Non, nous ne parlerons pas des principes courants de conception CNC, comme les arrondis, les parois minces ou les cavités profondes. Vous êtes probablement déjà bien familiarisé avec ces principes. En tant qu'ingénieurs mécaniciens expérimentés, nous avons rencontré de nombreuses fois des pratiques de conception qui peuvent être améliorées pour parvenir à une fabrication efficace, une qualité supérieure et une plus grande précision. En gardant à l'esprit les six considérations suivantes, facilement négligées dans la conception de pièces CNC, vous pouvez débloquer un monde de possibilités et maximiser le potentiel de vos conceptions.
1. Assurer la qualité des pièces après traitement thermique
Lors de la conception de pièces usinées, il est nécessaire de prendre en compte la qualité des processus ultérieurs comme le traitement thermique. Les arêtes et les coins tranchants des pièces peuvent entraîner une concentration de contraintes lors de la trempe, ce qui provoque des fissures. Par conséquent, avant la trempe, la racine de l'épaulement d'un arbre à gradins robuste doit être conçue avec des arrondis, et des chanfreins doivent être fournis sur l'extrémité de l'arbre et l'épaulement, comme le montre la Figure-1.
De plus, une épaisseur de paroi inégale de la pièce peut facilement causer une déformation pendant le traitement thermique. Il est conseillé d'ajouter un trou de processus de manière appropriée pour obtenir une épaisseur de paroi uniforme et prévenir la déformation pendant le traitement thermique.
a) Conception originale
b) Conception optimisée
Figure-1 : Structure d'épaulement d'arbre pour un traitement thermique facile
2. Conception pour un serrage facile
Le serrage dans l'usinage CNC fait référence au processus de fixation ou de maintien sécurisé d'une pièce pendant les opérations d'usinage pour assurer la stabilité et la précision. Concevoir des composants pour un serrage facile signifie que les pièces peuvent être positionnées avec précision et serrées de manière sécurisée, ce qui améliore l'efficacité de l'usinage et assure la qualité de la pièce.
a) Conception originale b) Conception optimisée
Figure-2 : Augmentation de la surface de contact de serrage
Comme le montre la Figure-2, dans la conception originale, lorsque la pièce est serrée dans le mandrin à trois mors, la pièce et les mors ont un contact ponctuel, ce qui ne maintient pas la pièce de manière sécurisée. Dans la conception optimisée, une section cylindrique est ajoutée pour augmenter la surface de contact entre la pièce et les mors, rendant le serrage plus facile et améliorant la fiabilité du serrage.
3. Ajouter des brides ou des trous de processus à la grande pièce plate
La grande pièce plate était initialement difficile à serrer de manière sécurisée pendant le processus d'usinage. En ajoutant des brides à la pièce, le serrage de la pièce devient plus pratique et plus fiable. Avec l'inclusion des brides, des vis et des plaques de pression peuvent être utilisées pour maintenir la pièce de manière sécurisée. De plus, l'incorporation de brides facilite le levage et la manipulation de la pièce, rendant le transport et la manipulation plus faciles.
a) Conception originale b) Conception optimisée
Figure-3 Ajout de brides de processus ou de trous de processus
4. Réduire les temps de passage d'outil
a) Conception originale
b) Conception optimisée
Figure-4 Réduire les temps de passage d'outil
En réduisant le nombre de passes d'outil d'usinage, nous pouvons diminuer le temps d'usinage et par conséquent réduire les coûts d'usinage. Comme le montre la conception originale de la Figure-4, lors de l'usinage de caractéristiques de hauteurs différentes, il était nécessaire de lever ou d'abaisser individuellement la table de travail, ce qui augmentait le temps d'usinage. Dans la conception optimisée, plusieurs caractéristiques de hauteurs différentes sont conçues pour avoir la même hauteur. Cela permet d'usiner toutes les caractéristiques en une seule passe d'outil, améliorant ainsi l'efficacité de la production et maintenant plus facilement la précision relative de position.
5. Réduire la surface d'usinage
La réduction de la surface d'usinage peut diminuer le temps d'usinage et par conséquent réduire le coût de l'usinage mécanique. Comme le montre la Figure-5, dans la conception originale, la surface inférieure du composant de roulement a une grande surface d'usinage. Dans la conception améliorée, la surface d'usinage a été réduite grâce à une conception optimisée, ce qui a entraîné une diminution du volume d'usinage et de la consommation d'outils, une amélioration de l'efficacité d'usinage et une réduction des coûts d'usinage. De plus, l'optimisation de la conception du composant en ajoutant des caractéristiques convexes ou des rainures peut également aider à réduire la surface d'usinage.
a) Conception originale b) Conception optimisée
Figure-5 Réduire la surface d'usinage
6. Conception pour assurer la précision de position
Les surfaces ayant des exigences de précision de position mutuelle sont de préférence traitées dans une seule opération de serrage, ce qui aide à assurer la précision de position entre les surfaces usinées et réduit le nombre d'opérations de serrage. Dans la Figure-6, les surfaces cylindriques intérieure et extérieure nécessitent une précision de coaxialité. Dans la conception originale, la pièce doit être serrée deux fois pour usiner séparément la surface cylindrique extérieure et le trou intérieur, ce qui rend difficile de répondre aux exigences de précision de coaxialité.
a) Conception originale b) Conception optimisée c) Conception optimisée
Figure-6 : Conception de la pièce pour assurer la précision de position
Dans la conception améliorée, en ajoutant une structure de plateforme surélevée, les surfaces cylindriques intérieure et extérieure peuvent être usinées dans une seule opération de serrage, ce qui facilite la satisfaction des exigences de coaxialité tout en réduisant également le coût d'usinage.
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