EUConseils de conception pour réduire les coûts d'usinage CNC
- Gavin Léo
Malgré l'apparition de technologies plus récentes et plus avancées, comme l'impression 3D, l'usinage CNC reste un moyen rentable de produire des biens et des produits à la demande. Bien entendu, la principale raison derrière cela est les nombreux avantages qu'il offre aux entreprises.
Parmi ces avantages, on peut citer des pièces et des composants de haute qualité, des délais de livraison rapides, un niveau de précision élevé et une faible tolérance. Le fait que les délais de livraison soient rapides signifie également que les entreprises peuvent obtenir rapidement les pièces qu'elles ont commandées, réduisant ainsi considérablement le temps de mise sur le marché.
Notez cependant que vous devez également savoir combien cela coûterait de réaliser des projets d'usinage CNC. De cette façon, vous pouvez facilement vous y préparer et trouver des moyens de réduire Coûts d'usinage CNC autant que possible.
Définition de l'usinage CNC
Pour savoir combien ça coûte Coût des machines CNC, ainsi que l'ensemble de la procédure d'usinage, vous devez approfondir le processus réel. En général, Commande numérique par ordinateur L'usinage (CNC) fait référence à une stratégie de fabrication qui utilise des outils de coupe à grande vitesse et automatisés pour créer des formes à partir de certaines matières premières, comme les plastiques et les métaux.
Pour garantir des résultats de qualité et précis, le processus utilise des machines CNC standard, comme des routeurs CNC, des tours CNC et des fraiseuses CNC à trois, quatre et cinq axes. Ces tours et fraiseuses CNC fonctionnent également à l'aide de modèles CAO (conception assistée par ordinateur), fournissant ainsi des détails géométriques pour l'ensemble du processus d'usinage.
L'aide d'un machiniste qualifié est nécessaire pour programmer les parcours d'outils en fonction de la géométrie des pièces usinées. Ce qui est génial avec la fraiseuse CNC, Routeurs CNC, ou tout type de machine CNC, est qu'elle est très polyvalente dans le sens où elle est vitale dans différentes industries qui ont besoin de composants personnalisés pour leurs machines CNC.
Parmi ces industries qui utilisent et recherchent fièrement des machines CNC figurent celles des domaines de la robotique, de l’aérospatiale et de la médecine.
Combien coûte l'usinage CNC ?
Il faut savoir que la technologie d'usinage CNC est un processus assez complexe qui implique différents aspects qui affectent directement le coût final. Si votre objectif est d'optimiser les opérations d'usinage CNC et de gérer les coûts et dépenses associés de manière judicieuse et efficace, vous devez vous pencher plus en profondeur sur les différents facteurs susceptibles d'influencer le coût de la machine CNC.
Dans la plupart des cas, les facteurs déterminants qui entraînent l’augmentation ou la diminution du coût global sont les suivants :
Temps d'usinage
Le temps d'usinage est un facteur majeur qui détermine le coût de l'usinage CNC. En général, vous dépenserez plus si la machine prend plus de temps à utiliser.
Coût du matériel
Un autre facteur important qui influe sur le montant que vous dépenserez pour l'usinage CNC est le coût des matériaux en vrac que vous avez choisis. Les coûts d'usinage CNC peuvent également augmenter ou diminuer en fonction de la difficulté ou de la facilité de traitement du matériau dans la machine.
Coût de démarrage
Le coût initial ou de démarrage sera le coût fixe de la machine CNC finale. Dans la plupart des cas, vous devez prévoir ce coût pour couvrir vos dépenses de planification du produit et de préparation des fichiers CAO. Même en cas d'utilisation sur de petits volumes, les coûts initiaux ou de démarrage seront extrêmement importants.
Finition matériau
Si vous ajoutez une finition aux composants ou pièces que vous avez choisis, attendez-vous à ce que l'aspect final soit meilleur. La finition peut également améliorer la capacité du composant à résister aux environnements difficiles. Notez cependant que cet avantage peut également augmenter considérablement les coûts d'usinage CNC.
