Le guide complet de la pièce de précision CNC

Le guide complet de la pièce de précision CNC

Les pièces de précision CNC sont partout, et il est facile de comprendre pourquoi : Usinage de précision CNC convient à une gamme de métaux et de plastiques, et les pièces usinées peuvent être fabriquées rapidement et à moindre coût sans aucun outillage requis.

Avec la précision Tik, vous pouvez obtenir des pièces usinées et des prototypes à des prix équitables avec des délais courts, et nous avons l'expérience de travailler avec des clients de divers secteurs. Mais pourquoi devriez-vous opter pour des pièces usinées de précision plutôt que des pièces moulées ou imprimées en 3D ? Parfois, le choix est généralement évident, mais parfois il est plus difficile de décider. Et comment concevez-vous réellement des pièces pour l'ingénierie, en interne ou sous-traitées à un fabricant de pièces de précision CNC ?

Ce guide passe en revue les bases des pièces de précision CNC : ce qu'elles sont, pourquoi les entreprises en ont besoin, les meilleurs matériaux d'usinage, les tolérances typiques pour les pièces fabriquées, comment concevoir des pièces de précision CNC, etc.

 

Que sont les pièces de précision CNC ?

La pièce de précision CNC sera partout. Des minuscules attaches métalliques aux composants de moteurs d'avions, toutes sortes de pièces ont été construites à l'aide du processus d'usinage. Mais qu'est-ce que l'ingénierie, et qu'est-ce qui peut donc être une pièce de précision CNC ?

Lorsque nous parlons de pièce de précision fabriquée, nous entendons quelque chose de plus spécifique que des objets construits à l'aide de machines. Nous entendons spécifiquement les pièces créées à l'aide de machines de découpe telles que des fraiseuses, des tours et des routeurs. Ces appareils fonctionnent presque tous de manière différente, mais leur objectif fondamental est certainement le même : à l'aide d'un outil de coupe tranchant, ils coupent des sections d'un bloc de matériau appelé la pièce à usiner.

Même dans cette définition, une pièce de précision CNC peut être formée selon diverses méthodes. La procédure d'ingénierie peut devenir manuelle, par laquelle un machiniste (un opérateur professionnel qualifié d'équipement architectural) manipule une machine comme un moulin pour trancher manuellement la pièce dans la forme souhaitée. Ou il peut finir par être numérique, auquel cas une machine CNC motorisée coupe automatiquement les pièces usinées avec précision selon les instructions de l'ordinateur.

De nos jours, la plupart des pièces usinées complexes ou personnalisées sont fabriquées avec des dispositifs CNC, mais les machinistes effectuent toujours un usinage manuel pour certains travaux, car cela peut devenir plus rapide que la création d'un style numérique et la programmation de l'engrenage numérique.

Les pièces de précision CNC peuvent se transformer en métal ou peut-être en plastique (parfois d'autres composants aussi), mais elles doivent être fabriquées à partir de matériaux qui peuvent facilement finir par être minimisés sans se déformer radicalement.

Parfois, des pièces sont usinées après avoir été construites avec un autre procédé de fabrication. Par exemple, les articles moulés ou façonnés peuvent éventuellement posséder certains détails ou caractéristiques usinés avec précision à un stade ultérieur. Celles-ci peuvent être décrites comme des pièces partiellement fabriquées ou peut-être comme des pièces de précision CNC.

Pourquoi utiliser une pièce de précision CNC ?

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les entreprises, les concepteurs de produits, les départements R&D et d'autres professionnels peuvent utiliser des pièces usinées, et de nombreux avantages spécifiques des pièces de précision CNC sont expliqués dans la section suivante.

En bref, les pièces de précision CNC ont une excellente résistance, car elles sont construites à partir de blocs de matériaux solides, et elles peuvent être produites dans une large gamme de formes et d'épaisseurs. Ils peuvent inclure des fonctionnalités très détaillées et être produits à partir d'une très grande variété de pièces. De petites quantités de pièces fabriquées peuvent s'avérer être créées rapidement car elles ne nécessitent pas d'outillage, et les tolérances peuvent toujours être extrêmement serrées si les vitesses d'usinage sont réduites.

Les entreprises peuvent également utiliser des pièces usinées, car l'usinage est une technique de production éprouvée qui est une norme de l'industrie depuis des décennies. Les pièces de précision CNC sont par conséquent susceptibles de répondre aux normes et certifications spécifiques à l'industrie.

