Quelle que soit la précision des machines CNC, les variations entre les travaux et les pièces sont inévitables. Pourtant, les pièces et composants sont censés fonctionner comme prévu indépendamment de ces variations. C'est l'essence des tolérances d'usinage CNC.
Les tolérances définissent la marge d'erreur acceptable, qui peut être de nature à la fois quantitative et qualitative. Les tolérances ont une pertinence significative dans l'usinage CNC car elles peuvent directement affecter le coût d'une pièce.
Les usineurs CNC utilisent diverses tolérances, notamment la tolérance géométrique, la tolérance dimensionnelle, la tolérance d'angularité, la tolérance de position, la tolérance de faux-rond et la tolérance de finition de surface, entre autres.
Ici, nous discutons de ces types de tolérances et de quelques conseils pour utiliser ces marges d'erreur.
Qu'est-ce que la tolérance d'usinage CNC ?
La tolérance d'usinage CNC fait référence à la variation maximale admissible entre la dimension idéale du plan et la dimension réelle de la pièce usinée CNC. Cette variation est indiquée par une valeur après un symbole ±.
Par exemple, si le diamètre de l'arbre du plan est de 50 mm avec une tolérance de ±0,05 mm, le diamètre de l'arbre peut se situer n'importe où entre 49,95 mm et 50,05 mm, et passer les contrôles de qualité.
Différents types de tolérances d'usinage CNC
Les tolérances d'usinage peuvent être catégorisées comme tolérances limites, tolérances standard, tolérances unilatérales, tolérances bilatérales et Dimensionnement et Tolérancement Géométriques (GD&T).
Tolérance standard
Il s'agit d'une tolérance par défaut que les fabricants appliquent aux pièces courantes. Elle s'applique lorsque le niveau de précision est minimal. Les pièces standard telles que les tuyaux, les arbres et les rondelles sont généralement alignées sur ce type de tolérance d'usinage CNC.
Les tolérances standard proviennent d'organisations d'ingénierie établies, par exemple, l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO).
Bien qu'un fabricant puisse décider d'établir des tolérances d'usinage personnalisées, les tolérances d'usinage standard existent et constituent un guide fiable. La plus courante est l'ISO 2768, qui couvre les tolérances suivantes ;
- Planéité
- Perpendicularité
- Circularité
- Rectitude
- Symétrie
Tolérance limite
La tolérance limite indique la limite supérieure ou inférieure acceptable d'une dimension. Toute valeur dans les limites est acceptable. Les tolérances limites sont généralement écrites pour montrer la plage, au lieu de la notation plus-moins.
Par exemple, au lieu d'être exprimée comme 20 ± 2 mm, elle est écrite comme 18 mm – 22 mm.
Tolérance bilatérale
Pour la tolérance bilatérale, la dimension peut varier dans les deux directions (positive et négative). La dimension d'un composant est acceptable tant qu'elle se situe dans les deux limites. Notez que, contrairement à la tolérance limite, la tolérance bilatérale est exprimée en notation plus/moins.
Tolérance bilatérale
Donc, si les limites sont +0,05 et -0,05, la tolérance bilatérale est exprimée comme 20,00 ± 0,05 mm.
Tolérance unilatérale
Différente de la tolérance bilatérale, la tolérance unilatérale indique que la dimension peut dévier dans une seule direction, positive ou négative. Considérez une tolérance unilatérale exprimée comme +0,000/ -0,004 mm.
Tolérance unilatérale
Cela implique que la dimension finale est autorisée à être 0,004 mm plus petite que la valeur nominale. Les dimensions plus grandes que la valeur nominale sont inacceptables.
Dimensionnement et Tolérancement Géométriques (GD&T)
Le GD&T (Dimensionnement et Tolérancement Géométriques) est un niveau supérieur d'expression et de définition des tolérances d'usinage. C'est plutôt un langage universel que les ingénieurs utilisent pour communiquer la forme, l'orientation et l'emplacement des variations dans une pièce.
