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VETCNCFABRICATION CNC
Logement, support et bloc de montage usinés, à titre d’illustration pour une discussion sur les matériaux et la conception

Usinage CNC
Matériaux et conception

Sélection du matériau en fonction de la fonction et des conditions de service

Le nom d’un matériau ne constitue que le point de départ d’une spécification de pièce CNC. Commencez par définir ce que la pièce doit accomplir : supporter une charge, glisser contre un autre composant, maintenir une position, conduire la chaleur ou conserver une surface visible. Ensuite, identifiez les conditions auxquelles elle sera soumise ainsi que les dimensions qui doivent rester conformes après l’usinage et les opérations de finition.

Gardez séparées les exigences fixes des points ouverts à discussion. Une spécification matérielle obligatoire doit rester immuable ; une alternative possible doit être clairement identifiée comme une proposition soumise à votre approbation. Cette même distinction s’applique également à un rayon d’arrondi, à une épaisseur de paroi ou à un revêtement.

Support de fixation illustratif

Pour une bride de fixation, examinez préalablement les faces de fixation, les charges appliquées et les positions des éléments de fixation, avant de décider quel matériau ou quelle caractéristique peut être modifié(e).

Discutez de vos exigences en matière de matériaux

La nuance de matériau, les charges, les conditions de service et les caractéristiques d’assemblage définissent les exigences de conception.

Détails du matériau à inclure sur votre plan

Sélection par famille de matériaux
Famille de matériauxÀ définir avant l’usinageGuides relatifs aux matériaux
AluminiumAlliage, état de trempe, forme brute, masquageAluminium
Acier et acier inoxydableGrade, dureté, exposition à la corrosion, dimensions finales après traitement postérieurAcier·Acier inoxydable
Cuivre et laitonGrade, conductivité, résistance, placage, restrictions de compositionCuivre·Laiton
Titane et alliages de nickelGrade, état, spécification, documents requisTitane·Inconel
POM et nylonNuance, charge, surfaces de contact, humidité, conditions d’inspectionRéférencePOM·Nylon
PEEK et acryliqueFormulation de PEEK ; stock d’acrylique et clarté ; conditions d’utilisationPEEK·Acrylique

Comparez les grades exacts, pas seulement les familles

Utilisez les mêmes conditions de fonctionnement, le même état du stock et les mêmes exigences d’acceptation lors de la comparaison des matériaux candidats. Un nom de famille ne définit pas les propriétés d’un alliage, d’une formulation polymère ou d’un composant fini particulier.

Ne choisissez pas uniquement en fonction du temps d’usinage

Les différents matériaux impliquent des considérations distinctes en matière d’usinage et de qualité de surface.[2]Une comparaison utile de devis inclut également le brut, l’usinage, les finitions, les contrôles et le coût des essais d’une alternative encore non approuvée.

Indiquez le grade, l’état et la forme du stock sur le dessin

Grade et spécification

Précisez la désignation de l’alliage ou du polymère ainsi que la spécification matérielle applicable. Incluez la révision requise le cas échéant. Des dénominations similaires ne constituent pas une autorisation de substitution.

État et formulation

Indiquez le revenu, la dureté ou l’état de traitement thermique pour les métaux. Pour les plastiques, précisez tout renfort, charge, additif anti-usure ou grade spécifique au fabricant.

Forme du stock et orientation

Précisez si le stock doit être sous forme de tôle, de barre, de tube ou d’une autre forme requise. Lorsque votre conception dépend de l’orientation du stock, indiquez celle-ci sur le dessin plutôt que de la laisser à la discrétion de l’atelier.

Documents et substitutions

Énumérer les certificats et les registres de lots à conserver. Préciser si des alternatives peuvent être proposées, qui est habilité à les approuver et comment cette approbation doit être documentée.

Modèle de note matérielle« Aluminium 6061-T6 ; [material specification and revision] ; [stock form] ; toute alternative nécessite une approbation écrite. » Remplissez les champs entre crochets avant de diffuser le plan.

Inclure la température, l’humidité et la charge dans les exigences d’ajustement.

L’humidité relève de la discussion sur l’ajustement du nylon.

Le polyamide absorbe l’humidité, et cette absorption peut affecter à la fois ses dimensions et ses propriétés mécaniques.[4]Indiquez si une cote est vérifiée dans un état convenu « tel qu’usiné », après conditionnement ou en service. Incluez le composant associé et l’environnement d’utilisation.