Avantages de la pièce de précision CNC

Les pièces de précision CNC offrent des avantages particuliers qui peuvent ne pas devenir possibles avec, par exemple, des pièces moulées par injection ou des pièces imprimées en 3D. Certains des principaux avantages des pièces usinées avec précision seront énumérés ici.

1 . Pas de MOQ

L'un des principaux avantages des pièces de précision CNC est la possibilité de les acheter sans quantité minimale de commande.

Pour les pièces de précision CNC formées, il est nécessaire de fabriquer des outils en acier - un processus qui prend beaucoup de temps et coûte généralement des dizaines de milliers de dollars. Cependant, les pièces usinées sont coupées directement à partir d'une pièce brute, ce qui rend rentable l'achat de quantités incroyablement petites ou même de pièces uniques.

Bien sûr, exiger une quantité incroyablement grande de pièces (en matière plastique) peut impliquer que le moulage est généralement une meilleure proposition. Mais l'exécutif est définitivement pratiquement unique en offrant des pièces de haute qualité sans MOQ, ce qui le rend idéal pour les petites entreprises, les petites séries de création et le prototypage.

2 . De bons prototypes

Certaines entreprises choisissent de commander des prototypes moulés par injection, mais ce ne sont généralement que les grandes entreprises qui peuvent se permettre de le faire. Le coût de l'outillage peut rendre le prototypage prohibitif.

Les pièces de précision CNC sont appropriées et abordables en tant que modèles représentatifs car elles peuvent toujours être créées en raison de pièces uniques. L'usinage est généralement également beaucoup plus rapide que le moulage, ce qui signifie que les départements R & D peuvent rapidement itérer plusieurs versions d'un composant, puis le soumettre à tous les tests ou éventuellement à l'évaluation nécessaires avant de passer à la création.

La polyvalence des éléments de l'ingénierie signifie également que les entreprises peuvent, par exemple, commander des pièces de précision CNC dans plusieurs alliages métalliques ou plastiques composites différents pour voir lequel fonctionne le mieux dans des conditions de test.

3. Liberté de conception

La pièce usinée CNC peut facilement avoir actuellement une grande variété de formes et de tailles. Cela pourrait être dû au fait que l'usinage à COMMANDE NUMÉRIQUE PAR ORDINATEUR n'est incontestablement pas vraiment soumis à des contraintes extrêmes de style de moulage comme les parois minces et le rétrécissement ; les pièces fabriquées peuvent être épaisses et robustes, mais les caractéristiques peuvent également être fines et complètes.

Bien que les pièces usinées CNC présentent certaines limites en ce qui concerne, par exemple, les sections internes et les canaux profonds, l'usinage continue de représenter l'un des processus de production les plus flexibles sur le plan géométrique.

Les pièces moulées, d'autre part, doivent avoir des parois minces et se conformer généralement à des critères de conception plus stricts.

En fait, l'impression TROIS DIMENSIONS, généralement considérée comme l'une des meilleures techniques en développement en termes d'indépendance de conception, a des limites telles qu'en évitant les porte-à-faux. (Et des structures de support étendues peuvent devenir nécessaires pour des conceptions plus complexes et tentaculaires, qui doivent être supprimées avec des étapes de post-traitement coûteuses.)

4. Qualité

La pièce usinée CNC peut être fabriquée à un niveau très élevé. Peut-être plus important encore, les clients peuvent spécifier les tolérances qui doivent être respectées par le machiniste. Cela signifie que le machiniste ou le propriétaire de l'équipement peut prendre une période supplémentaire sur les pièces à tolérances serrées et les caractéristiques individuelles.

Bien que les moules à injection puissent également être développés avec des tolérances limitées, chaque moulage individuel ne peut pas être tenu à ce type de régularité élevée. Les moulages réalisés vers la fin de la durée de vie du moule peuvent ne pas avoir la définition des unités précédentes.

5. Délais de livraison

Les pièces de précision CNC peuvent facilement s'avérer être produites plus rapidement que les pièces construites via divers autres processus de production comme le moulage.

Cela est dû en partie à l'absence d'outillage à forte intensité de main-d'œuvre, mais le processus de fabrication lui-même est également très efficace : certains des centres d'usinage les plus rapides équipés de rails de guidage linéaires possèdent des vitesses rapides d'environ 4 000 centimètres par minute (bien que les pièces ne doivent pas réellement être usiné à ces vitesses).

