratique. Cette section présente des pratiques essentielles pour optimiser les conceptions destinées aux processus CNC, en assurant qualité et rentabilité.

Optimiser les coûts de main-d’œuvre grâce à la conception

Priorisez les conceptions qui minimisent les coûts de main-d’œuvre. Par exemple, les bords chanfreinés sont plus rentables à usiner que les bords arrondis, permettant des économies de temps et d’argent.

Garantir la clarté des spécifications

Évitez les instructions vagues sur les plans de conception. Des spécifications claires et précises, comme des exigences de polissage exactes ou des angles spécifiques, aident le personnel de fabrication à exécuter les dessins avec précision et réduisent le risque d’erreurs.

Dimensionnement précis à partir de points spécifiques

Les dimensions doivent être définies à partir de surfaces ou de points spécifiques sur les pièces, et non d’espaces arbitraires. Cela facilite la création d’outils et de gabarits précis, minimisant les risques d’erreurs d’outillage et de mesure.

Conception légère et fonctionnelle

Concevez des produits qui répondent aux exigences fonctionnelles tout en étant aussi légers que possible. Des pièces plus légères signifient généralement des coûts réduits en matière de matériaux, de main-d’œuvre et d’outillage. Optez pour la plus petite taille de matière première compatible avec les besoins de résistance et de rigidité.

Utiliser des matériaux standards et disponibles

Évitez d’utiliser des matériaux spécialisés, sauf si cela est nécessaire à la fonction de la pièce. Concevez avec des matériaux couramment disponibles pour réduire les coûts et simplifier la fabrication.

Conception pour un usinage efficace

Concevez des pièces pouvant être usinées en un minimum d’opérations. Cela réduit les manipulations et garantit la précision. Intégrez des géométries et des processus de coupes standards peuvent également améliorer la faisabilité de la production à l’échelle mondiale.

Rigidité de la conception pour résister aux forces d’usinage

Assurez-vous que la pièce est suffisamment rigide pour supporter les contraintes de serrage et d’usinage. Les pièces doivent résister aux forces appliquées pendant ces processus, tout en conservant leur intégrité structurelle.

Utiliser les dimensions standards de brut et les normes internationales

Intégrez les dimensions et les géométries du stock pour éviter les opérations d’usinage superflues. L’adhésion à des normes internationales, telles que l’ISO, garantit que les conceptions sont comprises à l’échelle mondiale et peuvent être fabriquées partout, améliorant ainsi la faisabilité et l’efficacité de la production.

Meilleures pratiques pour le fraisage CNC

In CNC milling, intelligent design is crucial in achieving precision and cDans le domaine du fraisage CNC, une conception intelligente est essentielle pour atteindre la précision et la rentabilité. Voici quelques pratiques optimales pour concevoir des pièces adaptées à ce processus :

Utiliser des formes et des tailles de coupes standards

Préférez les outils de coupe aux formes et tailles courantes, afin d’éviter les outils spécialisés, qui sont plus coûteux et nécessitent davantage d’entretien.

Conception flexible des rayons dans les surfaces intersectées

Utilisez des rayons standards (par exemple, R=1, 3, 5, 6 mm) pour les intersections de surfaces. Cela facilite l’utilisation d’outils standards et améliore la qualité de la surface.

Repérage par points pour les petites surfaces planes

Pour les petites surfaces planes telles que les supports de roulement ou les sièges de boulons, prévoyez un surfaçage par points. Ce procédé est plus rapide et économique que le surfaçage complet.

Préférer les biseaux ou les chanfreins aux arrondis

Utilisez des biseaux ou chanfreins pour les arêtes extérieures, permettant d’utiliser des fraises à surfacer et d’éviter les réglages coûteux nécessaires aux arrondis.

Coins internes ronds

Prévoyez des angles internes arrondis, évitant ainsi l’usinage coûteux des poches aux angles droits et simplifiant l’usinage.

Prolonger la durée de vie de l’outil de coupe

Évitez de fraiser sur les plans de joint ou les zones de dépouille pour limiter l’usure des outils et prolonger leur durée de vie.

Minimiser les opérations d’usinage séparées

Concevez des pièces qui nécessitent le moins d’opérations possible, en alignant les surfaces sur le même plan pour réduire les manipulations.