Un matériau à faible absorption d’humidité nécessite tout de même une nuance définie.

POM présente une faible absorption d’humidité et est utilisé pour les composants à glissement ; les versions homopolymère et copolymère constituent des matériaux distincts.[5]Enregistrez la nuance exacte, sans supposer que tous les stocks d’acétal sont équivalents. Examinez la température, la durée de charge et les conditions de contact pour la nuance retenue.

Données relatives aux conditions de fonctionnement.

Pour une pièce exposée à une température élevée, à une charge ou à des agents chimiques, demander au fournisseur les données nécessaires pour évaluer cette combinaison spécifique. Une propriété mesurée à température ambiante, une couleur ou un échantillon qui s’ajuste une fois ne répondent pas à elles seules à toutes les questions liées au service. Conserver la vérification de l’adéquation du matériau et celle de l’inspection dimensionnelle comme deux contrôles distincts.

Lors du passage du métal au plastique :reprenez la conception des parois, des interfaces de fixation, des ajustements et des conditions de contrôle. Traitez ce changement comme un examen de conception, et non comme un simple remplacement sur bon de commande.

Examiner les angles, les poches, les parois et les filetages avant diffusion.

Une cavité avec un coin interne arrondi et une fraise circulaireFraiseRayon intérieurVue de dessus · schématique uniquement

Les angles internes doivent offrir suffisamment d’espace pour permettre le passage d’un outil de coupe rotatif.

Une fraise cylindrique laisse un rayon dans un coin interne d'une poche. Un coin plus petit peut nécessiter une fraise plus petite ; l'engagement change également lorsque la fraise pénètre dans le coin.[1]

Indiquer le rayon maximal que votre assemblage peut accepter. Toute détente proposée ou toute modification apportée à la pièce associée nécessite une approbation de conception.

Portée de l’outil dans une cavité avec jeu autour du porte-outilProfondeurVérifier le jeu du porte-outilVue en coupe · la longueur de coupe et l’accès au porte-outil font l’objet de vérifications distinctes

Les poches profondes nécessitent un accès aussi bien pour le porte-outil que pour l’outil lui-même.

La profondeur seule ne décrit pas l’accès à l’outil. Examinez l’ouverture, les parois adjacentes et la portée nécessaire pour atteindre le fond. L’outil et le porte-outil doivent tous deux disposer d’un jeu suffisant.

Identifiez quelles profondeurs et quels éléments du fond sont fonctionnels. Demandez-vous si l’ouverture ou la géométrie non fonctionnelle peuvent être modifiées avant d’approuver une forme révisée.

Une paroi mince pendant le serrage et après relâchement, représentée schématiquementPendant le serrageAprès relâchementVérifier libreétatLa déformation est exagérée. Le dessin définit les critères d’acceptation.

Les parois minces doivent être examinées dans leur état non serré.

Une paroi soutenue pendant l’usinage peut présenter un comportement différent une fois relâchée. La hauteur de la paroi, le matériau, la géométrie environnante ainsi que l’épaisseur sont des facteurs déterminants.

Indiquez les faces susceptibles d’être serrées et définissez l’état final de mesure. Ne reportez pas une valeur minimale d’épaisseur de paroi depuis une autre pièce sans avoir au préalable analysé cette géométrie.

Un trou fileté borgne avec des profondeurs distinctes pour le filetage complet et le perçageUtilisableProfondeur de filetageProfondeur de perçageVue en coupe · prévoir un jeu supplémentaire au-delà de la partie utilisable du filetage

Gardez séparée la profondeur utile du filet et la profondeur de perçage.

Un trou borgne exige une définition claire de la portion filetée utilisable et de l’espace situé au-delà. La pointe de la mèche et la méthode de filetage influencent le traitement de cette zone inférieure.

Précisez la norme, la taille, le pas, la classe et la longueur utile du filet. Incluez les exigences relatives aux inserts ainsi que l’état final requis après finition.

L’accessibilité et le support de l’outil dépendent de la géométrie de la pièce, de la fraise et du système de serrage. Les schémas ne sont pas à l’échelle.[3]

Définissez les ajustements après finition, et non uniquement après usinage.