La nature en une étape de l'usinage et la vitesse des centres d'ingénierie CNC se combinent pour faire des pièces de précision CNC parmi les plus rapides à fabriquer (en faibles volumes), réduisant les délais d'exécution pour une mise sur le marché plus courte et un prototypage rapide pratique.

6. Modifications

Étant donné que les pièces usinées CNC sont fabriquées à partir d'un fichier CAO numérique, il est vraiment possible d'apporter des modifications à cette conception et à ce style numériques jusqu'au moment de la fabrication.

Ceci est utile pendant la R&D et le prototypage lorsque les ingénieurs peuvent souhaiter effectuer des ajustements fractionnaires sur la pièce usinée avec précision ou peut-être créer plusieurs versions. Cela réduit également la possibilité de gaspillage, car les pièces défectueuses sont moins susceptibles de finir par être générées.

C'est un avantage non négligeable pour les pièces surmoulées usinées CNC : l'outillage ne peut pas toujours être facilement changé, et ce serait un énorme gaspillage d'argent de créer un nouveau moule si une modification de dernière minute s'avérait nécessaire.

7. Force

Les pièces usinées avec précision sont découpées à partir de pièces solides appelées ébauches, qui contiennent généralement des pièces solides ou extrudées. Cela les rend tous très solides par rapport, par exemple, aux pièces publiées en 3 DIMENSIONNELLES, qui peuvent être beaucoup plus faibles le long d'un axe où une couche peut être construite sur la suivante.

De nombreuses pièces usinées CNC sont également plus solides que leurs équivalents moulés, étant donné que les pièces conçues doivent avoir des parois minces et sont donc limitées en termes de performances mécaniques.

8. Finition de surface

Les pièces usinées CNC évitent les problèmes de qualité de surface associés au moulage de ce type de lignes d'écoulement, de jets et de flash pour la ligne de séparation. Avec une quantité modérée de post-traitement, les pièces usinées finement détaillées peuvent atteindre un niveau extrêmement élevé en ce qui concerne la surface totale.

L'usinage donne également une surface complète bien supérieure à l'impression d'IMAGES 3D, en fait avant toute offre de post-traitement. L'impression 3D, en particulier l'impression FDM, peut laisser des lignes de revêtement visibles sur la zone du composant qui, à son tour, doit être lissée davantage que par ponçage ou traitement chimique. Les pièces fabriquées ne connaissent pas vraiment ces lignes de niveau.

Comment styliser des pièces de précision CNC

Il est toujours préférable d'utiliser les principes de conception destinés au traitement (DfM) : concevoir des pièces en fonction de la méthode de développement qui sera utilisée. Les pièces à usiner doivent être conçues différemment, par exemple, les pièces relatives à l'emboutissage 3D.

Heureusement, les pièces de précision CNC ne seront pas particulièrement difficiles à styliser - juste pendant longtemps parce que des règles particulières doivent être suivies. Ces types de règles sont décrits ci-dessous.

Contre-dépouilles

Les contre-dépouilles sont des entailles dans la pièce qui ne peuvent pas être exécutées à l'aide d'outils de tranchage courants (car une section de l'élément obstrue cela). Ils veulent des produits réducteurs spéciaux - ceux en forme de T, par exemple - et des considérations de conception et de style exclusives.

Étant donné que les outils de coupe seront fabriqués dans des tailles standard, les dimensions de contre-dépouille doivent être en millimètres entiers pour correspondre à l'appareil. (Pour les barres obliques fréquentes, cela n'a pas d'importance car l'appareil peut se déplacer d'avant en arrière par petits incréments.)

La largeur de contre-dépouille peut varier de 3 à 40 mm, selon l'application de tranchage, avec une profondeur de contre-dépouille pouvant atteindre le double de la taille.

Si les contre-dépouilles peuvent être complètement évitées, les pièces usinées peuvent éventuellement être fabriquées beaucoup plus rapidement et avec moins d'effort.

Epaisseur de paroi

Contrairement aux pièces moulées, qui se déforment si les murs sont trop solides, les pièces usinées sont incapables de gérer un espace mural particulièrement étroit. Les concepteurs doivent éviter les espaces muraux minces ou utiliser un traitement comme le moulage par injection si les surfaces minces font partie intégrante du style.

saillies

Comme pour les surfaces à parois minces, les zones saillantes hautes sont difficiles à usiner, car les vibrations du gadget de coupe peuvent endommager la section ou entraîner une précision moindre.

