Tolérance d'usinage CNC : tout ce que vous devez savoir

Peu importe ce que vous fabriquez, Tolérance des machines CNC est un facteur important à prendre en compte tout au long de vos processus. Mais pour comprendre tout ce qui vous est demandé au cours de ce processus de fabrication, vous devez d'abord comprendre ce qu'est la tolérance, ses types et comment les mesurer.

Que sont les tolérances ?

Le plus tolérance des machines CNC fait référence au montant de l'allocation autorisée pour chaque pièce fabriquée. Il détermine la limite acceptable dans laquelle la pièce en question peut s'écarter des paramètres attendus sans compromettre sa qualité.

Considérez cela comme une forme d’allocation, comme ce que nous avons dans le domaine de la couture. Lors de la confection de vêtements, les tailleurs ou les créateurs laissent place à l’erreur, qu’ils appellent tolérance. Cette tolérance fait en sorte que si le tissu en question est trop serré, il peut être ajusté pour s'adapter à celui qui le porte. 

En ingénierie, la tolérance est le degré d’erreur admissible qui permet aux fabricants de s’écarter de la conception originale, laissant ainsi la place à des modifications sans perdre l’intrigue. Cette tolérance joue un rôle énorme dans le processus d'assemblage. 

Calcul et expression des tolérances d'usinage

Pour une bonne compréhension de Tolérances d'usinage CNC calculs, explorons les terminologies courantes que vous pourriez rencontrer.

Taille de base

Avant la production de pièces de machine, l'équipe de fabrication a toujours une taille stipulée pour chaque article. Cette taille est appelée taille de base. Cependant, cela change souvent au cours du processus de fabrication lui-même. Ainsi, la taille de base est un point de départ, décrivant la dimension prévue du design et laissant place à des tolérances en cours de route. 

Taille actuelle

La taille réelle est la dimension obtenue une fois le processus de fabrication terminé. Contrairement à la taille de base, qui fonctionne davantage comme une conjecture, la taille réelle de toute pièce fabriquée est plus pratique et réaliste. À ce stade, les concepteurs essaient de s’assurer qu’il y a peu de différence entre la taille de base et la taille réelle, en les rendant aussi proches que possible en termes de dimensions. 

Limites

Dans le domaine de la fabrication, les limites sont les limites qui déterminent la taille des pièces ou des composants d'un produit fabriqué. Il existe deux types de limites : les limites supérieures et les limites inférieures. Les limites supérieures font référence à la plus grande taille qu'une pièce peut avoir, tandis que la limite inférieure correspond à la plus petite taille qu'une pièce peut avoir. Toute pièce sortant de ces limites ne pourra pas être utilisée. 

Déviation

Le terme « écarts » désigne la mesure de la différence entre une pièce et la taille prévue. Cela aide les fabricants à déterminer si une pièce est plus grande ou plus petite que leurs projections. Ainsi, même si la taille de base permet des variations au cours de la fabrication, l’écart nous indique à quel point le produit final est différent de ce qui était initialement prévu. 

Cet écart est de deux types : écart supérieur et inférieur. L'écart supérieur mesure la taille d'un produit par rapport à sa taille prévue. Pour calculer cela, vous soustrayez la limite supérieure (c'est-à-dire la plus grande taille qu'une pièce peut avoir) de la taille de base.

De même, l’écart inférieur mesure la taille d’une pièce par rapport à sa taille prévue. Vous pouvez calculer ce type d'écart en soustrayant la limite inférieure (la plus petite taille qu'une pièce peut avoir) de la taille de base. 

Date

Une donnée est une ligne de référence utilisée pour calibrer l’équipement de mesure. C'est pour tolérances des machines CNC ce qu'est une ligne de l'équateur pour la géographie. Les deux sont des lignes imaginaires. Ainsi, pour mesurer les composants nécessaires à la fabrication, vous devez commencer à un point précis. Cette donnée est le point que les constructeurs ont tendance à utiliser comme point de départ. L’objectif est de s’assurer que tout est à la bonne place et à la bonne taille. 

Exigences maximales et minimales de matériaux

La condition maximale du matériau (MMC) et la condition minimale du matériau (LMC) sont deux éléments importants à prendre en compte dans les tolérances d'usinage. MMC se produit lorsque la pièce fabriquée contient le maximum de matériaux autorisés, tandis que LMC se produit lorsqu'elle en contient le moins. 

