Le guide ultime de l'usinage de pièces et de composants

Que sont les pièces et composants usinés ?

Si vous regardez autour de vous, vous remarquerez partout différentes pièces et composants usinés. Les fabricants créent ces pièces avec des processus d'usinage dans lesquels des machines de découpe spécialisées (notamment des défonceuses, des fraiseuses et des tours) éliminent progressivement les matériaux excédentaires du stock de barres de pièces à l'aide d'outils de coupe tranchants pour créer la forme souhaitée.

Ces processus de fabrication numérique comprennent le perçage, le fraisage, le tournage et le meulage CNC, utilisés pour découper un bloc de matériau dans des formes ou des pièces préférées. Généralement, les pièces usinées peuvent être créées par usinage manuel ou automatique (à commande numérique par ordinateur). Cependant, les machinistes produisent désormais des pièces usinées sur mesure grâce à la conception assistée par ordinateur. En outre, vous pouvez fabriquer vos pièces CNC avec n’importe quel alliage métallique, plastique ou tout autre matériau pouvant être découpé sans dégradation drastique.

Techniques et processus d'usinage

Les fabricants et les machinistes utilisent différents processus d'usinage CNC pour produire des pièces à des fins différentes. Voici les techniques et méthodes de fabrication standard utilisées pour obtenir différents résultats :

• Fraisage: Ce processus de fabrication soustractif implique l'utilisation d'une fraiseuse CNC pour enlever de la matière d'une pièce, formant ainsi des pièces CNC avec des surfaces profilées ou planes. Les types courants d'opérations de fraisage comprennent le fraisage CNC, le fraisage en surface et le fraisage en bout. Ces processus d'usinage impliquent l’utilisation de diverses fraiseuses et outils de coupe.
• Tournant: Ce processus de découpe du métal consiste à faire tourner la barre de la pièce à usiner tout en alimentant un outil de coupe pour couper le matériau et usiner des formes cylindriques. Le tournage CNC est une méthode fiable pour usiner des filetages, des arbres et des éléments complexes sur les surfaces externes des pièces usinées.
• Forage: Le processus de perçage utilise des forets rotatifs pour créer des trous dans une pièce. Il s'agit d'un processus essentiel couramment utilisé dans les industries pour réaliser des trous de différentes tailles et profondeurs dans les pièces et composants usinés.
• Brochage: Il s'agit d'un processus qui utilise un outil spécialisé appelé broche pour couper le matériau de manière contrôlée. Les machinistes utilisent la broche pour créer des cannelures, des rainures de clavette et d'autres formes internes complexes.
• Broyage: Meulage implique l’utilisation de meules abrasives pour couper le matériau des surfaces des pièces usinées afin de créer une finition plus précise et plus lisse.
• Usinage par électroérosion (EDM) : Cette technique d'usinage utilise des décharges électriques pour couper le matériau d'une pièce afin de créer une forme spécifiée. Ce processus offre la haute précision requise pour l'usinage de formes complexes ou de matériaux durs.
• Découpe au laser: La découpe au laser consiste à utiliser un faisceau laser de haute puissance pour souffler, vaporiser ou faire fondre un matériau afin d'effectuer des coupes précises sur une pièce. C'est une technique appropriée pour couper le plastique, le métal et d'autres matériaux.
• Usinage par ultrasons : Cette technique élimine la matière de la surface de la pièce à l’aide de vibrations ultrasoniques et d’une boue abrasive. Il est bien adapté à l’usinage de matériaux délicats et cassants.

Quels sont les avantages des pièces usinées ?

Les pièces et composants CNC sont plus avantageux que les pièces imprimées en 3D et moulées par injection. Cette section traite des avantages typiques des pièces usinées :

Excellents prototypes

Les techniques d'usinage CNC offrent des pièces usinées et des prototypes avec des conceptions et des fonctionnalités complexes. Ces prototypes usinés sont idéaux et abordables puisqu’ils peuvent être usinés de manière unique.

De plus, cela facilite les répliques rapides de pièces en tôle puisque l’usinage CNC est numérique et beaucoup plus rapide. Ainsi, vous pouvez effectuer les tests et évaluations nécessaires avec vos prototypes avant de fabriquer les produits finaux.

