12 conseils pour concevoir des pièces pour l'usinage CNC

Concevoir des pièces pour l'usinage CNC est complexe . Cet article vous propose 12 conseils clés pour optimiser la conception et la fabrication de ces pièces. Il aborde les 12 principaux conseils pour accroître la productivité dans le domaine de l'usinage CNC.

Types de machines et de processus CNC

Le meulage et le fraisage sont devenus plus faciles grâce à l'utilisation de machines CNC, notamment des tours et des fraiseuses. Chaque machine a ses caractéristiques, donc connaître les caractéristiques de chaque machine aide à concevoir la pièce en conséquence. Le choix de la bonne machine, en fonction de ses caractéristiques, affecte grandement le coût et la fiabilité de la pièce.

Principales limites de l'usinage CNC

La machine CNC fonctionne mieux lorsque la pièce concernée présente une certaine dureté. Comme lors de l'usinage CNC, la pièce en cours de traitement doit supporter la charge, la résistance est donc importante. La machine CNC ne fonctionne pas avec des matériaux mous comme les polymères et des matériaux cassants comme la céramique.

Contraintes spécifiques à la machine

Plusieurs axes et la taille de la machine affectent également la complexité de la pièce à usiner. Les machines CNC à 3 axes et les machines CNC à 5 axes ont des caractéristiques différentes. Les machines à 5 axes peuvent accueillir des pièces de plus grande taille par rapport aux machines à 3 axes.

Astuce 1 : évitez les murs trop fins

Les pièces usinées ont des parois très fines qui se plient ou se cassent facilement pendant l'usinage.

Impact de l'épaisseur de paroi sur la stabilité des pièces

L'épaisseur des parois des pièces destinées à l'usinage CNC affecte grandement leur stabilité car les parois fines peuvent se plier, se déformer ou se casser pendant l'usinage. Les métaux à parois fines seront difficiles à travailler en raison de leur instabilité.

Épaisseur de paroi recommandée pour différents matériaux CNC

Selon certaines règles et réglementations, les pièces métalliques doivent avoir une épaisseur de paroi d'au moins 0.8 mm et les pièces en plastique doivent avoir une épaisseur de paroi d'au moins 1.5 mm.

Astuce 2 : Concevez des cavités avec des rapports profondeur/largeur appropriés

Les cavités profondes entraînent de nombreux problèmes tels que la difficulté d'usinage et la déviation des outils qui affecte l'intégrité de la pièce.

Optimisation de la conception en fonction de la profondeur de la cavité

Pour travailler facilement dans une machine CNC, il est nécessaire de concevoir de manière optimale la profondeur de la cavité. Un rapport profondeur/largeur optimal de 4:1 convient à presque tous les matériaux et est recommandé pour éviter des problèmes tels que la déflexion de l'outil, etc.

Assurer l'intégrité structurelle dans les conceptions profondes

Un rapport profondeur/largeur de 4:1 permet d'éviter un retrait excessif de matériaux, ce qui entraîne une réduction des coûts et augmente l'intégrité de la pièce.

Astuce 3 : utilisez des tailles de trous standard

La taille de trou standard offre de nombreux avantages tels que la précision, la production rapide, la cohérence, la compatibilité, la facilité de remplacement, etc.

Importance de l'utilisation d'outils CNC standards

L'utilisation de tailles de trous standard permet de gagner du temps, d'usiner, d'éliminer l'excès de matière et donc de réduire les coûts. Nous devons personnaliser les diamètres uniquement lorsque cela est nécessaire.

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Astuce 4 : ajoutez des rayons aux coins internes

L'ajout de rayons aux coins internes est bénéfique à bien des égards, notamment en réduisant les points de concentration de contraintes et l'usure des outils en offrant une bonne usinabilité.

Avantages de l'ajout de congés pour un usinage plus fluide

L'ajout de rayons aux angles internes permet de réduire le temps d'usinage et l'usure des outils. Les rayons augmentent la durée de vie de la pièce car les angles vifs concentrent les contraintes qui finissent par provoquer une défaillance.

Dimensions de rayon recommandées pour éviter l'usure de l'outil

Une bonne règle empirique pour un meilleur usinage CNC est que la pièce subjective doit avoir au moins 1/3 de la profondeur de la cavité.

Astuce n°5 : évitez les fonctionnalités qui ne peuvent pas être usinées

De nombreuses caractéristiques rendent l’usinage difficile et sont brièvement décrites ci-dessous.

Comment identifier les géométries non usinables

Les pièces qui ont des contre-dépouilles sont très difficiles à usiner, c'est pourquoi vous devez éviter ces contre-dépouilles dans vos conceptions. Les pièces qui ont des mots, etc. dessus sont difficiles à usiner.

Simplification des fonctionnalités complexes pour une fabrication CNC plus facile

Simplifiez vos conceptions pour un meilleur usinage CNC. Évitez les contre-dépouilles ou les conceptions ou géométries complexes sur vos pièces. Consultez l'opérateur de la machine CNC lors de la conception de votre pièce.

