Guide ultime des tolérances d'usinage CNC

La tolérance est un niveau de déviance dimensionnelle dans les pièces usinées par CNC par rapport à la mesure d’origine. En fait, on peut aussi l’appeler précision dimensionnelle.

Cela signifie que nous pouvons l’utiliser pour exprimer la limite dimensionnelle minimale et maximale de la pièce. En gardant cela à l’esprit, la pièce est considérée dans les tolérances.

Types courants de tolérances d’usinage CNC

Un rapide coup d’œil sur quelques exemples courants inclut ;

· Tolérances générales

Ce genre de tolérance est généralement utile lorsqu’il est appliqué à des pièces géométriquement cylindriques ou circulaires. Nous regroupons leurs tolérances standard en quatre, centrées dimensionnellement sur leur plage.

Les limites de tolérance sont fines, moyennes, grossières et très grossières. Les normes internationales telles que l’EN 2286 et l’ISO 286 définissent la plage de limite de tolérance des dimensions.

· Tolérances unilatérales

Comme son nom l’indique, seule une direction des pièces peut avoir une tolérance. Cette variation peut être plus ou moins grande que la taille réelle de la pièce.

Prenons un exemple d’une tige métallique qui doit être usinée pour s’adapter à un produit. En effet, nous aurons une tige métallique hors de la plage dimensionnelle même par une fraction de mm si elle n’est pas correctement usinée.

De telles erreurs peuvent être facilement évitées en veillant à des tolérances unilatérales appropriées. Donc oui, en autorisant une déviation maximale de 0,05 mm, cela donne une plage de tolérance de 45+0,00/-0,05 mm.

Après avoir fait le calcul, vous réalisez que 45 mm et 44,95 mm sont les valeurs de diamètre maximale et minimale admissibles pour l’arbre. L’avantage de tout cela est la facilité d’inspection de la pièce.

La clé ici est d’avoir une valeur supérieure fixe avec des dimensions d’un côté variant. Vous pouvez maintenant augmenter la vitesse d’inspection en standardisant une jauge de passage, simple non?

· Tolérances bilatérales

Voici une explication simple de ce concept délicat. La clé ici est de faire varier la mesure finale de la pièce sur le profil réel ou le côté nominal.

Pensez-y. Avoir une tolérance bilatérale de 45+0,05/-0,05 mm implique simplement une valeur minimale de 45,05 mm et une valeur maximale de 44,95 mm.

Que cela signifie-t-il ? Que la valeur nominale utilisée est de 45 mm.

· Tolérances limites

Pour une dimension, sa valeur maximale et minimale forment la tolérance limite. Cela signifie que lorsque la pièce est assemblée au produit final, ces valeurs s’ajusteront exactement aux points de contact désignés du composant.

Un exemple est une dimension avec une tolérance limite de 10 à 10,5 mm. En règle générale, ces deux limites sont les endroits où se situeront les valeurs finales.

Considérations lors de la détermination des tolérances d’usinage CNC

Nous suivons une catégorie de produit générale dans le cas où un client ne spécifie pas certaines tolérances.

Il n’est pas nécessaire de tout enjoliver. L’essentiel est de créer un produit de qualité avec des coûts de rééquipement minimaux.

Voici l’élément intéressant. Apprendre à connaître les caractéristiques que nous considérons de manière critique avant de déterminer les tolérances d’usinage CNC.

Tolérance d’usinage CNC

· Choix de la tolérance serrée

Dans certaines situations, nous devons spécifier au fabricant le niveau de resserrement de l’écart. C’est une excellente idée lorsque nous travaillons avec des prototypes qui nécessitent un usinage parfait pour des tests.

Nous exigeons également un usinage CNC lors de la production de composants électroniques. Cela est dû à leur capacité à fonctionner dans la marge d’erreur minimale de +/-0,0005.

· Coût des exigences strictes

Nous associons des coûts élevés aux demandes de tolérances plus strictes au-delà des 0,1 mm de base. La raison la plus simple que nous pouvons donner est les actions strictes nécessaires pour se conformer aux normes.

En plus de cela, nous avons des fabricants qui ne possèdent pas de machines CNC avec la précision requise. Lorsque nous utilisons un équipement coûteux, il s’agit d’un matériel de haute qualité avec une prise en charge des écarts inférieurs.

· Inspection

Pourquoi une inspection est-elle nécessaire après l’usinage d’une pièce à l’aide de CNC? C’est simplement notre base pour les politiques d’assurance qualité.

Le principal inconvénient que nous avons avec des tolérances inutiles est le nombre de ressources nécessaires pour l’inspection. Le scénario le pire est d’avoir des fabricants sans le niveau requis de machines d’inspection.

La cotation dimensionnelle géométrique (GD&T) en usinage CNC

GD&T

Lorsque nous pensons de façon novatrice, définir la cotation dimensionnelle géométrique semble différer des autres. En réalité, nous ne pouvons pas l’utiliser sur la dimension de base pour définir des écarts spécifiques.

Au contraire, elle utilise des spécifications pour nous aider à indiquer les tolérances. Cela dit, nous définissons les caractéristiques géométriques d’un composant à l’aide de symboles en GD&T.