De plus, la polyvalence des matériaux d'usinage vous permet de commander des prototypes et des pièces usinés dans différents alliages métalliques ou plastiques composites pour examiner celui qui fonctionne le mieux compte tenu de tous les facteurs impliqués.

Aucun MOQ

L’un des avantages majeurs des pièces usinées est que vous n’avez pas besoin d’une quantité minimale de commande pour les acheter. Vous pouvez facilement usiner des pièces à partir d'un stock de barres de pièces, ce qui rend rentables les pièces en faible volume ou les pièces uniques. En conséquence, vous pouvez facilement passer une commande pour la quantité exacte de pièces usinées nécessaire.

L'usinage CNC est pratiquement unique dans la production de pièces de qualité supérieure sans exigences de quantité minimale de commande ni risques de stock excédentaire. Il est donc parfait pour le prototypage, production à faible volume les courses et les petites entreprises.

Force

Les machinistes créent des pièces usinées à partir de pièces solides de matériaux appelées ébauches. Il s'agit généralement de matériaux extrudés ou coulés. Par conséquent, les pièces usinées sont plus résistantes que les autres pièces comme les pièces imprimées en 3D. De même, les pièces moulées ne sont pas aussi résistantes que leurs équivalents usinés car les pièces moulées possèdent souvent des parois minces qui présentent des performances mécaniques limitées.

LIBERTÉ DE CONCEPTION

Les pièces usinées permettent une liberté de conception sans entrave, permettant différentes caractéristiques de conception telles que les formes et les tailles. Ces pièces présentent généralement des caractéristiques fines et détaillées, même si elles peuvent être épaisses et robustes.

L'usinage CNC reste l'une des méthodes de fabrication les plus polyvalentes sur le plan géométrique, car elle peut gérer des exigences de conception telles que des détails fins, des caractéristiques complexes ou des géométries complexes. En tant que telles, les pièces usinées offrent des caractéristiques de conception complexes qui répondent aux exigences de diverses applications.

Délais plus rapides

Les techniques d'usinage CNC créent des composants métalliques et des pièces en plastique plus rapidement que d'autres processus de fabrication, tels que le moulage. Bien que les pièces d’usinage CNC n’utilisent pas d’outillage à forte intensité de main-d’œuvre, le processus de production est très efficace.

Certaines machines CNC disposent de centres d'usinage plus rapides équipés de rails de guidage linéaires à cadences rapides. En outre, la vitesse des centres d'usinage CNC et l'attribut en une seule étape du processus d'usinage permettent des délais de livraison plus rapides pour les pièces usinées.

Finition de surface

Les pièces CNC permettent une plus grande finition de surface normes avec des opérations de post-traitement modérées. De plus, l’usinage offre une finition supérieure car il ne laisse pas de lignes de couche visibles. Les pièces et composants usinés CNC sont compatibles avec de nombreuses finitions de surface, permettant à vos pièces de répondre aux spécifications de conception et de bien fonctionner.

Qualité

Généralement, les pièces usinées sont fabriquées selon des normes très élevées grâce au contrôle précis des machines CNC. Ces pièces usinées avec précision offrent généralement des finitions fines et des tolérances plus strictes qui répondent aux exigences de votre conception. Cependant, les clients peuvent indiquer la tolérance requise que les machinistes doivent atteindre. Par conséquent, l'opérateur de la machine peut prendre plus de temps pour usiner des pièces à tolérances serrées et leurs caractéristiques respectives.

Modifications faciles

Vous pouvez facilement apporter des modifications à la conception numérique à n’importe quelle étape de la production puisque les pièces usinées CNC sont créées à partir d’un fichier CAO numérique. Cette caractéristique profite à la R&D et au prototypage lorsque les développeurs de produits et les ingénieurs doivent apporter des modifications fractionnaires à la pièce usinée pour créer différentes versions. Cela permet de réduire le gaspillage de matière puisque les pièces usinées ne sont généralement pas défectueuses.

Principes de conception des pièces usinées

Généralement, il est conseillé de suivre les principes de conception pour la fabrication (DFM) lors de l’usinage de pièces. Autrement dit, concevoir des pièces selon le processus de fabrication prévu. Cependant, vous pouvez facilement concevoir des pièces usinées en suivant les principes de conception ci-dessous :

Epaisseur

Les parois minces ne sont pas idéales pour les pièces usinées car elles affectent les performances. Par conséquent, assurez-vous que la conception de vos pièces usinées ne présente pas de fines épaisseurs de paroi. Cependant, il serait préférable d'utiliser le moulage par injection pour vos pièces si les parois minces sont essentielles à votre conception.

