Pièces usinées CNCse rapportent à des composants produits à l’aide d’équipements CNC. L’usinage CNC, abréviation d’usinage à commande numérique par ordinateur, est une méthode de fabrication précise qui est maintenant devenue un processus largement utilisé dans la fabrication moderne.
L’équipement utilisé dans l’usinage CNC s’appelle unMachine-outil CNC(ou simplement « machine CNC »), bien que les conventions de nommage régionales diffèrent. Dans la région du delta du fleuve Yangtze en Chine, elle est souvent appelée « centre d’usinage », tandis que dans la région du delta de la rivière des Perles, elle est communément appelée « fraiseuse CNC » ou « fraiseuse informatisée ».
Types courants de machines CNC
Tour CNC– Fonctionne en faisant pivoter la pièce maintenue dans le mandrin pendant que l’outil de coupe se déplace le long de deux axes pour produire des pièces cylindriques.
Fraiseuse CNC– Généralement utilisé pour les pièces plates, mais les modèles plus avancés avec des degrés de liberté supplémentaires peuvent produire des formes complexes. Dans la plupart des cas, la pièce reste immobile tandis que la broche fait tourner l’outil de coupe le long de trois axes (ou quatre/cinq sur les machines avancées). Dans certaines conceptions, la broche est fixe et la pièce se déplace dans la trajectoire de coupe.
Perceuse CNC– Similaire aux fraiseuses, mais conçu pour couper le long d’un seul axe (axe Z), le foret s’enfonçant directement dans la pièce.
Rectifieuse CNC– Utilise une meule pour obtenir des finitions de surface de haute qualité, souvent comme processus de finition sur des métaux trempés pour enlever de petites quantités de matière.
Usinage CNC vs usinage traditionnel
Par rapport aux méthodes d’usinage conventionnelles, l’usinage CNC offre une précision et une flexibilité supérieures, mais le coût peut être plus élevé que celui d’autres procédés de fabrication tels que le moulage par injection, le moulage sous pression ou l’emboutissage.
Les principaux facteurs qui affectent les coûts d’usinage CNC sont les suivants :
1.Équipement d’usinage
Le coût de l’équipement comprend le prix d’achat, les coûts d’exploitation, les frais d’entretien, les coûts d’outillage et les frais d’utilisation du système CNC. Plus la machine est chère et complexe, plus le coût par pièce est élevé.
Les fraiseuses sont généralement plus chères que les tours en raison de leurs composants mobiles plus complexes, de leur plus grande difficulté de configuration et de leur capacité à effectuer des usinages plus complexes. Par conséquent, dans la mesure du possible, concevez des pièces pour qu’elles soient usinables sur un tour plutôt que de nécessiter un fraisage.
Le coût varie également selon le type de fraiseuse. Les machines avec plus d’axes sont plus chères. Bien que les machines 5 axes puissent produire des géométries complexes plus rapidement et plus précisément (réduisant le temps de cycle), elles sont plus coûteuses que les machines 3 axes.
2.Coûts de conception
Les coûts de conception comprennent la modélisation CAO, l’optimisation de l’IAO et la programmation FAO. Les coûts CAO/IAO ne sont pas toujours répartis entre les coûts des pièces, mais ils dépendent de l’accord client-fournisseur. Étant donné que les coûts de conception sont fixes, la production de quantités plus élevées réduit le coût unitaire.
3.Coûts des matériaux
Le coût des matériaux est l’un des éléments les plus importants du coût des pièces et est déterminé par :
- Coût des matières premières– Les prix varient selon le type de matériau et l’emplacement du marché. Choisissez des matériaux en fonction d’exigences fonctionnelles, pas inutilement performantes (et coûteuses). Par exemple, l’acier inoxydable 316 est nettement plus cher que le 304.
- Utilisation des matériaux– Réduire les déchets en concevant des pièces qui nécessitent moins de matière. Dans certains cas, envisagez de diviser une pièce complexe en deux parties plus simples pour un assemblage ultérieur.
- Usinabilité– Les matériaux plus faciles à couper (par exemple, l’aluminium) réduisent le temps et les coûts d’usinage, tandis que les matériaux plus durs (par exemple, l’acier inoxydable) nécessitent un outillage plus coûteux et augmentent l’usure, ce qui augmente les coûts.