La tolérance limite, la tolérance unilatérale et la tolérance bilatérale sont collectivement appelées tolérances dimensionnelles et sont adéquates pour les travaux d'usinage CNC de base. Le GD&T et d'autres entrent en jeu lorsque le travail est de haute précision et critique.
Importance des tolérances d'usinage
Même la machine CNC la plus avancée montre un certain niveau de variance de sortie car les outils de coupe s'usent, et d'autres facteurs entrent également en jeu. Par conséquent, les fabricants appliquent des tolérances d'usinage, en particulier lorsqu'il y a assemblage et accouplement de pièces.
L'importance des tolérances d'usinage est multiple, car elle touche à des éléments, notamment le gaspillage de matériaux, les ressources de l'entreprise, les temps d'arrêt et le contrôle de la qualité.
Gaspillage de matériaux
S'il y a insistance sur les spécifications de conception exactes, tant de pièces seraient gaspillées. Cela signifie produire de nombreux articles inutilisables. Les tolérances d'usinage donnent de la place aux variations, donc le gaspillage est minimisé et plus d'articles sont viables.
Ressources de l'entreprise
Des tolérances d'usinage serrées émanant d'une bande inutilement stricte peuvent déclencher des dépenses commerciales évitables. Il devrait y avoir un équilibre sain entre le besoin de précision d'usinage et une bande de tolérance flexible pour garantir l'utilisation minimale de ressources.
Temps d'arrêt
Le remplacement rapide des pièces est encouragé pour minimiser les temps d'arrêt. L'interchangeabilité des pièces est améliorée avec les tolérances d'usinage. Si une pièce du système échoue, elle peut être facilement remplacée par une autre sans affecter la fonctionnalité. Cette stratégie prévient également les temps d'arrêt.
Pièces identiques usinées CNC
Assurance qualité
Les équipes d'usinage CNC peuvent s'appuyer sur les tolérances pour formuler des limites d'acceptabilité d'un produit. Cela améliore la satisfaction des utilisateurs et contribue potentiellement à la rentabilité d'une entreprise.
Points à retenir lors du choix des tolérances d'usinage CNC
Lors de la sélection des tolérances d'usinage optimales, les fabricants doivent donner la priorité au coût, à la fabricabilité, à la conformité et à la fonctionnalité. Des aspects tels que le type de matériau d'usinage, les exigences spécifiques à l'industrie, le budget, le temps disponible et le type d'usinage CNC sont d'excellents guides.
Déterminer les propriétés du matériau
Il est important de comprendre que les matériaux ont des propriétés différentes, et celles-ci déterminent leurs réponses uniques à l'usinage CNC. Par exemple, le titane est plus dur que l'acier doux, donc les approches d'usinage CNC pour les deux métaux sont différentes.
Considérer le type d'usinage CNC
Toujours sur le processus d'usinage CNC, le type de processus choisi peut affecter les tolérances. Le fabricant doit considérer les forces et les limites d'une machine à la lumière des résultats attendus.
Les exigences spécifiques à l'industrie sont importantes
La fermeté de la tolérance est parfois liée au type d'industrie utilisant les pièces. L'aérospatiale, le médical et d'autres industries critiques sont reconnues pour leurs tolérances plus serrées pour un ajustement et une fonction en douceur des composants.
Un composant à tolérance serrée
Le client et le fabricant doivent toujours établir les exigences de précision exactes pour les pièces.
La durée d'inspection
Le temps d'inspection est une autre considération critique. Atteindre des exigences de tolérance plus élevées prend un temps relativement plus long que pour des tolérances plus lâches.
Le budget
Dans le même ordre d'idées, des tolérances d'usinage plus serrées coûtent normalement plus cher à atteindre. La qualité des outils, le nombre d'ajustements et le niveau d'expertise nécessaire sont plus élevés car ils impactent le budget d'usinage.
Conclusion
Chez ProleanMFG, les tolérances d'usinage CNC sont un élément central de la fabrication de pièces. Les ingénieurs connaissent toutes les tolérances et les exigences qui les accompagnent, et sont prêts à vous soutenir avec des services d'usinage CNC de qualité.