Contre-dépouilles

Les contre-dépouilles sont des coupes complexes qui nécessitent l’utilisation d’outils de coupe standards en raison d’une section de la pièce qui la bloque. Ils nécessitent des considérations de conception d'usinage spéciales et des outils de coupe spéciaux comme l'outil d'usinage en forme de T.

Cependant, les dimensions de contre-dépouille doivent être en millimètres entiers pour correspondre à l'outil de coupe puisque ces outils sont disponibles dans des tailles standard. La contre-dépouille peut varier de 3 à 40 mm, avec une profondeur de contre-dépouille précisément deux fois supérieure à la largeur selon l'outil d'usinage. Néanmoins, vous pouvez rendre vos pièces usinées plus rapidement et réduire les efforts si les contre-dépouilles peuvent être évitées.

Cavités, trous et filetages

Il est essentiel de rappeler que les cavités et les trous dépendent des outils de coupe lors du dessin de vos pièces usinées. Vous pouvez usiner des cavités et des poches dans une pièce jusqu'à une profondeur environ quatre fois supérieure à la largeur de la cavité. Il serait utile de savoir que les cavités plus profondes nécessiteront nécessairement des congés, arrondis au lieu d'arêtes vives, en raison du diamètre de l'outil de coupe requis.

En outre, les trous pratiqués à l'aide de forets doivent avoir une profondeur ne dépassant pas quatre fois la largeur du foret. De même, les diamètres des trous doivent correspondre, dans la mesure du possible, aux tailles de forets standard. En revanche, les filetages utilisés pour intégrer les fixations telles que les vis ne doivent pas être plus profonds que trois fois le diamètre.

grandissent

Les pièces usinées CNC ont pratiquement une taille limitée puisque vous devez les créer dans l’enveloppe de construction de la machine. Les pièces fraisées CNC doivent mesurer précisément 400 x 350 x 150 mm, tandis que les pièces tournées doivent conserver des dimensions maximales de Ø 500 mm x 1000 XNUMX mm.

Cependant, il serait préférable de noter que des dimensions plus grandes sont réalisables avec des machines plus grandes mais doivent d'abord être discutées avec les machinistes avant le début de la production.

saillies

Il est généralement difficile de réaliser des sections hautes et saillantes comme avec des parois minces, car les vibrations de l’outil de coupe peuvent dégrader la section ou entraîner une moindre précision. Par conséquent, vous devez conserver un élément saillant dont la hauteur ne dépasse pas quatre fois sa largeur.

Matériaux des pièces usinées

Les pièces usinées CNC sont généralement fabriquées à partir d'une longue liste de matériaux, tels que des alliages métalliques et des plastiques. Cependant, certains matériaux sont plus simples à usiner, tandis que d’autres sont compliqués. Les matériaux rigides sont difficiles à couper et peuvent entraîner des vibrations et des vibrations de l'outil, compromettant la qualité de la pièce à usiner.

En revanche, les matériaux très mous et ceux ayant des points de fusion extrêmement bas sont susceptibles de se déformer lorsqu'ils interagissent avec l'outil de coupe. Vous trouverez ci-dessous les matériaux typiques des pièces usinées :

• Métal : Titane, Bronze, Laiton, Cuivre, Aluminium, Acier inoxydable (17-4, Inconel 625 & 718), Zinc, Magnésium.
• Plastique : ABS, PC, POM, ABS+PC, PP, PMMA (acrylique), PS, PEEK, HDPE, DHPE, PPS, Téflon, PAGF30, PCGF30.