Conception pour le dégagement de l’outil

Assurez un espace suffisant autour des contre-dépouilles, en utilisant des incréments de largeur standard pour faciliter l’utilisation d’outils communs.

Meilleures pratiques pour le perçage CNC

Pour optimiser le perçage CNC, la précision dans la conception est cruciale. Voici huit pratiques essentielles pour garantir l’efficacité et la fiabilité du perçage :

Assurer la perpendicularité des surfaces d’entrée et de sortie

Conservez la perpendicularité pour faciliter l’entrée et éviter les ruptures de foret à la sortie.

Éviter les coupes interrompues pour plus de rectitude

Évitez les conceptions impliquant des ouvertures croisées, car elles augmentent le risque de déviation et de rupture de l’outil.

Dégagement des copeaux dans les filetages internes

Préférez les trous débouchant aux trous borgnes pour faciliter l’évacuation des copeaux, surtout lors de l’alésage ou du taraudage.

Raccourcir les filets lorsque cela est possible

Limitez la longueur des filets aux besoins fonctionnels pour économiser de l’espace et réduire les coûts.

Inclure chanfreins et lamages dans les modèles filetés

Chanfreinez les filets extérieurs et les trous taraudés pour réduire les bavures et faciliter le taraudage.

Utiliser des pointes de forage standard pour les trous borgnes

Pour des trous borgnes, optez pour un fond pointé standard, en ajoutant un usinage spécialisé uniquement si nécessaire.

Éviter les trous trop profonds

Limitez la profondeur des trous à moins de huit fois le diamètre pour minimiser les risques de déviation et les problèmes d’évacuation des copeaux.

Minimiser les petits trous

Limitez l’usage de forets de petits diamètres (moins de 3 mm) pour éviter les risques de casse et optimiser la production.

Following these guidelines can significantly improve the efficiency and reliability of CNC drilling processes, leading to better quality parts and optimized manufacturing workflows. 

Meilleures pratiques pour le tournage CNC

Le tournage CNC excelle dans la fabrication de pièces cylindriques avec précision. Voici les pratiques essentielles pour optimiser les conceptions de tournage :

Optimiser l’utilisation de barres standards

Utilisez les dimensions standards des barres en ajustant légèrement les tolérances pour éviter des usinages supplémentaires.

Utiliser des outils standard pour les caractéristiques communes

Standardisez les tailles de trous, filetages et autres éléments pour éviter l’usage d’outils personnalisés.

Minimiser les opérations secondaires

Concevez les pièces pour qu’elles soient fabriquées en une seule opération, en regroupant les éléments internes d’un côté pour réduire les manipulations.

Prévenir les marques d’outils avec des angles de dépouille légers

Appliquez un léger angle de dépouille aux parois latérales pour éviter les rayures et prolonger la durée de vie de l’outil.

Limiter l’utilisation des contre-dépouilles

Privilégiez les contre-dépouilles externes qui nécessitent des mouvements d’outils moins complexes.

Prévoir un espace suffisant pour les outils de coupe du fil

Assurez suffisamment d’espace autour des filetages pour faciliter le dégagement et éviter des défauts de coupe.

Réduire le besoin d’ébavurage

Minimisez les angles vifs pour limiter les bavures et éviter les finitions manuelles supplémentaires.

Éviter les angles vifs pour réduire les faiblesses

Limitez les angles vifs ou utilisez des angles avec des ruptures commerciales pour prévenir les faiblesses structurelles.

Ces pratiques garantissent des conceptions efficaces et optimisées pour le fraisage, le perçage et le tournage CNC, permettant de maximiser la qualité et la rentabilité.

Optimisations des coûts pour l’usinage CNC

Comprendre les facteurs qui influencent les coûts de l’usinage CNC est essentiel pour bien gérer les dépenses. Cette section explore les principaux éléments qui impactent les prix de l’usinage CNC et propose des stratégies pour optimiser le coût des pièces usinées.

Qu’est-ce qui influe sur le coût de l’usinage CNC et comment le réduire ?

