Concevoir des pièces pour Usinage CNC nécessite une compréhension approfondie des capacités et des limites de la machine et des matériaux utilisés. Une pièce bien conçue garantit non seulement une fabrication efficace, mais réduit également le temps et les coûts de production. Dans ce guide, nous explorerons les principes, outils et conseils essentiels pour vous aider à concevoir des pièces qui peuvent être produites facilement et avec précision à l'aide de l'usinage CNC.
Comprendre les bases de l'usinage CNC
Usinage CNC Le procédé de fabrication soustractive consiste à utiliser des systèmes de contrôle numérique par ordinateur pour guider un outil de coupe sur une pièce afin de la façonner ou de la couper selon les spécifications. Ce procédé de fabrication soustractive est très précis et est utilisé pour fabriquer des composants complexes et détaillés.
Les bases de l'usinage CNC incluent la compréhension de la types de machines (comme les fraiseuses CNC, les tours CNC, les routeurs CNC), Programmation en G-code, et Logiciel de CAO/FAO pour la conception et la production. Savoir intégrer ces bases dans le processus de conception des pièces garantira une fabrication CNC réussie.
Concepts clés de l'usinage CNC
- Précision et exactitude:L'usinage CNC est connu pour sa précision et sa répétabilité, ce qui le rend adapté à la création de formes complexes.
- Matériaux utilisés:L'usinage CNC peut traiter une grande variété de matériaux, de métaux tel que aluminium et acier à plastiques comme acrylique et ABS.
- Automatisation et rapidité:Les machines CNC sont largement automatisées, ce qui signifie des coûts de main-d'œuvre réduits et des temps de production plus rapides par rapport aux méthodes manuelles.
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Facteurs clés à prendre en compte lors de la conception de pièces pour l'usinage CNC
Le processus de conception des pièces usinées CNC implique plusieurs considérations cruciales. En gardant ces facteurs à l'esprit, vous pouvez éviter les défauts de conception qui pourraient compliquer la production ou augmenter les coûts.
1. Choisir le bon matériau
La sélection du bon matériau est l’un des choix les plus critiques dans la conception des pièces. Usinage CNC fonctionne avec une large gamme de matériaux, mais votre choix dépendra des propriétés souhaitées de votre produit fini, telles que force, poids, et résistance à la chaleur.
- Métaux: Aluminium est populaire pour son usinabilité et son rapport résistance/poids, tandis que acier offre une durabilité accrue.
- Plastiques:Les choix courants incluent nylon, ABS, et polycarbonate, chacun avec des propriétés uniques, telles que la résistance aux chocs ou la résilience chimique.
2. Éviter les angles internes pointus
L'une des erreurs les plus courantes dans la conception pour CNC est d'inclure des angles internes tranchants. Étant donné que les fraiseuses CNC utilisent fraises à queue qui sont rondes, il est impossible de créer des angles internes parfaitement nets.
- Solution: Utiliser filets ou des bords intérieurs arrondis pour éviter le blocage de l'outil et assurer une coupe en douceur.
- Rayon recommandé:Le rayon doit généralement être d'au moins trois fois le diamètre de la fraise pour fournir suffisamment d'espace pour l'outil.
3. Optimisation de la profondeur de la cavité
Profondeur de la cavité doivent être optimisés pour un usinage CNC efficace. Les cavités profondes peuvent entraîner des problèmes de déflexion, une usure accrue des outils et, en fin de compte, des coûts de production plus élevés.
- Rapport profondeur/largeur:Pour les caries, il est préférable de maintenir une rapport profondeur/largeur de moins de quatreCela réduira la contrainte sur l’outil et assurera une meilleure élimination de la matière.
- Minimiser le dépassement de l'outil:La réduction de la distance de dépassement de l'outil peut également améliorer la stabilité de l'outil et réduire les vibrations pendant la coupe.
Lignes directrices de conception pour les pièces usinées CNC
1. Tailles de trous standard
Dans la mesure du possible, concevez des trous avec tailles de forets standardsCela permet un usinage facile sans nécessiter d’outillage personnalisé.
- Considérations sur le diamètre:Le diamètre minimum d'un trou doit généralement être 1 mm pour éviter d'avoir recours à des outils spéciaux.
- Limites de profondeur: Évitez les trous profonds et étroits. Une profondeur allant jusqu'à 10 fois le diamètre du trou est acceptable, mais tout ce qui est plus profond peut être problématique.
2. Utilisation des filets
Ajout filets L'insertion de l'outil dans votre pièce contribue à réduire les concentrations de contraintes et permet à l'outil de coupe CNC de se déplacer en douceur. Ceci est particulièrement important pour les angles internes, où le rayon de l'outil aura un impact direct sur le temps et la qualité de l'usinage.
- Coins intérieurs: Ajouter filets qui correspondent au rayon de l'outil de coupe. Cela améliorera la durée de vie de l'outil et réduira le risque de dommages pendant la production.
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3. Spécifications de tolérance
Spécifier des tolérances serrées alors qu’elles ne sont pas nécessaires entraînera une augmentation des coûts d’usinage et des délais d’exécution plus longs.