C’est une façon vraiment intéressante d’exprimer la référence de données des pièces, leur tolérance et leurs modificateurs. Vous serez réellement surpris par la facilité de telles spécifications codées après avoir appris tous les symboles.

Comment le type de matériau affecte les tolérances d’usinage CNC

La tolérance peut être un casse-tête, mais le choix du matériau peut grandement faciliter les choses. Certains attributs des matériaux déterminent leur niveau de tolérance réalisable.

Plongeons dans le détail de certaines de ces caractéristiques;

· Stabilité thermique

La stabilité thermique peut-elle vraiment affecter les métaux dans la tolérance d’usinage CNC? Oui, mais avec un impact très minimal par rapport aux matériaux non métalliques.

Un exemple pratique est l’accumulation de chaleur pendant l’usinage qui entraîne la déformation du matériau. À juste titre, le processus où la pièce est applicable est déjà restreint par cette déformation.

· Abrasivité

Lorsque nous effectuons un usinage CNC sur des pièces rigides, l’outil de coupe s’use vraiment très rapidement. Cela signifie qu’atteindre des tolérances spécifiques est une tâche ardue.

En particulier, l’inconvénient de tout cela est la précision réduite due aux variations de l’outil de coupe. Encore une fois, nous sommes obligés de changer régulièrement l’outil de coupe lorsque nous usinons des matériaux abrasifs.

· Dureté

Quand il s’agit de tolérances, les matériaux rigides et résistants les atteignent facilement par rapport aux matériaux souples. Cela signifie que nous prendrons plus de temps pour tolérer les pièces souples.

De cette manière, les chances de changer les dimensions de la pièce après le contact avec l’outil sont réduites. Maintenant, vous avez certainement un outil avec une tolérance impeccable.

Conseils pour atteindre des tolérances plus serrées dans l’usinage CNC

Pièces métalliques usinées CNC

Lors de l’usinage des pièces, il est presque impossible que nous ne manquions aucune forme de variation. Ne vous trompez pas, une grande précision est nécessaire pour obtenir une pièce de qualité.

Des tolérances plus serrées sont actuellement recherchées dans l’usinage CNC. Il y a juste un seul problème, le coût supplémentaire.

Heureusement, nous pouvons compenser et prendre en compte de manière rentable le coût supplémentaire en utilisant diverses approches. Les stratégies gagnant-gagnant comprennent ;

· Considérer l’Inspection Finale dans la Conception

Tout d’abord, mesurer les tolérances sur des pièces difficiles est une tâche difficile et ardue. Oui, c’est possible, mais nous aurons besoin d’équipements spécialisés pour une précision.

En fait, les pièces contenant de plus petites caractéristiques sont les plus difficiles à fabriquer et à inspecter. Heureusement, le bon ensemble d’outils peut garantir des tolérances serrées avec une inspection et une mesure précises.

· Optimisation de la Tolérance des Pièces pour des Applications Spécifiques

Nous pouvons garantir un ajustement approprié en ayant des déviations minimales. Nous avons une tolérance admissible pour différents matériaux lors de l’usinage CNC (+/- 0,05 mm pour le métal et +/- 0,010 mm pour les plastiques).

Si nous optons pour des tolérances plus serrées, le coût de production augmentera certainement. Nous pouvons le limiter uniquement aux surfaces des composants nécessaires tout en respectant les exigences de conception.

Cela signifie que nous avons atténué les coûts supplémentaires. Cependant, nous optons pour des tolérances standard si le besoin de tolérances serrées est un luxe.

· Tenir compte de la Perpendicularité et de la Parallélisme

Nous devons certainement donner la priorité à ces deux aspects, surtout lorsque nous traitons avec plusieurs composants. Le point essentiel est que toute légère désalignement empire avec le temps.

Cela risque de nuire à la crédibilité et à la viabilité de la pièce au fil du temps. Cela signifie également que la qualité de la pièce sera médiocre.

· Aligner la Machinabilité du Matériau avec les Attentes en Matière de Tolérance

Normalement, nous concevons des pièces pour fournir des propriétés spécifiques en fonction du matériau. Nous pouvons voir comment les avantages opèrent de manière magique dans l’application finale.

Cependant, nous devons tenir compte de l’impact de la machinabilité de la pièce sur de telles propriétés. Fondamentalement, les matériaux plus souples ont tendance à avoir du mal à maintenir des tolérances plus serrées.

Cela est dû à leur faible dureté. En revanche, il est très difficile de fraiser l’acier trempé par rapport aux plastiques.

Facteurs Impactant les Tolérances de l’Usinage CNC

Les tolérances garantissent normalement que nous créons des pièces sur mesure et précises. Mais certains facteurs peuvent réduire considérablement cette précision.

Analysons quelques facteurs qui impactent les tolérances

· Coût

Pour commencer, des tolérances plus serrées entraînent des coûts plus élevés. Nous pouvons avoir des tolérances précises mais pas très serrées comme moyen de réduire les coûts.

