Les degrés de précision pouvant être obtenus avec les machines CNC sont extrêmement élevés. Certaines machines ont la capacité d'atteindre des précisions allant jusqu'à +/- 0,0025 mm. Le fraisage d'un composant sur une machine CNC avec la plus grande précision nécessite un investissement important en argent et en temps. Pourtant, il produit également les meilleurs résultats de qualité. Ce facteur détermine les tolérances d'usinage. Étant donné que divers composants nécessitent des niveaux de précision variables, il est dans l'intérêt d'une organisation que le concepteur identifie la tolérance particulière requise pour chaque composant.
Que sont les tolérances ?
Pour le dire plus simplement, les tolérances sont des mesures qui indiquent le degré de précision requis pour un article que vous souhaitez fabriquer. Pour être plus précis, les tolérances d'usinage indiquent la quantité de fluctuation autorisée dans les dimensions finales ou les valeurs prévues d'un article.
Les machinistes mesurent les tolérances à l'aide de nombres numériques, souvent accompagnés d'un signe qui ressemble à ±. Pour un composant dont la longueur est de 2,550 pouces, par exemple, vous pouvez décider de lui appliquer une tolérance de ± 0,001 pouce. Cela impliquerait que le produit fini pourrait avoir une longueur différente comprise entre 2,549 pouces et 2,551 pouces. Supposons qu'un composant d'une hauteur de 1,5 pouce ait une tolérance de ± 0,005 pouce. Dans ce cas, le composant fini doit se situer entre 1,495 pouces et 1,505 pouces pour être admissible à l'inspection de la qualité.
Lors de la création d'un produit, les fabricants et les services d'usinage CNC peuvent déterminer le niveau de précision approprié à utiliser en fonction des tolérances d'usinage spécifiées. Plus de précision est nécessaire s'il y a moins de marge d'erreur, ce que l'on appelle une tolérance plus stricte dans le monde de la fabrication. Plus la tolérance est grande, qui peut également être qualifiée de plus lâche, moins la précision est requise.
Types courants de tolérances dans l'usinage CNC
Lorsqu'il s'agit de déterminer les mesures d'un produit, les tolérances techniques sont une nécessité qui doit absolument être respectée. Les composants seront généralement fabriqués selon un degré de tolérance général, à moins que le client ne fournisse des exigences de tolérance spécifiques.
Avant de passer à l'usinage CNC, le concepteur doit d'abord établir les tolérances des composants pour les caractéristiques nécessaires. Cela garantit la satisfaction du client et réduit les dépenses associées au réoutillage dans l'atelier d'usinage CNC.
Quand on parle de fonctionnalités appropriées, nous nous référons au fait qu'il n'est pas nécessaire de définir une tolérance pour chaque dimension. Cela a l'impact contraire à celui prévu, car l'ajout de spécifications à chaque métrique entraînerait un composant très coûteux.
En règle générale, nous ne le spécifions que pour les éléments d'un composant qui sont nécessaires pour qu'il s'associe à d'autres pièces. Lorsque nous accomplissons cela, nous confirmons que les composants fonctionneront comme prévu et s'emboîteront dans l'assemblage. Voici un aperçu des nombreuses sortes de tolérances qui peuvent être appliquées aux pièces usinées :
Tolérances générales
| Plage dimensionnelle linéaire (mm) | f (bien) | m (moyen) | C (grossier) | V (très grossier) |
| 0,5 jusqu'à 3 | +0.05 | +0.1 | +0.2 | – |
| plus de 3 jusqu'à 6 | +0.05 | +0.1 | +O.3 | +0.5 |
| plus de 6 jusqu'à 30 | +0.1 | +0.2 | +0.5 | +1.0 |
| plus de 30 jusqu'à 120 | +0.15 | +0.3 | +0.8 | +1.5 |
| plus de 120 jusqu'à 400 | +0.2 | +0.5 | +1.2 | +2.5 |
| plus de 400 jusqu'à 1000 | +0.3 | +0.8 | +2.0 | +4.0 |
| plus de 1000 jusqu'à 2000 | +0.5 | +1.2 | +3.0 | +6.0 |
| plus de 2000 jusqu'à 4000 | – | +2.0 | +4.0 | +8.0 |
Les métriques linéaires et angulaires, les chanfreins et autres caractéristiques arrondies peuvent tous être décrits à l'aide de tolérances générales. Ces tolérances définissent les tolérances standard pour quatre classes distinctes, chacune basée sur la plage que peut prendre une dimension de composant.