Astuce n°6 : évitez l’utilisation excessive de tolérances serrées

Les pièces qui nécessitent des tolérances serrées sont toujours difficiles à usiner, elles nécessitent beaucoup de soin et de temps et donc un coût accru.

Équilibrer précision et coût

Il devient difficile de trouver un équilibre entre la précision de la taille exacte et le coût. Ainsi, lors de la conception des pièces, une tolérance est toujours bénéfique en termes de gain de temps ou de coût.

Lorsque des tolérances strictes sont nécessaires pour la performance des pièces

Les pièces telles que les trous pour les fixations, les dents d'engrenage ou les arbres porteurs nécessitent une tolérance stricte. Ces pièces sont visibles sur la figure suivante :

Astuce 7 : Limitez la longueur du fil

Il est important d'avoir une longueur de fil optimale pour de nombreuses raisons qui sont décrites ici.

Pourquoi les filetages longs augmentent la difficulté d'usinage

Les filetages longs augmentent les coûts en raison de l'usinage accru qui, en fin de compte, augmente la consommation d'énergie.

Bonnes pratiques pour le filetage des composants usinés CNC

La meilleure pratique pour le filetage consiste à contrôler la taille du filetage à 1.5 fois le diamètre du trou. Au-delà de 1.5 fois, la résistance n'est pas augmentée, mais le temps de travail et le coût augmentent.

Astuce n°8 : évitez les éléments esthétiques inutiles

Toute fonction inutile n'est qu'une perte de temps et d'énergie, ce qui augmente les coûts. La figure suivante montre comment la CNC ajoute des caractéristiques esthétiques à une pièce :

Réduire les coûts d'usinage en se concentrant sur les caractéristiques fonctionnelles

Lors de la conception, votre attention doit être portée en priorité sur la fonctionnalité de la pièce, puis sur son coût. L'ajout d'éléments esthétiques est un besoin secondaire, car ils ne concernent que l'apparence.

Quand l'esthétique est essentielle et comment trouver un équilibre avec la performance

L'ajout d'un logo, un logo esthétique, est essentiel à la conception de chaque pièce ou produit. Pour augmenter l'efficacité et l'efficience, vous devez utiliser d'autres techniques comme la gravure au laser, etc.

Pour une meilleure compréhension, vous pouvez regarder la vidéo YouTube suivante ;

Astuce 9 : Tenez compte de l'orientation des pièces lors de la conception

L’orientation des pièces est très importante et est brièvement abordée ci-dessous :

Impact de l'orientation sur les parcours d'outils et le temps d'usinage

L'orientation précise des pièces pendant le processus d'usinage permet d'économiser du temps et de l'énergie, donc des coûts. Elle évite l'usure et la déformation de l'outil.

Concevoir pour une configuration optimale de la machine CNC

La conception de la pièce doit être telle que son orientation soit facile et ne nécessite pas de réglages multiples. La conception qui nécessite de plier la pièce doit être évitée.

Astuce n°10 : évitez les textes et les lettres inutiles

Parfois, du texte et du lettrage sont nécessaires sur les pièces, mais doivent être évités là où ils ne sont pas nécessaires.

 Les défis de l'usinage de petites polices et de petits textes

L'ajout de petites polices et de texte nécessite un travail très minutieux. Ils nécessitent une tolérance stricte. Ils doivent donc être utilisés là où ils sont très importants.

Alternatives à la stratégie de marque basée sur le texte

Utilisez des logos ou des étiquettes simples après la production des produits.

Astuce 11 : Comprendre le rôle des contre-dépouilles

Pour améliorer le verrouillage et l'esthétique lors de l'assemblage de différents composants de toutes machines ou outils. Les contre-dépouilles remplissent des fonctions lors de la fixation.

Pourquoi les contre-dépouilles sont difficiles à usiner

L'usinage de telles caractéristiques est difficile car une tolérance étroite est requise et des contre-dépouilles sont créées en utilisant plusieurs outils. L'usinage CNC à 1/4 axe est recommandé à cette fin.

Astuce 12 : Utilisez l'usinage CNC à 5 axes pour les pièces complexes

La machine CNC à 5 axes est plus avancée que la machine CNC à 3 axes. Elle peut facilement accueillir des pièces plus grandes et est utile pour les pièces de conception difficile comme les contre-dépouilles ou la texturation, etc.

Avantages de l'usinage 5 axes pour les conceptions complexes

Les pièces de grandes dimensions et les conceptions à géométrie complexe peuvent être facilement usinées dans une machine CNC à 5 axes. Cela permet de gagner du temps machine.

Quand choisir une CNC à 5 axes plutôt qu'une CNC à 3 axes

Pour les pièces qui nécessitent des fonctionnalités complexes ou un usinage à multiples facettes, vous devez utiliser 5 axes, car cela réduit le temps nécessaire aux configurations multiples et améliore la précision.

Fabricant de pièces d'usinage CNC : Tuofa Chine

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