Arbre et alésage d’assemblage schématiques, avec une couche superficielle ajoutée optionnelle et exagéréeAlésage d’assemblageArbre d’assemblageJeu
Vérifiez l’état de l’assemblage final

Cette esquisse distingue l’arbre, l’alésage et le jeu. Sélectionnez la deuxième vue pour visualiser une couche ajoutée exagérée ; il ne s’agit pas d’un calcul d’épaisseur de revêtement.

Indiquez les cotes applicables après usinage final.

Une couche déposée peut augmenter une surface externe et réduire une ouverture. L’effet dimensionnel net dépend du procédé et de sa spécification ; ne supposez pas que chaque traitement se comporte comme illustré sur ce croquis.[6]Indiquez les limites finales d’ajustement, les zones masquées et les surfaces devant être finies ultérieurement.

Identifiez les références (datums) qui positionnent l’assemblage.

Fournissez au fournisseur les faces, alésages ou axes de référence réels issus du dessin. Lorsqu’un motif de trous doit s’aligner avec une autre pièce, décrivez cette relation plutôt que de resserrer systématiquement toutes les cotes non liées.

Distinguez les dimensions, la géométrie et la texture de surface.

Précisez quelles caractéristiques nécessitent une vérification dimensionnelle, une vérification géométrique ou une vérification de la texture de surface. Incluez les conventions applicables du dessin ainsi que l’état final à mesurer. La méthode d’inspection demandée doit être convenue conjointement avec les critères d’acceptation.

La couche bleue est exagérée à des fins explicatives. Elle ne représente ni la croissance liée à l’anodisation, ni l’épaisseur d’un placage, ni un ajustement par pression, ni un assemblage approuvé.

Trois exemples de pièces illustrent pourquoi la matière et la géométrie doivent faire l’objet d’un examen conjoint.

Un boîtier avec un couvercle d’assemblage

Identifiez l’interface du couvercle, les faces de positionnement, les trous et toute exigence d’étanchéité. Distinguez les zones visibles des surfaces qui contrôlent l’ajustement.

Question à résoudre
Un congé non fonctionnel dans une poche pourrait-il être agrandi sans affecter le couvercle ni les composants internes ?
Avant mise en production
Enregistrez tout changement de rayon approuvé, toute finition finale et toute inspection d’interface sur le dessin mis en production.

Un manchon polymère autour d’un arbre métallique

Indiquez la nuance polymère réelle, l’arbre mâle, la fixation dans le logement et le type de mouvement. Enregistrez les conditions d’humidité, de température et de charge pertinentes pour l’ajustement.

Question à résoudre
Les conditions d’inspection correspondent-elles à la manière dont la douille sera installée et utilisée ?
Avant mise en production
Convenez des conditions de stabilisation, des vérifications d’assemblage et de la personne habilitée à approuver le matériau avant de comparer les pièces d’essai.

Une plaque de cuivre avec une surface de contact

Distinguez l’interface électrique ou thermique des surfaces de fixation et esthétiques. Précisez les exigences relatives aux contacts ainsi que tout placage spécifié.

Question à résoudre
Quelles surfaces peuvent être revêtues, et quelles dimensions doivent rester dans les tolérances après usinage ?
Avant mise en production
Confirmez le masquage, l’état final de la surface, les relevés dimensionnels et la protection pendant l’emballage.

Utilisez ces revues de conception pour comparer les choix de matériau, de géométrie et de finition. Toute modification de conception doit être approuvée par la personne responsable de celle-ci.

Publiez un jeu cohérent et unique d’exigences concernant le matériau et le dessin.

01

Faites correspondre le modèle 3D et le dessin 2D

Utilisez le même numéro de pièce et la même révision. Précisez quel document prévaut en cas de conflit entre une note ou une cote, et résolvez ce conflit avant la fabrication.

02

Séparez les exigences obligatoires des propositions.

Identifiez ce qui doit rester inchangé et ce qui peut faire l’objet de discussions. Énumérez explicitement les alternatives approuvées plutôt que d’utiliser une formulation ouverte telle que « ou équivalent ».

03

Précisez les interfaces et les conditions d’inspection.

Identifiez les repères fonctionnels, les ajustements, les exigences relatives aux filetages, la finition ainsi que toute condition de stabilisation ou d’assemblage utilisée pour l’acceptation.

04

Convenez du processus de publication et de modification.