Finitions de surface des pièces usinées

Diverses opérations de post-traitement compatibles contribuent à améliorer la texture de surface et la fonctionnalité des pièces usinées. Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des finitions de surface des pièces usinées standard :

• Tel que usiné : l’option de finition usinée n’implique pas l’application de traitement de surface aux pièces usinées. Il s'agit de l'état de surface exact de la pièce usinée à la sortie de la machine CNC. Il est souvent parfait pour de nombreuses pièces fonctionnelles internes non esthétiques.
• Revêtement en poudre : La finition par revêtement en poudre consiste à pulvériser de la peinture en poudre de la couleur souhaitée sur la pièce usinée, après quoi elle est cuite au four. Il forme un revêtement solide sur la pièce usinée, améliorant ainsi sa résistance à l'usure. Le revêtement est plus durable que les revêtements de peinture ordinaires.
• Anodisé : Ce procédé électrochimique améliore la résistance à la corrosion des pièces usinées en aluminium. Il forme une couche résistante aux rayures et à la corrosion sur les pièces métalliques. Le processus d'anodisation de type II offre une finition résistante à la corrosion sur les pièces usinées en aluminium. À l’inverse, l’anodisation de type III crée un revêtement plus épais sur les pièces usinées pour une meilleure résistance à l’usure et aux produits chimiques.
• Bead Blasted : Il s’agit de tirer des médias abrasifs (minuscules billes) à la surface des pièces usinées à grande vitesse. Ce processus permet d’éliminer les arêtes vives, les bavures et les matières résiduelles. Cependant, vous pouvez modifier ce procédé pour atteindre un certain niveau de rugosité. Cependant, le sablage aux billes peut être incompatible avec les détails fins puisque la procédure enlève de la matière et peut affecter la géométrie de la pièce usinée.

Tolérances des pièces usinées

Les fabricants créent des pièces usinées selon des tolérances plus strictes avec des machines CNC modernes. Bien que des tolérances plus souples puissent être utilisées pour les pièces non mécaniques et les prototypes, des tolérances plus strictes peuvent s'avérer cruciales pour les pièces mécaniques qui doivent interagir avec d'autres composants. Ci-dessous un tableau pour Tolérances d'usinage CNC:

Quelles sont les applications des pièces usinées ?

Les pièces et composants usinés CNC sont compatibles avec diverses applications dans tous les secteurs puisqu'ils sont devenus indispensables. Les composants usinés typiques utilisés dans différentes applications comprennent les corps de vannes, les rotules, les rouleaux, les boîtiers, les engrenages, les fixations, les supports, etc. Vous trouverez ci-dessous les industries courantes qui utilisent des pièces usinées :

Industrie aerospatiale

Les ingénieurs du secteur aérospatial dépendent de pièces usinées telles que des composants de moteur, des supports de moteur, des panneaux de carburant, des composants de train d'atterrissage et des prototypes en raison de la demande de haute précision de l'industrie. Dans usinage aérospatial, ne laisse pas place au moindre écart car cela peut entraîner un échec catastrophique. Les pièces usinées avec précision sont donc primordiales dans ce secteur.

Médical

L'industrie médicale a diverses applications pour les pièces et composants usinés. Usinage de précision convient à la création de pièces usinées en acier inoxydable et en titane, notamment des implants, des instruments chirurgicaux, des dispositifs médicaux et d'autres équipements de diagnostic complexes.

De plus, les techniques d'usinage telles que le décolletage suisse sont idéales pour l'usinage de pièces médicales. Les pièces médicales usinées nécessitent souvent des tolérances plus strictes, compte tenu des exigences de sécurité et de précision de diverses procédures médicales.

La précision est essentielle pour les implants car ils doivent s’adapter parfaitement au corps du patient. En conséquence, l’usinage CNC est la méthode standard utilisée dans la fabrication de ces implants car il offre la précision requise et permet d’obtenir des géométries de pièces usinées complexes.

Automobile

L'industrie automobile dépend de l'usinage CNC pour fabriquer des pièces usinées telles que des pièces personnalisées uniques, des composants d'éclairage, des blocs moteurs, des pistons, des engrenages et des systèmes de direction.

Les fabricants de ce secteur s'appuient sur des méthodes d'usinage de pointe, notamment l'usinage CNC 5 axes, pour créer des usinage automobile pièces avec une haute précision et efficacité.

Produits de consommation

La plupart des appareils et biens électroménagers sont constitués de pièces usinées. En outre, les équipements sportifs peuvent être usinés CNC et les appareils électroniques grand public utilisent différents composants usinés en métal et en plastique en raison de leurs propriétés de conductivité électrique remarquables.

Des exemples typiques de pièces usinées dans cette application incluent les prises, les boîtiers d'ordinateurs portables, l'isolation électrique, les connecteurs, etc.