Autres coûts de fabrication connexes
Les coûts d'usinage globaux seront également affectés si vous devez dépenser d'autres éléments liés à la fabrication. Notez que certains composants usinés par CNC ont des exigences particulières, telles que des parois fines ou des tolérances plus strictes. De telles exigences, notamment en matière de matières premières, peuvent affecter le temps d'usinage, ce qui finira également par augmenter le coût.
Quant aux machines CNC, vous pouvez vous attendre à ce qu'elles soient disponibles en différents types et vous pouvez en choisir une en fonction de vos besoins. Certaines de ces machines CNC sont plus coûteuses à utiliser et à faire fonctionner, c'est pourquoi elles coûtent également plus cher. Par exemple, Les machines CNC 3 axes standard coûtent généralement entre 35 et 40 $ par heure.
En revanche, d’autres machines CNC à axes multiples sont plus compliquées à utiliser, alors attendez-vous à ce qu’elles coûtent plus cher, généralement entre 75 et 120 dollars de l’heure. Dans l’ensemble, le coût de l’usinage CNC varie en fonction de différents facteurs, comme ceux mentionnés. Il serait bon que vous contactiez personnellement l’entreprise que vous avez l’intention d’engager pour ce service, afin de pouvoir vous occuper du coût.
Conseils de conception pour réduire les coûts d'usinage CNC
Bien sûr, comme pour tout le reste, vous souhaitez économiser de l'argent lorsque vous profitez de l'usinage CNC. Si votre objectif est de dépenser moins pour l'usinage CNC, voici quelques conseils de conception qui vous permettront de réduire le coût d'exploitation de la machine CNC :
#1 – Ajoutez du relief aux poches d’angle
Pour réduire le coût d'usinage CNC, vous pouvez ajouter un relief aux poches d'angle. Cela peut contribuer à introduire un changement de conception qui peut accélérer le processus d'usinage et de fabrication CNC, le rendre plus facile et réduire le risque d'usure des outils. L'ajout d'un relief d'angle peut en fait aider à traiter les angles internes tranchants dans les poches qui rendent le fonctionnement des machines et des outils CNC plus difficile.
L'usinage CNC d'un angle vif peut entraîner une rotation anormale de l'outil, ce qui peut entraîner son usure. Cela peut également prendre du temps. Il est conseillé d'ajouter des reliefs ou des rayons aux angles vifs des poches, ce qui permet à la machine CNC de réaliser des virages plus fluides pendant le processus d'usinage et de fabrication.
Il en résulterait une réduction significative du temps d'usinage et un moindre risque d'usure. Cela entraînerait également une réduction du coût global de l'usinage, indépendamment du coût réel de la matière première.
Vous pouvez utiliser le rayon standard, tel que 0.125" ou 0.5", selon la taille de l'outil. Vous pouvez également opter pour un rayon personnalisé en fonction de la forme et de la taille de la poche. En ajoutant du relief, vous améliorez également l'efficacité de l'ensemble du processus de tournage et d'usinage CNC.
Soyez attentif aux outils que vous avez choisis, aux techniques de parcours d'outils et à la conception globale. Le coût des matières premières doit être faible. Cela permet de trouver l'équilibre parfait entre la réduction du temps d'usinage et la garantie de respecter les exigences fonctionnelles des pièces.
#2 – Ébavurer les bords
Vous pouvez également ébavurer les bords de n'importe quel type de machine CNC par vous-même. Notez que l'ébavurage joue un rôle essentiel dans l'ensemble du processus d'usinage CNC. Cependant, il peut également être coûteux et prendre du temps si vous ne le gérez pas correctement. Cela dit, vous devez concevoir des pièces en tenant compte du processus d'ébavurage, car il peut réduire considérablement le coût et le temps requis pour l'ébavurage.
Encore une fois, parlons des bords tranchants. Si vous rencontrez ce problème avec n'importe quel type de machine CNC, sachez que vous devrez peut-être effectuer un ébavurage supplémentaire pour vous débarrasser des bavures, ce qui ne peut qu'augmenter les coûts de main-d'œuvre et le temps pendant le processus de post-usinage.