Enregistrez la révision approuvée ainsi que la personne habilitée à autoriser les modifications. Assurez la traçabilité des modifications apportées au matériau, à la géométrie et aux opérations sous-traitées jusqu’à cette décision.

Une pièce d’essai doit avoir une finalité définie.

Précisez si l’échantillon est destiné à l’assemblage, à la vérification dimensionnelle, à l’évaluation de l’apparence ou à un essai fonctionnel. Tout changement de matériau ou de finition entre l’échantillon et la production doit déclencher une réévaluation de ce que cet échantillon a effectivement démontré.

Examinez les propositions avant de comparer les prix.

Conserver toute proposition d’alternative séparément d’un devis établi pour la définition validée. Sinon, un prix inférieur pourrait refléter un matériau différent, une étendue d’inspection différente ou une géométrie différente, plutôt qu’une offre « équivalente point par point ».

Questions relatives à la sélection du matériau et à la conception des pièces par CNC

Quel matériau est le plus adapté pour une pièce usinée par CNC ?

Il n’existe pas de réponse unique utile sans connaître l’application. Commencez par la fonction, l’environnement, les interfaces et toutes les spécifications obligatoires. Comparez les matériaux candidats précis avec ces exigences, puis examinez comment la pièce sera usinée et contrôlée.

Puis-je demander à VETCNC de proposer un matériau alternatif ?

Oui. Identifiez la nuance actuelle ainsi que l’exigence que vous souhaitez améliorer ou préciser. Toute proposition alternative doit être listée séparément et approuvée par la personne responsable de la conception avant d’être utilisée.

Une pièce métallique et une pièce plastique doivent-elles utiliser le même dessin ?

Pas systématiquement. Réexaminez la géométrie des parois, le système de fixation, l’ajustement, les conditions d’utilisation et les critères d’acceptation lors du changement de matériau. Publiez une révision claire pour la définition approuvée, plutôt que de laisser une substitution informelle dans un courriel.

Quelle est la valeur minimale admissible pour un rayon d’arrondi interne ou pour une paroi ?

La limite dépend du matériau, de la géométrie, de l’accès de l’outil, du support et du résultat requis. Partagez le dessin et indiquez clairement les caractéristiques qui ne peuvent pas être modifiées.

Toutes les cotes doivent-elles être associées à la tolérance la plus stricte ?

Indiquez les tolérances en fonction de la fonction. Identifiez les cotes d’assemblage et les relations géométriques, et utilisez des exigences générales clairement définies là où cela est pertinent. Interrogez-vous sur la méthode de vérification des caractéristiques critiques, plutôt que d’appliquer une tolérance exigeante à chaque surface.

Mon dessin doit-il indiquer les cotes avant ou après le revêtement ?

Précisez explicitement l’état requis. Indiquez les limites fonctionnelles finales, tout masquage éventuel et toute opération d’usinage postérieure au traitement. Le prestataire et le fabricant doivent convenir conjointement de la manière dont le fini spécifié et les exigences dimensionnelles seront réalisés.

Que dois-je fournir pour un examen du matériau et de la conception ?

Fournissez les versions correspondantes du modèle numérique et du dessin, la spécification du matériau, les quantités, les conditions d’utilisation, les interfaces critiques, les exigences de finition ainsi que les questions en suspens. Mettez en évidence les exigences immuables et les propositions nécessitant votre approbation.

Le compte rendu d’examen en ligne approuve-t-il mon matériau ou ma conception ?

Non. Il enregistre vos saisies et les thèmes de discussion sélectionnés. Il ne calcule pas la résistance, ne sélectionne pas de nuance, ne valide pas un assemblage ni ne confirme la capacité de fabrication. Ces décisions nécessitent la spécification réelle et un examen technique convenu.

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Lecture technique et champ d'application de ce guide

Références techniques pour la sélection des matériaux, l'accès des outils et les variations dimensionnelles lors de la finition.

  1. Sandvik Coromant — Fraisage des angles intérieurs
  2. Sandvik Coromant — Usinage par fraisage de matériaux différents
  3. Protolabs — Recommandations de conception pour le fraisage CNC
  4. Ensinger — PA / polyamide : humidité et comportement du matériau
  5. Ensinger — POM / acétal : familles de matériaux et propriétés
  6. Protolabs — Options de finition pour l’usinage CNC
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