Les autres applications des pièces usinées CNC incluent :

• Militaire
• Robotique
• Électronique
• Énergie renouvelable

Comment choisir un partenaire d'usinage pour vos pièces personnalisées

Vous avez besoin d'un partenaire d'usinage fiable pour externaliser vos besoins d'usinage CNC pour des pièces ou des prototypes usinés en faible ou grand volume. Il est généralement avantageux de s'associer à un fournisseur tiers de services d'usinage CNC pour une solution interne en raison de l'espace de l'usine et de l'expertise requise pour faire fonctionner les machines-outils et l'équipement.

Bien qu'il puisse être assez difficile de choisir un partenaire d'usinage fiable pour vos pièces usinées, voici quelques facteurs et pratiques utiles à prendre en compte :

• Certifications : Bien que les certifications ne vous indiquent pas l'étendue des capacités de l'entreprise d'usinage, les certifications ISO sont utiles car elles constituent une ligne directrice remarquable pour identifier les entreprises d'usinage compétentes.
• Bouche à oreille: Il serait utile de parler avec d'autres entreprises de quincaillerie en partenariat avec des fabricants de pièces usinées de la région pour découvrir leurs expériences d'externalisation.
• Informations sur la demande: Assurez-vous de poser des questions sur tout jusqu'à ce que vous soyez convaincu qu'un fabricant peut gérer votre projet une fois que vous aurez établi le contact avec l'entreprise. Cependant, s’ils ne répondent pas de manière convaincante à vos questions, ils pourraient ne pas être des partenaires de fabrication appropriés.
• Demandes de demandes : Il est conseillé de demander un devis à différentes entreprises d'usinage présélectionnées pour comparer les prix et déterminer celle qui convient le mieux à votre projet. Par conséquent, votre Coût d'usinage CNC reste efficace.
• Visitez les usines : Il est essentiel de visiter les usines d’un partenaire manufacturier potentiel pour voir comment elles fonctionnent ainsi que les outils et équipements d’usinage dont ils disposent. Dans certaines situations, il peut être possible de faire appel à un agent industriel pour organiser des visites de plusieurs sites dans une zone donnée.

Néanmoins, vous trouverez ci-dessous d’autres conseils utiles à observer lorsque vous traitez avec le fabricant de pièces usinées externalisé :

• Adhérez aux directives DfM : Garantir le strict respect de la conception des pièces numériques aux directives d'usinage, y compris les trous de profondeur limitée, l'absence de parois minces, etc.
• Utilisez des normes universelles : Fournissez un dessin technique complet avec les fichiers numériques pour éviter toute ambiguïté et utilisez des normes universelles pour éviter toute forme de mauvaise communication.
• NDA : Il serait préférable de signer un accord de non-divulgation lors de l’externalisation de vos pièces usinées. Cela empêche légalement le fabricant de partager ou d’utiliser votre conception pour toute autre partie.
• Tenez compte des délais d’expédition : Si vous travaillez dans des délais serrés, il est conseillé de considérer les délais d'expédition de vos pièces externalisées. En effet, les pièces externalisées mettent plus de temps à arriver que les pièces internes.
• Préparez le paiement : Les fabricants demandent souvent des paiements initiaux lors du traitement des premières commandes. Ils peuvent toutefois vous permettre de commander à crédit pour des projets ultérieurs.

Conclusion

Les pièces usinées ont des conceptions variées et des utilisations polyvalentes ; par conséquent, il est essentiel de comprendre les subtilités de la réussite des dessins techniques et de la production des pièces. Cependant, vous pouvez facilement créer des pièces usinées de qualité supérieure qui répondent à vos exigences en suivant les directives DfM, en tenant compte des propriétés des matériaux et en vous associant à un partenaire d'usinage expérimenté.

AT-Usinage est un partenaire fiable pour tous Services d'usinage CNC pour vos besoins de prototypage rapide et de pièces usinées. Nous proposons des pièces et des prototypes de haute qualité à des prix compétitifs avec des délais de livraison plus courts. Notre système de contrôle qualité efficace vous aide à lancer vos produits plus rapidement sur le marché. Nous avons de bonnes années d’expérience dans la production de pièces usinées pour différentes industries.

Notre atelier d'usinage abrite des machines de pointe dotées d'un système de gestion de la qualité capable de produire des pièces CNC de haute qualité avec une précision et une exactitude élevées. Contactez-nous aujourd’hui, et aidons-nous avec vos pièces usinées !