Pour résoudre ce problème, vous pouvez ajouter des chanfreins ou des rayons aux arêtes vives lors de la phase de conception. Par exemple, au lieu des angles extérieurs ou intérieurs à 90 degrés, vous pouvez intégrer un petit chanfrein ou rayon dans la machine CNC.
Il s'agit peut-être d'un changement simple et mineur, mais cela suffira à avoir un effet significatif sur la quantité d'ébavurage manuel que vous devez effectuer. La raison est qu'il est en fait plus facile de nettoyer les saletés dans les bords chanfreinés ou arrondis.
Supposons que vous ayez affaire à des poches internes. Si tel est le cas, un rayon de « 0.24 ou 0.5 » est nécessaire pour créer un impact et une différence énormes, en particulier lorsqu'il s'agit de minimiser le besoin d'ébavurage manuel.
#3 – Rechercher des matériaux alternatifs
Vous pouvez également respecter votre budget tout en répondant à vos exigences en recherchant des matériaux alternatifs, en particulier ceux qui sont moins chers tout en conservant la qualité et qui sont plus faciles à usiner. Votre objectif est de sélectionner les matériaux appropriés pour votre projet d'usinage CNC qui peuvent avoir un impact significatif Coût d'usinage CNC ainsi que la performance de la partie finale.
Certains matériaux sont plus rapides et plus faciles à usiner que d'autres, ce qui influence directement le coût de production. Par exemple, il est préférable d'utiliser des alliages d'aluminium plutôt que de l'acier, car ils sont plus rapides et plus faciles à usiner par CNC que ces derniers.
Les alliages d'aluminium ont également une dureté et une résistance inférieures. Cela signifie qu'ils nécessitent moins de force de coupe. Vous pouvez également les usiner avec des vitesses de broche plus rapides et des vitesses d'avance plus élevées.
Vous pouvez également utiliser des matières plastiques à la place des métaux. En plus d'être moins chères à usiner par CNC que les métaux, les matières plastiques sont également plus indulgentes, en particulier lorsqu'il s'agit de pièces détaillées ou complexes. Plusieurs matières plastiques ont également une bonne usinabilité. Il est possible de les couper à des vitesses plus élevées avec une usure moindre de l'outil. Le plastique coûte également moins cher que les autres matériaux.
Il existe d'autres matériaux alternatifs que vous pouvez utiliser dans la conception de votre projet d'usinage CNC, ce qui réduira le montant de vos dépenses pour le processus. Choisissez simplement celui que vous pouvez utiliser confortablement et qui correspond vraiment à votre budget.
#4 – Limiter la profondeur des cavités
Une chose à prendre en compte à propos de l’usinage de cavités profondes est qu’elles peuvent avoir un impact énorme sur le montant que vous dépenserez pour Pièces CNCLa raison est que cela nécessite le retrait de plusieurs matériaux, ce qui est non seulement chronophage mais également inefficace et gaspilleur.
N'oubliez pas non plus que la longueur de coupe des outils CNC est limitée. Attendez-vous à ce que ces outils fonctionnent plus efficacement lorsque vous découpez des cavités deux ou trois fois plus profondes que leur diamètre.
Si vous souhaitez réduire le coût de l'usinage CNC, il peut être utile de limiter la profondeur des cavités jusqu'à quatre fois leur longueur réelle. Il est également utile d'effectuer les ajustements appropriés sur les rayons des coins internes.
#5 – Rendre les parois minces plus épaisses
Si vous n'avez pas à vous soucier du poids, il serait judicieux de rendre les parois minces plus épaisses, car elles peuvent également contribuer à réduire le coût d'usinage CNC. Ce que vous devez faire, c'est créer des pièces solides épaisses, car elles sont moins chères à usiner et ont un niveau de stabilité plus élevé.