Cavités, trous et filetages

Lors de la conception de pièces usinées CNC, il est important de se rappeler que les ouvertures et les cavités dépendent de l'équipement de coupe.

Les cavités et les poches peuvent finir par être usinées avec précision en une partie à une profondeur intéressante de quatre fois la largeur de la cavité. Un majeur plus profond se retrouvera nécessairement avec des filets - arrondis plutôt que des bords tranchants comme un rasoir - en raison du diamètre requis de l'instrument de coupe.

Les trous, qui sont faits avec des forets, devraient également avoir une profondeur de pratiquement pas plus de quatre instances de l'épaisseur du foret d'exercice. Et les diamètres des trous doivent, dans la mesure du possible, correspondre aux tailles normales d'embouts d'exercice.

Les filetages, utilisés pour incorporer des attaches comme des vis, n'auront certainement pas besoin d'être plus profonds que trois moments du diamètre.

Escaliers intérieurs

Les pièces usinées CNC sont de taille limitée car elles sont fausses dans l'enveloppe du bâtiment de la machine. Les pièces fraisées ne doivent pas mesurer plus de 400 x 250 sur 150 mm ; les pièces tournées ne doivent pas mesurer plus de Ø 500 mm sur 1000 millimètres.

Des tailles plus grandes sont possibles avec des produits plus grands, néanmoins, cela devrait être discuté avec le machiniste avant la fabrication.

Ressources de pièces usinées CNC

Les pièces usinées CNC peuvent facilement toujours être produites par de nombreux produits différents, y compris les alliages et les matières plastiques.

Cependant, certains éléments seront plus faciles à équiper que d'autres. Les substances très dures sont difficiles à pénétrer avec un système de minimisation et peuvent faire vibrer davantage le logiciel (ce qui réduit la qualité). Les pièces extrêmement molles et les matériaux à point de fusion extrêmement bas pourraient se déformer au contact de toutes les unités de réduction.

Les facteurs de pièces les plus courants sont répertoriés ci-dessous. D'autres composants peuvent également être usinés à la demande du producteur.

Métal : aluminium, acier, acier inoxydable métallique (17-4, Inconel 625 et 718), magnésium, titane, zinc, laiton, bronze, cuivre.

Plastique : ABS, PC, ABS+PC, PP, PS, POM, PMMA (Acrylique), PAGF30, PCGF30, Teflon, DHPE, HDPE, PPS, PEEK. ( Moins courant : PA GF50, PPS GF50. )

Finitions de pièces de précision CNC

Les pièces de précision CNC peuvent être traitées après usinage afin de modifier leur texture et leur apparence de surface. Les finitions peuvent toujours être fonctionnelles ou cosmétiques.

Tel qu'usiné : simplement aucune extrémité de surface ajoutée. Ceci est normalement idéal pour de nombreuses pièces utiles intérieures non esthétiques.

Microbillage : Le processus de grenaillage consiste à tirer un média abrasif dans la pièce usinée avec précision, lui donnant un aspect mat. La méthode peut être ajustée pour donner un niveau particulier de rugosité. Cela pourrait ne pas devenir parfait pour de bonnes fonctionnalités, car le grenaillage supprime les fournitures et, par conséquent, affecte la géométrie des pièces usinées avec précision.

Anodisé : Le procédé de passivation électrolytique de l'anodisation est incontestablement adapté aux pièces en aluminium, créant un revêtement coloré résistant aux rayures. L'anodisation de type II crée une finition résistante à la corrosion ; Le type III peut être plus épais et produit une résistance à l'usure en plus du degré de résistance à la corrosion.

Revêtement en poudre : Lors de la technique de revêtement en poudre, une peinture en poudre (dans la couleur au choix du concepteur) est certainement pulvérisée sur le composant usiné, qui est ensuite cuit au four. Cela crée un revêtement stable, résistant à l'usure et à la corrosion qui est évidemment encore plus durable que les revêtements de couleur ordinaires.

Tolérances des pièces de précision CNC

Les pièces usinées peuvent être produites avec des tolérances limitées, qui pourraient devenir nécessaires pour les pièces mécaniques critiques qui interagissent avec des ingrédients supplémentaires. Des tolérances plus lâches peuvent devenir choisies pour les prototypes et les pièces non mécaniques.