- Tolérances standards:Dans la mesure du possible, utilisez la plage de tolérance standard de ±0,1 mm pour pièces usinées.
- Caractéristiques essentielles:Pour les fonctionnalités nécessitant des tolérances strictes (par exemple, roulement s'adapte), indiquez clairement la tolérance, mais comprenez les implications potentielles en termes de coûts.
4. Parois et languettes minces
Lors de la conception des murs, évitez de les rendre trop minces. Les murs minces sont sujets à vibration, bavarder, et déformation pendant l'usinage.
- Épaisseur de la paroi:Une épaisseur de au moins 1 mm est recommandé pour le plastique et 1,5 mm pour que le métal conserve son intégrité structurelle pendant l'usinage.
- Tenir les onglets:Lors de la découpe de pièces, onglets de maintien peut aider à fixer la pièce jusqu'à ce que le processus de coupe soit terminé, empêchant le mouvement et garantissant des bords nets.
Outils et logiciels de conception
La conception pour l'usinage CNC implique à la fois GOUJAT (Conception Assistée par Ordinateur) et CAME (logiciel de fabrication assistée par ordinateur) pour créer et convertir vos conceptions en un fichier lisible par CNC Code G format.
1. Logiciel de CAO
- Fusion 360:Un outil complet qui vous permet de créer des modèles 3D complexes et de les exporter facilement vers des formats compatibles CNC.
- SolidWorks:Populaire parmi les professionnels pour ses vastes capacités de conception et convivial interface.
2. Logiciel FAO
- Mastercam:L'une des normes de l'industrie pour la génération de parcours d'outils CNC.
- Autodesk HSM: S'intègre parfaitement à Fusion 360 pour un flux de travail simplifié de la conception à la programmation CNC.
Réduire les coûts de fabrication dans l'usinage CNC
Les choix de conception jouent un rôle important dans le contrôle des coûts de production. Voici quelques conseils pour réduire les coûts d'usinage CNC :
1. Éviter les fonctionnalités inutiles
Des fonctionnalités telles que gravure, tolérances serrées, ou poches profondes ne doivent être inclus que s'ils sont essentiels au fonctionnement de la pièce. Ces caractéristiques augmentent considérablement le temps et le coût d'usinage.
2. Minimiser les changements d'outils
Le moins changements d'outils Plus le nombre de pièces nécessaires à l'usinage est élevé, plus le coût global est faible. Concevez les pièces de manière à pouvoir usiner le plus grand nombre possible de pièces avec un seul outil.
3. Production par lots
Si la conception doit être produite en série, il faut s'assurer que les éléments peuvent être usinés efficacement dans des opérations par lots pour réduire les coûts. Broches de fraisage CNC Les machines capables de supporter de longues périodes de fonctionnement sont essentielles pour une production par lots efficace.
Conseils de conception pour l'usinage CNC
- Ajouter un rayon aux coins de la cavité: Éviter angles internes pointus pour assurer une meilleure mouvement de l'outil.
- Évitez les petits détails:Les petites fonctionnalités prennent plus de temps à usiner et peuvent nécessiter un outillage spécial, ce qui augmente les coûts.
- Chanfrein ou congé: Utiliser chanfreins au lieu de filets pour les bords extérieurs où la résistance n'est pas critique pour faciliter le processus d'usinage.
FAQ sur la conception d'usinage CNC
1. Quels matériaux sont les plus adaptés à l’usinage CNC ?
Des matériaux comme aluminium, acier, laiton, et plastiques (par exemple, ABS et polycarbonate) sont couramment utilisés pour l'usinage CNC. Votre choix de matériau doit correspondre à l'utilisation prévue de votre pièce.
2. Comment réduire les coûts d’usinage CNC ?
Les coûts peuvent être réduits en simplifiant la conception, en évitant les tolérances serrées là où elles ne sont pas nécessaires et en minimisant le nombre d’outils différents nécessaires.
3. Quelles tolérances sont réalisables avec l'usinage CNC ?
Les tolérances typiques pour l'usinage CNC varient de ±0,1 mm à ±0,05 mm, en fonction de la précision de la machine et du matériau.
4. Quelles sont les erreurs courantes à éviter lors de la conception pour la CNC ?
Éviter angles internes pointus, poches trop profondes, et en spécifiant tolérances serrées inutilesAssurez-vous que votre conception peut être maintenue en toute sécurité tout au long du processus d'usinage.
Conclusion
La conception de pièces destinées à l'usinage CNC nécessite un équilibre entre fonctionnalité, fabricabilité et rentabilité. En suivant les directives décrites dans cet article, vous pouvez créer des pièces qui sont non seulement efficaces dans leur application prévue, mais également efficaces à produire. Que vous soyez un machiniste chevronné ou un novice en matière de CNC, prendre le temps de comprendre les subtilités de la conception de pièces CNC vous permettra d'obtenir de meilleurs résultats et de réduire les coûts.
Si vous souhaitez découvrir les meilleures broches pour votre machine CNC, assurez-vous de consulter notre vaste collection de broches CNC.