Pour éviter toute fracture ou déformation de la paroi fine lors de l'usinage, il est conseillé d'effectuer plusieurs passes avec des profondeurs de coupe faibles. Il faut également noter que les éléments fins sont sujets aux vibrations. Il est donc difficile de les usiner correctement et le temps nécessaire à l'usinage augmente considérablement.
Si vous souhaitez réduire les coûts, vous devez concevoir des parois pour les composants métalliques de manière à ce qu'elles aient une épaisseur supérieure à 0.8 mm. Quant aux plastiques, l'épaisseur des parois doit être d'au moins 1.5 mm.
#6 – Fixer des limites à la longueur du fil
Évitez d'utiliser des filetages plus longs que nécessaire, car cela risque de faire monter les composants CNC. La raison est que cela peut nécessiter un outillage spécial. Maintenez le coût bas en fixant une limite de trois fois le diamètre du trou au maximum lors de la conception des filetages. Comme pour les filetages dans les trous borgnes, vous pouvez ajouter un minimum de la moitié du diamètre de la longueur non filetée à la partie inférieure du trou.
#7 – Profitez des tailles de trous standards
Il est en fait rapide et facile d'usiner des trous avec précision et efficacité à l'aide de forets standard. Cependant, dans le cas de tailles non standard, il peut être nécessaire d'ajouter une ou deux étapes d'usinage, ce qui augmente le coût. Dans la mesure du possible, profitez des trous traversants plutôt que des trous borgnes. La raison est que vous pouvez facilement usiner les premiers.
Il est également utile de fixer des limites en termes de profondeur des trous. Tenez-vous-en à une limite de quatre fois le diamètre du trou. Évitez les trous plus profonds car, en plus d'augmenter les coûts, leur usinage prend également beaucoup de temps. Il est également utile d'utiliser des tailles standard pour les filetages lors de la réalisation des conceptions CNC afin de réduire les coûts et le temps nécessaire à l'usinage des pièces.
#8 – Indiquer les tolérances uniquement si nécessaire
Un conseil essentiel, si vous voulez éviter que le coût de votre usinage CNC ne monte en flèche, est d'éviter de définir des tolérances trop strictes. Ne le faites que si nécessaire, surtout si vous avez des contraintes budgétaires, pour éviter un gaspillage considérable. Une tolérance non définie peut conduire à l'utilisation de tolérances standard lors de l'usinage des pièces. Cela suffit si vous avez affaire à des caractéristiques non critiques.
#9 – Limiter les configurations des machines
Vous pouvez également réduire les coûts typiques de l'usinage CNC en essayant de limiter le nombre de configurations. Votre objectif est de concevoir tous les composants que vous pouvez usiner en utilisant uniquement des configurations de machine minimales (si possible, une seule configuration).
Supposons, par exemple, que la pièce que vous allez usiner comporte des trous borgnes sur deux côtés. Vous devez alors les usiner en utilisant seulement deux configurations car vous devez les faire pivoter pour les rendre accessibles des deux côtés.
Si vous repositionnez ou faites pivoter un composant en permanence, vous devrez peut-être dépenser plus pour la fabrication, car vous pouvez souvent le faire manuellement. De plus, les géométries complexes peuvent nécessiter un dispositif personnalisé, ce qui peut également augmenter le coût. Cela est particulièrement vrai lorsque la géométrie complexe nécessite des machines multi-axes et des systèmes CNC.
Vous pouvez essayer de séparer le composant en plusieurs géométries que vous pourrez usiner à la CNC en une seule fois. Cela signifie que vous devriez également pouvoir les assembler ou les souder ensemble plus tard. Notez que cette astuce s'applique également aux pièces qui ont des poches extrêmement profondes.
#10 – Évitez les petites fonctionnalités qui ont un rapport hauteur/largeur élevé
Il faut également noter que les petits éléments ayant un rapport largeur/hauteur considérablement élevé présentent également un risque élevé de vibrations lors de leur traitement, même sur des machines avancées. Cela signifie qu'ils sont plus durs et plus difficiles à usiner correctement, ce qui augmente le coût.