Ces classifications sont présentées dans un tableau qui divise les différents niveaux de tolérance en très grossier, grossier, moyen et fin.
Les Normes internationales fournissent la plage pour chaque tolérance spécifiée pour une tranche de dimension donnée. Ces normes internationales sont EN 20286, ISO 286, JIS B 0401, ISO 1829, ANSI B4.1, ISO 2768 et ANSI B4.2.
Tolérances limites
Nous représentons la tolérance limite comme les valeurs autorisées les plus petites et les plus grandes pour une dimension donnée. En ce qui concerne l'assemblage, la dimension appropriée des composants créés doit se situer entre ces deux positions.
Par exemple, si la tolérance limite pour une mesure est spécifiée comme 12…12,5 millimètres, alors le résultat final doit se situer quelque part au milieu de ces deux limites.
Tolérances unilatérales
Dans la pratique de la tolérance unilatérale, la plage des valeurs acceptables est définie dans une seule direction. Dans un autre sens, nous n'autorisons la variation que d'un côté de la valeur considérée comme nominale.
Prenons, par exemple, un arbre d'un diamètre de 70 millimètres qui doit être inséré dans un trou de taille identique. Supposons que le diamètre de l'arbre soit même légèrement supérieur à 70 millimètres. Dans ce cas, il ne sera pas possible de l'insérer dans le trou.
Par conséquent, nous ne pouvons pas utiliser les arbres fabriqués avec un diamètre supérieur à 70 millimètres. Cela entraînerait une plus grande perte et allongerait le délai d'exécution.
Des tolérances unilatérales sont appliquées à ces composants pour éviter ce problème. Une plage de tolérance de 70 +0,00/- 0,05 mm a été convenue pour cet arbre. Les diamètres les plus grands et les plus petits des arbres autorisés se situent dans cette plage à 70,00 et 69,95 millimètres, respectivement.
L'un des nombreux avantages de l'utilisation de la tolérance unilatérale est la simplicité avec laquelle nous pouvons la vérifier. On peut normaliser une jauge de go puisque les dimensions ne changent que d'un côté, la valeur supérieure restant la même. Cela nous permettra d'examiner plus rapidement et avec moins d'effort.
Tolérances bilatérales
La tolérance à gauche et à droite de la valeur nominale ou du profil réel est appelée « bilatérale ». Si la valeur nominale est de 30 millimètres, une tolérance de +/- 0,05 millimètre des deux côtés indiquerait une plage de 29,95 millimètres à 30,05 millimètres.
Cotation géométrique et tolérancement (GD&T)
La norme des tolérances dimensionnelles peut être améliorée en utilisant le dimensionnement et le tolérancement géométriques (GD&T). En plus de garantir que la valeur finale reste dans les limites spécifiées, il spécifie également les propriétés dimensionnelles de concentricité, de lissage et de position réelle.
La mesure finale doit être conforme à ces normes pour être acceptée. Bien que GD&T ne soit pas aussi courant que d'autres tolérances, il est crucial dans la fabrication CNC. GD&T fournit des options pour garantir la précision dimensionnelle de plusieurs caractéristiques, ce qui est particulièrement utile pour ces pièces en raison de leurs exigences généralement strictes.
Facteurs ayant un impact sur les tolérances d'usinage
Lors de l'établissement des tolérances, de nombreux éléments différents doivent être pris en compte. En voici quelques exemples :
Matériel
Lors de la détermination des tolérances d'usinage pour un projet, il est nécessaire de considérer les matériaux utilisés. Le degré de tolérance qui peut être atteint avec divers matériaux dépend de divers facteurs, y compris les propriétés des matériaux eux-mêmes. Voici quelques exemples de ces aspects :
- Dureté: L'usinage de matériaux plus tendres avec des tolérances plus strictes peut être difficile en raison de la difficulté accrue à le faire. Cela est principalement dû au fait que leurs dimensions peuvent changer lorsque l'outil de coupe entre en contact avec eux. Vous devrez faire preuve de plus de patience lorsque vous travaillez avec des matériaux de cette consistance plus douce.
- Abrasivité: Les matériaux rugueux et granuleux sont souvent difficiles sur les outils de coupe, et ils peuvent même accélérer l'usure de l'équipement. En raison de la nature de ces matériaux, l'obtention d'une certaine tolérance est difficile car toute modification de l'outil de coupe peut entraîner une diminution de la précision. Lorsqu'il travaille avec des matériaux abrasifs, il est courant pour le technicien d'éteindre l'outil plusieurs fois au cours de l'opération d'usinage.