· Méthode d’Usinage

Il y a un facteur majeur à garder à l’esprit lors de la gestion de la tolérance… la méthode d’usinage. Cela dit, il est plus facile si nous sélectionnons des méthodes plus précises que les autres pour obtenir un produit final de qualité.

· Finitions et Placage

Nous devons garder à l’esprit que les finitions et le placage ajoutent des bits et des morceaux de matériau sur la surface de la pièce. Donc oui, ils altèrent les dimensions de la pièce de telle manière qu’une tolérance différente est requise.

Tolérances Inégalement Réparties dans l’Usinage CNC

Contrairement aux tolérances normales, ce type de tolérance est en réalité contrastant. Cela signifie qu’elles varient par rapport au profil réel autorisé de manière inégale dans des dimensions opposées.

Nous indiquons les limites directionnelles dans les spécifications de chaque pièce. Par exemple, nous pouvons avoir des limites supérieures et inférieures telles que 5,99 ou 6,09.

De toute façon, l’aspect le plus important est un. La distribution des limites inférieures et supérieures n’est pas égale aux dimensions données.

Compréhension de la Classe de Tolérance Internationale (IT) dans l’Usinage CNC

En termes simples, il s’agit de la différence maximale de taille entre une pièce et sa taille de base. Nous l’utilisons pour améliorer la précision des pièces préfabriquées.

De plus, nous pouvons l’utiliser sur des pièces avec des filetages et des surfaces profilées. Ces pièces sont généralement symétriques et de nature rotative.

Comment la Déviation Inférieure Se Compare à la Déviation Supérieure dans les Tolérances de l’Usinage CNC

La déviation supérieure est simplement la différence entre la taille de base d’une pièce et sa taille maximale. D’autre part, la déviation inférieure est essentiellement la différence de la taille de base d’un composant et sa taille minimale réalisable.

Configuration de la machine CNC

Comment le Type d’Usinage Impacte les Tolérances de l’Usinage CNC

Les tolérances sont fortement impactées par les méthodes d’usinage que nous utilisons. C’est parce que certaines méthodes d’usinage ont tendance à être extrêmement précises par rapport à d’autres.

Bien sûr, dans les machines CNC, nous appliquons la méthode d’usinage par vis. Fondamentalement, une pièce est alimentée à l’aide d’une came à disque à travers une bague de guidage.

De cette façon, la pièce se déplace autour de l’outil contrairement à l’autre sens. Cela signifie que nous permettons une grande précision en réduisant la déformation et les vibrations de la pièce.

Nous pouvons pleinement utiliser cette méthode sur des pièces en plastique phénolique. Leur tolérance dimensionnelle extrêmement élevée garantit que nous pouvons atteindre des tolérances de +/-0,05″.

Comment des Tolérances Plus Serrées Augmentent les Coûts de Production dans l’Usinage CNC

Avoir des tolérances plus serrées est bien. Jusqu’à ce que vous réalisiez que cela impacte à la fois le coût et la qualité de la pièce.

Bien sûr, c’est cher lorsque nous effectuons un usinage avec des tolérances élevées. Cela nécessite des outils d’usinage coûteux et un processus qui avance à pas de tortue.

En ce qui concerne l’inspection des pièces, il s’agit généralement d’une procédure CNC exhaustive et supérieure. Encore une fois, nous parlons d’opérer sur une marge d’erreur très faible, comme des fractions de millimètre.

Pourtant, une fois que tout est en place, le taux d’échec de ces pièces affecte également considérablement les coûts de production et d’inspection.

ISO 2768 dans les Tolérances de l’Usinage CNC

Il s’agit d’une norme que nous utilisons pour les tolérances angulaires et linéaires. Son avantage est de minimiser les incohérences tout en déterminant les tolérances moyennes d’usinage.

Pour les dessins simplifiés utilisant des niveaux de précision, nous avons deux catégories majeures ;

· Tolérances Générales Angulaires et Linéaires

Un examen de cette catégorie nous donne quatre niveaux de précision distincts. Très grossier (v), grossier (c), moyen (m), et fin (f). Nous pouvons aussi les appeler dans DIN ISO 2768 comme les quatre classes de tolérance.

· Tolérance Géométrique

Nous l’utilisons pour définir des caractéristiques de niveau de précision pour les classes de tolérance H, K, et L. Prenons un exemple d’un dessin de pièce étiqueté ISO 2768-mK.

La première partie nous montre sa plage de tolérance moyenne. La deuxième partie nous montre qu’elle est dans la classe de tolérance K.

Conclusion

Avec les informations de ce guide, vous pouvez certainement atteindre la tolérance d’usinage CNC requise.

Chez KDM, nous garantissons un usinage précis et précis en fonction de vos besoins et spécifications uniques.

Plus de Ressources:

Qu’est-ce que l’usinage CNC – Source : Thomasnet

Tolérances de l’usinage – Source : Fractory

Compréhension des tolérances d’usinage dans le CNC – Source : Protolabs

Tolérances d’usinage – Source : Universal Technical Institute

Guide ultime des tolérances d’usinage CNC

Qu’est-ce que les tolérances en usinage CNC