Plusieurs facteurs clés jouent un rôle crucial dans l’évaluation des coûts de l’usinage CNC :

Équipements et machines

Les coûts d’exploitation des différentes machines CNC varient, certains processus étant plus économiques que d’autres. Par exemple, la découpe laser est souvent la plus rentable, suivie par le tournage CNC, le fraisage 3 axes, le tournage-fraisage, et enfin le fraisage 5 axes, chaque niveau de complexité se traduisant par un coût accru. Les fabricants et concepteurs avisés s’efforcent d’utiliser les machines offrant le meilleur rapport coût-efficacité tout en préservant l’intégrité de la pièce. En choisissant le processus d’usinage le plus approprié, il est possible de trouver un équilibre optimal entre le coût et la complexité des pièces.

Choix des matériaux

Le type de matière première influe significativement sur les coûts d’usinage. Le prix, la disponibilité, et les caractéristiques d’usinage des matériaux varient, influençant directement le coût. Par exemple, les alliages à haute performance sont souvent plus onéreux que les métaux courants, et la disponibilité des matériaux peut aussi jouer un rôle déterminant dans leur prix final.

Complexité de la conception

La complexité de la pièce ou du composant est un élément clé dans la détermination des coûts. Les conceptions avec des caractéristiques compliquées, des tolérances serrées et des géométries avancées nécessitent souvent un outillage spécialisé et des temps d’usinage plus longs, ce qui augmente le coût global.

Temps d’usinage

Le temps d’usinage d’une pièce impacte directement le coût. Il comprend le temps de cycle (temps de coupe réel), le temps de préparation (préparation et changements d’outils), ainsi que l’efficacité globale de la production. La réduction des temps de cycles et l’amélioration de l’efficacité de la préparation peuvent permettre de réduire significativement les coûts.

Machines-outils

La sélection et la gestion des machines-outils sont des facteurs de coût essentiels. Cela inclut les coûts d’achat, d’entretien et de remplacement des outils de coupe. La durée de vie des outils et le temps requis pour leur remplacement influent directement sur l’efficacité et les coûts de production.

Volume et taille des lots

La taille des séries de production joue un rôle important dans les coûts, en raison des économies d’échelle. Des volumes plus importants entraînent généralement une réduction du coût par pièce grâce à la diminution du temps de préparation et à l’amélioration de l’efficacité de la production. En revanche, des lots de petites tailles peuvent augmenter les coûts par pièce en raison des temps de préparation plus longs.

Coûts de main-d’œuvre

Les coûts liés aux ingénieurs et opérateurs en usinage CNC contribuent significativement aux dépenses globales. Ces coûts comprennent les salaires du personnel qualifié, nécessaire pour la programmation, la configuration et l’exploitation des machines à commande numérique. Les opérations complexes et intensives en main-d’œuvre peuvent entraîner des coûts de main-d’œuvre plus élevés.

Frais généraux

Les frais généraux liés à l’usinage CNC, comme les coûts des installations, les services publics, les frais administratifs, le contrôle de la qualité et les inspections, sont également des éléments à prendre en compte dans le coût total. L’optimisation de ces frais est cruciale pour maintenir la compétitivité.

Coûts de rebut et de reprise

Les coûts liés aux rebuts et aux retouches dues à des erreurs ou à des écarts par rapport aux spécifications sont également importants. Réduire les rebuts en améliorant le contrôle de la qualité, en utilisant des techniques d’usinage de précision et en effectuant des inspections rigoureuses peut considérablement diminuer ces coûts, optimisant ainsi l’ensemble des dépenses liées à l’usinage.

En comprenant et en gérant soigneusement ces facteurs, il est possible d’optimiser l’usinage CNC en termes de rentabilité, tout en maintenant des normes de qualité élevées pour les pièces usinées.

Conclusion

Ce guide vous a présenté l’essentiel de l’usinage CNC, en abordant ses principes fondamentaux, les subtilités de la conception et les considérations de coûts. Nous y avons exploré comment la technologie et l’innovation soutiennent la fabrication moderne, tout en mettant en avant l’importance d’optimiser la conception et d’adopter des stratégies efficaces pour réduire les coûts sans compromettre la qualité.

Chez Protolis, nous nous engageons à fournir des services d’usinage CNC de qualité supérieure. Notre expertise nous permet de fabriquer des pièces de précision qui répondent à vos spécifications. Pour des solutions d’usinage CNC sur mesure, alignées avec les principes présentés dans ce guide, contactez-nous. Nous sommes ici pour donner vie à vos projets d’ingénierie.