6 erreurs à éviter lors de la conception de pièces usinées

1. Évitez les détails qui nécessitent un usinage inutile

Une erreur fréquente est de concevoir une pièce avec des zones qui n’ont pas besoin d’être découpées à la machine. Ces usinages inutiles augmentent la durée d’exécution d'usinage de votre pièce, facteur clé de votre coût de production final. Prenons cet pièce dont l’application nécessite une géométrie circulaire (voir l’illustration de gauche dans l’image de droite). Le plan demande d’usiner les trous carrés au centre, puis de découper la matière environnante pour obtenir la pièce finie. Cette approche, cependant, augmente considérablement le temps nécessaire pour enlever la matière restante. Avec une conception plus simple (voir l’illustration de droite), la machine usine simplement la pièce dans le bloc, ce qui élimine complètement le besoin d’un usinage supplémentaire et inutile de la matière. Le changement de conception réduit donc de près de moitié le temps d'usinage de la machine. Gardez un plan simple pour réduire les temps d’exécution, les usinages inutiles et les coûts supplémentaires.

2. Évitez les textes en petits caractères ou en relief

Vos composants peuvent nécessiter un numéro de pièce, des descriptions ou un logo d’entreprise. Ou bien vous pensez peut-être que certains textes apportent une touche sympathique sur votre pièce. L’ajout de texte, cependant, entraîne également des coûts supplémentaires. Et plus le texte est petit, plus le coût est élevé. En effet, les très petites fraises qui usinent le texte fonctionnent à une vitesse relativement plus lente, ce qui augmente la durée d'usinage de votre pièce et donc son coût final. Vous avez cependant d’autres options. L’usinage de caractères plus grands va beaucoup plus vite si votre pièce le permet, en réduisant les coûts. Et lorsque c’est possible, choisissez un texte en creux plutôt qu’en relief, ce qui nécessite de fraiser la matière pour créer des lettres ou des chiffres sur la pièce.

3. Évitez les grandes parois minces

Les parois des pièces sont généralement délicates à concevoir. Les outils de coupe des machines CNC sont constitués de matériaux durs et rigides comme le carbure de tungstène et l’acier rapide. Néanmoins, ces outils dévient ou fléchissent légèrement sous l’effet des forces d’usinage, tout comme la matière qu’ils coupent, avec d’éventuels défauts tels qu’une surface striée et des difficultés à respecter les tolérances des pièces. La paroi peut également s’écailler, s’incurver ou se rompre. Plus votre paroi est haute - notre maximum est de 51 mm - plus elle doit être épaisse pour rester rigide. Les parois d’épaisseur inférieure à 0,508 mm sont non seulement susceptibles de se rompre pendant l’usinage, mais peuvent aussi fléchir ou se déformer par la suite. Essayez de ne pas concevoir des parois trop épaisses, car l’outil de coupe tourne généralement à 10 000 à 15 000 tours/minute. Une bonne règle empirique pour les parois est un rapport largeur/hauteur de 3:1. L’ajout d’une certaine dépouille à une paroi - un angle de 1, 2 ou 3 degrés de manière à ce qu’elle s’effile plutôt que de rester verticale - peut faciliter l’usinage et laisser moins de matière résiduelle.

4. Évitez les petites cavités qui ne sont pas forcément utiles

Certaines pièces présentent des angles carrés ou des cavités internes pour réduire le poids total ou pour recevoir d’autres pièces d’un assemblage. Les angles intérieurs à 90 degrés et les évidements de faible dimension sont cependant trop petits pour nos outils de coupe courants. Pour les obtenir, il faut usiner la matière dans les angles avec six à huit outils de coupe différents, de plus en plus petits. Tous ces changements d’outils entraînent un allongement du temps d'usinage et, vous l’avez deviné, le coût de votre projet. Pour éviter cela, il faut d’abord déterminer dans quelle mesure les évidements sont vraiment essentiels. S’ils ne sont là que pour réduire le poids, revoyez votre conception pour éviter de payer pour usiner de la matière qui n’a pas besoin de l’être. Plus le rayon de l’angle prévu est important, plus l’outil de coupe que nous pouvons utiliser est grand, et moins il faudra de temps d’exécution.

5. Évitez les trous qui ne peuvent pas être filetés

Nous pouvons facilement ajouter des trous filetés à vos pièces usinées. Mais concevoir des filetages de manière à ce que notre logiciel de devis les voie - et qu’ils soient usinés dans votre pièce - peut être un défi. Notre processus rapide dispose d’un ensemble statique de filetages disponibles. Lorsque notre logiciel analyse votre pièce, il recherche un diamètre de trou qui correspondra à l’un de ces filets. Si vous voulez un filetage UNC ou UNF #5-40, par exemple, le logiciel cherche un trou dont le diamètre est dans la plage de ce filetage. Si le diamètre n’est pas dans cette fourchette, vous ne pourrez pas attribuer ce filetage à votre pièce. C’est souvent à ce moment-là que les clients appellent et que nous les renvoyons à notre page de référence rapide Guide pour les trous filetés. Vous y trouverez les types de filetage dont nous disposons. Cliquez sur un filetage particulier pour accéder à un tableau indiquant la plage de diamètres de trous correspondant à ce filetage. Le choix d’un diamètre correspondant à 75 % de la taille de perçage du trou - chaque tableau inclut cette dimension pour chaque filetage - fonctionnera toujours. Lorsque vous concevez votre pièce, utilisez l’assistant de filetage de votre logiciel de CAO,- comme le font la plupart des clients. Mais vérifiez dans nos tableaux que l’assistant produit un diamètre de trou qui fonctionne avec notre logiciel. Pour en savoir plus sur la conception des filetages, cliquez ici.

6. Évitez si possible d’usiner des pièces destinées à être moulées plus tard

Nous voyons souvent des conceptions de pièces moulées par injection téléchargées vers notre service d’usinage pour le prototypage avant d’acheter un moule. Mais chaque processus a des exigences de conception différentes et les résultats peuvent être différents. Un élément usiné épais peut présenter des problèmes d’affaissement, de déformation, de porosité ou autres lorsqu’il est moulé. Une pièce moulée bien conçue avec des nervures, des poches et d’autres caractéristiques nécessitera un temps de fonctionnement prolongé pour être usinée. Pour résumer : la conception d’une pièce est généralement optimisée pour son processus de fabrication. Interrogez d’abord notre équipe pour obtenir des conseils sur la façon de modifier vos plans pour l’usinage d’une pièce destinée plus tard à être moulée, ou simplement pour créer un prototype directement avec le processus de production final, c’est-à-dire le moulage par injection. Chez Protolabs, le coût initial de l’investissement pour les moules des prototypes est très faible.

Pour une assistance, n’hésitez pas à contacter l’un de nos ingénieurs d’applications au +33 (0)4 56 64 80 50 ou par courriel [email protected]. Pour démarrer aujourd’hui votre prochain projet d’usinage, il vous suffit de télécharger un modèle CAO 3D pour obtenir un devis interactif en quelques heures.