4.Production Volume
Les coûts unitaires diminuent considérablement à mesure que le volume de production augmente en raison des coûts de conception et d’installation partagés. La programmation et la configuration de la machine sont généralement des tâches ponctuelles pour un lot.
5.Exigences particulières
Des tolérances plus serrées augmentent la difficulté d’usinage et les taux de rebut, ce qui augmente les coûts. Des exigences de finition de surface plus élevées peuvent nécessiter des processus supplémentaires tels que le meulage, ce qui augmente également les coûts.
Le post-traitement (par exemple, le traitement thermique, l’anodisation, le placage) peut améliorer les performances ou l’apparence, mais augmente également les coûts. L’application de différentes finitions de surface sur différentes zones de la même pièce augmente considérablement les coûts, tandis que les finitions uniformes sont plus économiques.
6.Facteurs de conception structurelle
La complexité d’une pièce impacte directement le coût. Les géométries complexes nécessitent souvent des machines avancées, plus de configurations, des temps d’usinage plus longs et des inspections plus strictes. Les principales considérations de conception sont les suivantes :
(1) Évitez les parois minces
Les parois minces sont fragiles, sujettes aux vibrations et à la déformation, et nécessitent des vitesses de coupe lentes. Pour les pièces métalliques, l’épaisseur de la paroi doit être de >0,8 mm ; pour les pièces en plastique, >1,5 mm.
(2) Évitez les fonctionnalités non usinables
Par exemple, les coins intérieurs parfaits à 90° ne peuvent pas être fraisés directement car les fraises en bout ont une forme cylindrique, ce qui entraîne des coins raccordés. Si des angles vifs sont nécessaires, l’EDM (usinage par décharge électrique) est nécessaire, ce qui est plus coûteux. Dans la mesure du possible, concevez plutôt avec des rayons internes.
(3) Utilisez des rayons d’angle internes plus grands
Les petits rayons nécessitent des outils plus petits et des vitesses plus lentes, ce qui augmente le temps et le coût d’usinage. Une règle générale : le rayon d’angle (R) doit être d’au moins 1/3 de la profondeur de la cavité (D), et idéalement de 1,3 × du rayon de l’outil.
(4) Profondeur de la cavité limite
Les cavités profondes nécessitent plus de temps et présentent des problèmes de déviation de l’outil et d’enlèvement des copeaux. En règle générale, la profondeur de la cavité ne doit pas dépasser quatre fois la largeur de la cavité.
(5) Minimiser les surfaces courbes complexes
Les surfaces courbes nécessitent des outils plus petits et un usinage plus lent. Dans la mesure du possible, remplacez les bords arrondis par des chanfreins pour économiser du temps et de l’argent.
(6) Longueur limite du filetage
Les filetages de plus de trois fois le diamètre du trou augmentent rarement la résistance, mais augmentent le temps d’usinage. Pour les trous borgnes, laissez une zone de relief égale au moins à la moitié du diamètre en bas.
(7) Concevoir des trous aux tailles standard
L’utilisation de tailles de forets standard est plus rapide et moins coûteuse que le fraisage de diamètres de trous personnalisés. La profondeur recommandée est de ≤10 × du diamètre du foret.
(8) Minimiser les configurations
Concevez les pièces de manière à ce que toutes les fonctionnalités puissent être usinées en aussi peu de configurations que possible afin de réduire la manipulation, le repositionnement et le besoin de montages personnalisés.
(9) Évitez le texte ou la gravure inutile
La gravure du texte augmente le temps d’usinage. Si du texte est nécessaire, envisagez la sérigraphie ou le marquage laser, et utilisez des polices simples sans empattement d’une taille d’au moins 20 pt.
Conclusion
En optimisant la conception structurelle dans un souci de rentabilité, en évitant toute complexité inutile, en sélectionnant les matériaux appropriés et en réduisant le temps de configuration et de traitement, vous pouvez réduire considérablement les coûts d’usinage CNC sans sacrifier la fonction ou la qualité.
Si vous le souhaitez, je peux aussi transformer cela en unVersion plus concise, destinée aux clientsC’est plus facile à lire pour les non-ingénieurs tout en gardant la profondeur technique. Cela conviendrait pour les blogs, les brochures ou l’éducation des clients.
Voulez-vous que je prépare cette version soignée ?