Applications de pièces usinées de précision

Les pièces fabriquées sont utilisées dans pratiquement la plupart des industries, de l'aérospatiale à la médecine. Quelques parties quotidiennes populaires et indépendantes du secteur seront jouées ci-dessous, suivies simplement d'applications dans des industries particulières.

Pièces fabriquées en commun :

  • Attaches
  • Corps de vanne
  • Joints à rotule
  • Engrenage
  • Arbres
  • Boîtiers
  • Supports
  • Rouleaux d'entrainement
  • Industrie aerospatiale

Les pièces usinables pour l'aérospatiale comprennent les prototypes de composants de moteur, les panneaux de carburant, les pièces de train d'atterrissage et les supports de moteur.

Automobile

Les pièces usinées automobiles comprennent des éléments de filtrage de fonctions tels que les systèmes d'éclairage, de moteur, de transmission et de direction, ainsi que des pièces personnalisées uniques.

Droit médical

Les pièces usinées en titane et en acier inoxydable comprennent des implants, des gadgets médicaux et des outils chirurgicaux tels que des scalpels.

Produits de consommation

Les pièces usinées CNC se trouvent dans les articles ménagers et les appareils électroménagers. Les équipements sportifs peuvent également s'avérer être usinés avec précision CNC, tandis que de nombreux éléments en acier et en plastique usinés avec précision sont découverts dans l'électronique grand public. Des éléments tels que les boîtiers d'ordinateurs portables, les connecteurs et les prises peuvent finir par être usinés avec précision.

Comment externaliser une pièce usinée CNC

Les grandes et petites entreprises de quincaillerie sous-traitent souvent leurs besoins particuliers en pièces usinées CNC à un spécialiste. Également pour les prototypes, il est souvent judicieux d'employer une société d'ingénierie CNC tierce au-dessus d'une solution interne, en raison de l'espace de l'usine et des compétences humaines nécessaires pour faire fonctionner les éléments d'usinage.

Choisir un producteur pour une pièce usinée CNC peut sembler décourageant, mais se concentrer sur les facteurs et pratiques ultérieurs peut éventuellement aider à le simplifier.

Certifications : les qualifications ISO en particulier sont une excellente ligne directrice conçue pour identifier les entreprises d'usinage compétentes, bien qu'elles ne vous informent pas de l'étendue des capacités d'une entreprise.

Bouche à oreille : Parlez à d'autres entreprises de quincaillerie qui possèdent des fabricants sous contrat dans la région et découvrez leurs expériences d'externalisation de pièces usinées.

Exigez des informations : Une fois que vous avez établi le contact avec une organisation et continuez à poser des questions jusqu'à ce que vous soyez satisfait qu'elle sache comment vous pouvez exécuter votre projet. S'ils ne peuvent pas vous fournir une réponse claire, ils ne sont probablement pas un partenaire approprié pour l'externalisation.

Visitez les usines : si possible, rendez visite au partenaire indépendant potentiel pour observer comment il usine les pièces. Dans certains cas, il peut être possible d'engager un agent de création pour organiser des visites de plusieurs sites dans une zone donnée.

Demandes de prix : envoyez une demande de prix à un certain nombre d'entreprises d'usinage CNC présélectionnées pour avoir une idée de qui peut offrir le meilleur prix.

Lorsqu'il s'agit d'organiser la fabrication des pièces usinées de précision sous-traitées, il peut être utile de suivre les conseils suivants.

Suivez les directives DfM : assurez-vous que votre conception d'aspect numérique respecte les directives d'usinage : zéro paroi mince, ouvertures de profondeur limitée, etc.

Utilisez des exigences universelles : soumettez un dessin technique complet avec vos fichiers numériques pour lever toute ambiguïté et utilisez des spécifications universelles pour éviter les erreurs de communication.

NDA : signer un accord de non-divulgation lors de l'externalisation des techniques de pièces usinées. Cela empêche légalement le fabricant de divulguer ou de réutiliser vos styles.

Tenez compte des situations d'expédition : les pièces externalisées prennent plus de temps à arriver que les pièces d'une seule installation, donc tenez compte des instances de livraison si elles fonctionnent dans des délais restreints.

Préparez-vous pour le paiement : Destiné aux premières commandes, les producteurs exigeront probablement un paiement initial, bien que vous puissiez être en mesure d'acheter après crédit pour les commandes ultérieures.