Si possible, ajoutez des renforts à ces petits éléments, en particulier ceux dont le rapport hauteur/largeur est supérieur à 4. Vous pouvez également essayer de les rendre plus rigides en les reliant à votre mur.
#11 – Retirez tous les lettrages et textes
Une autre astuce de conception qui contribuera à réduire le coût total de l'usinage CNC consiste à supprimer tous les lettrages et textes des pièces. N'ajoutez pas de textes sur la surface d'un composant usiné CNC ; sinon, le coût peut augmenter car vous devrez effectuer davantage d'étapes pour le terminer, ce qui vous prendra beaucoup de temps. Si vous souhaitez vraiment ajouter du texte, envisagez d'utiliser des procédés et des techniques de finition de surface, comme la peinture ou la sérigraphie.
#12 – Tenir compte de l’usinabilité du matériau
Si vous souhaitez réduire le coût de l'usinage CNC, tenez compte de l'usinabilité, car elle joue un rôle essentiel dans l'identification de l'économie et de l'efficacité avec lesquelles vous pouvez traiter le matériau. En général, l'usinabilité fait référence au niveau de facilité avec lequel vous pouvez couper, façonner ou ajouter une finition à un tel matériau à l'aide de processus d'usinage.
Les matériaux qui ont une bonne usinabilité nécessitent moins de temps, permettent des vitesses d'avance rapides et ont une usure minimale de l'outil, ce qui peut réduire les coûts. Vous saurez également que leur usinabilité est bonne si vous pouvez les couper facilement et qu'ils nécessitent moins de temps, d'effort et de puissance lors de leur traitement sur la machine CNC.
Les matériaux sont également plus doux. De plus, ils peuvent créer moins de bavures et possèdent des structures de grain cohérentes. Si vous recherchez un métal usinable, votre meilleure option serait l'alliage d'aluminium. L'alliage d'aluminium est léger et facile à usiner sur n'importe quel outil de coupe. Il favorise également un usinage rapide, ce qui signifie que vous ne dépenserez pas trop si vous utilisez ce matériau.
Vous pouvez également utiliser des alliages de laiton et de cuivre, qui présentent tous deux une bonne usinabilité. Ils ne nécessitent pas trop de force de coupe, ce qui les rend plus faciles et plus rapides à usiner. Ces matériaux sont également parfaits pour l'usinage de haute précision de petits composants.
#13 – Ne pas utiliser plusieurs finitions de surface
Oui, les finitions de surface peuvent rendre les pièces usinées CNC plus attrayantes et résistantes aux environnements difficiles. Cependant, l'utilisation de ces finitions, surtout si elles sont multiples, peut augmenter les coûts. Cela peut également vous faire perdre du temps. Réduisez les coûts d'usinage CNC en choisissant d'utiliser la finition « telle qu'usinée ». N'utilisez pas plusieurs finitions pour la surface des pièces usinées CNC lorsque cela n'est pas nécessaire.
#14 – Tenir compte des dimensions des blancs
La pièce brute, qui fait référence au matériau de base, a une taille qui peut influencer le coût final que vous dépenserez pour une machine CNC. Suivez la règle générale qui consiste à régler la pièce brute au moins 3 mm plus grande que l'extrémité de la pièce brute.
Améliorez la précision de l'ensemble du processus en retirant certains matériaux des bords des pièces usinées CNC. Lors de la conception des pièces, la limite de dimension est de 3 mm inférieure à la taille standard de la pièce brute.
Conclusion
Pour l'instant, il n'y a pas lieu de trop s'inquiéter des coûts d'usinage CNC, car il existe plusieurs façons de les réduire. Il faut être méticuleux lors de la conception de la pièce. En procédant ainsi, vous saurez exactement quel composant ou quelle fonction vous devez ajuster, modifier ou supprimer pour réduire le coût d'utilisation des machines CNC.
La bonne nouvelle est que même avec le coût inférieur, vous pouvez toujours vous attendre à des résultats de haute qualité et satisfaisants une fois le projet d'usinage CNC terminé.