- Stabilité à la chaleur: La plupart des matériaux non métalliques sont impactés par ce problème. Au cours du processus d'usinage, à mesure que la température augmente, ces matériaux commencent à se déformer et à perdre leur forme d'origine. Pour cette raison, les techniques qui peuvent être utilisées sur ce matériau spécifique sont limitées.
Type d'usinage
Parce que certaines méthodes d'usinage sont plus précises que d'autres, les tolérances possibles pour le produit fini seront considérablement impactées par la méthode utilisée pour l'usinage.
Placage et finitions : lors du calcul des dimensions et des tolérances d'un composant, il est important de prendre en compte toutes les procédures de placage ou de finition qui seront effectuées sur l'article. Le placage et la finition ajoutent de très petites quantités de matière à l'extérieur d'un composant ; néanmoins, ces ajouts entraînent toujours une modification des dimensions globales du produit. Ils doivent donc être pris en considération avant le début de la fabrication.
Coût
Les tolérances doivent être exactes, mais elles ne doivent jamais être plus strictes que ce qui est absolument nécessaire. En effet, l'obtention de tolérances plus strictes a un coût financier plus élevé. Supposons que votre composant puisse fonctionner correctement avec une tolérance de trois décimales. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de l'augmenter à quatre décimales.
Inspection
Le processus d'inspection devient plus difficile et prend plus de temps à mesure que les tolérances se rétrécissent. Ils ont besoin d'instruments de mesure plus précis et de procédures d'inspection plus approfondies. Cela entraîne une augmentation des coûts de production totaux du composant.
Lorsque ces considérations sont prises en compte, ainsi que l'application appropriée des tolérances, les ingénieurs peuvent être sûrs que leurs conceptions se traduiront par des produits finis de la taille et de la forme appropriées.
Comment trouver la bonne tolérance ?
Il y a des situations où le choix du niveau de tolérance n'est pas la partie difficile. Il s'agit d'être sûr que vous avez choisi la meilleure option. Il est essentiel que les personnes qui conçoivent des produits ou des pièces calculent la marge de manœuvre autorisée pour les tolérances d'un certain article. Cela peut avoir une incidence importante sur la détermination de la tolérance appropriée, le temps nécessaire pour terminer le projet et le coût associé.
En demandant la « meilleure qualité possible », un client faisant affaire avec un service d'usinage CNC court le risque de dépenser sans le savoir le double du nécessaire. Car Fraisage CNC est intrinsèquement un processus qui nécessite un haut niveau de précision, même avec des tolérances plus lâches, le résultat final est souvent encore très proche de ce qui a été initialement spécifié. Quelques conseils sont fournis ci-dessous pour vous aider à prendre une décision :
Considérez le but de votre partie
Toutes les pièces ne doivent pas nécessairement être fabriquées avec des tolérances serrées. Le but spécifique de votre pièce dicte souvent le niveau de précision requis pour l'usinage. Par exemple, les pièces qui ne se combinent pas avec d'autres n'ont pas besoin d'une grande précision. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de dépenser beaucoup d'argent pour des tolérances serrées lorsque vos pièces n'en ont en fait pas besoin.
Trouver un partenaire d'usinage CNC fiable
Un fabricant d'usinage CNC fiable et fiable signifie presque tout pour une tolérance serrée. Que vous soyez ingénieur, développeur de produits ou concepteur de pièces, vous êtes censé spécifier les tolérances, objectifs et spécifications souhaités avec les experts avant d'envoyer votre demande de fabrication en ligne à une entreprise d'usinage CNC ou de prototypage rapide. Cela vous aidera à économiser du temps et des coûts.
De plus, il est très important de se rappeler que si vous ne demandez ou ne spécifiez aucune tolérance lors de la soumission de votre pièce pour la production, la plupart des services d'usinage CNC utiliseront automatiquement leurs tolérances standard, généralement autour de ± 0,005 pouce (± 0,127 mm). Il s'agit d'un très petit écart imperceptible à l'œil nu, mais cela peut affecter la façon dont votre pièce finale s'intègre dans l'assemblage.
Conclusion
Aucune entreprise ne peut se permettre de tenir les tolérances dimensionnelles pour acquises. Si nous avons un bon ensemble de tolérances d'usinage, cela contribuera à augmenter l'efficacité du processus et à réduire les dépenses tout en menant au succès de l'ensemble du projet. Précision Runsom peut vous aider si vous recherchez une entreprise ayant de l'expérience dans le respect des tolérances et peut vous aider à mener à bien votre projet.
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