Calcul de la tolérance

Pour expliquer comment nous pouvons calculer avec précision tolérances typiques des machines CNC, utilisons une vis d'un diamètre de 15 mm pour référence. Mais ensuite, nous devrons également fixer les limites supérieure et inférieure de cette vis. Supposons donc que la limite supérieure soit de 10 mm et la limite inférieure de 6 mm. Ensuite, nous soustrayons la limite inférieure de la limite supérieure pour obtenir la tolérance, exprimée ci-dessous :

Tolérance (t) : Limite supérieure – Limite inférieure

t : 10 mm – 6 mm = 4 mm

D’après ce qui précède, nous pouvons dire que 4 mm est la plage acceptable dans laquelle le diamètre de notre vis peut varier. 

Types courants de tolérances dans l'usinage CNC

 

Bien qu'il existe une liste interminable de tolérances d'usinage, celles-ci arrivent en tête du classement :

Tolérance standard

La tolérance standard, également connue sous le nom de tolérance générale, fait référence à la tolérance régulière autorisée pour les pièces de machines courantes. Ainsi, chaque fois qu’un dessin technique ne prévoit pas de dimensions spécifiques, les fabricants se tournent vers ces tolérances standards. 

En pratique, ces tolérances d'usinage CNC standard respecter les réglementations internationales et chaque région a ses directives spécifiques. Par exemple, en Europe, la norme est ISO 2768, tandis qu'aux États-Unis, la norme est ASME Y14.5. Ces tolérances standardisées contribuent à simplifier le processus d'usinage et à garantir la cohérence et l'efficacité, même lorsque les dessins techniques ne prévoient pas d'exigences spécifiques.  

Tolérance bilatérale

La tolérance bilatérale concerne la symétrie et permet des variations sous différents angles. Contrairement aux tolérances unilatérales, où l'écart autorisé ne peut aller que dans une seule direction, la tolérance bilatérale peut jouer sur les deux côtés (positifs et négatifs) de la dimension de base. 

Cotation géométrique et tolérancement (GD&T)

Il s’agit d’un système plus complexe que la tolérance standard. Alors que les dimensions et tolérances standard couvrent la forme de base d'une pièce de machine et sa tolérance, GD&T va encore plus loin en spécifiant non seulement les dimensions, mais en fournissant également les caractéristiques géométriques exactes auxquelles ces dimensions s'appliquent. 

Tolérances de profil

Pour bien comprendre la tolérance du profil, il faut d'abord identifier une ligne de profil. Une ligne de profil est une ligne qui traverse la section transversale d’une pièce, décrivant finalement sa forme. 

La tolérance du profil elle-même détermine la plage acceptable pour cette ligne et elle est mesurée en unités dimensionnelles telles que les millimètres ou les pouces. Ainsi, contrairement à d’autres tolérances, celle-ci régule non seulement la taille et les dimensions d’une pièce mais également sa forme et sa courbe pour garantir qu’elle répond aux critères stricts de conception.

Tolérances d'orientation

La tolérance d'orientation concerne la façon dont la forme d'une pièce peut s'écarter du plan d'origine. Cet écart n’est pas mesuré en degrés, comme on pourrait s’y attendre lorsqu’il s’agit d’angles, mais plutôt en unités dimensionnelles comme les millimètres ou les pouces.

Tolérances de forme

Comme son nom l’indique, la tolérance de forme concerne les caractéristiques physiques d’une pièce. Donc ici, au lieu de dimensions, nous parlons du tolérance de planéité attendue sur une machine CNC. Elle peut également s’étendre jusqu’à sa rondeur ou sa rectitude. L'objectif est de garantir que la forme physique de la pièce fabriquée ressemble aux spécifications de conception. Comme pour la tolérance orientale, nous parlons ici également de millimètres ou de pouces. 

Tolérances limites

Dans l'usinage CNC, la tolérance limite sert de guide pour déterminer les dimensions acceptables. La tolérance limite utilise une échelle bidimensionnelle pour définir quelles peuvent être les limites supérieure et inférieure des dimensions d'une pièce. 

La limite supérieure est la mesure maximale acceptable, tandis que la limite inférieure représente le minimum. Considérez ces limites comme des limites : tout ce qui est mesuré entre elles est considéré comme étant dans la plage acceptable. Par exemple, une tolérance limite de 0.55 à 0.65 mm signifie que la limite supérieure est de 0.65 mm et la limite inférieure est de 0.55 mm. Si la mesure finale se situe dans cette plage, la pièce répond aux critères de précision.

Tolérances d'emplacement

Cette tolérance concerne tout déplacement des caractéristiques spécifiques d'une pièce de machine par rapport à sa position prévue. Il s’agit de comprendre comment certains éléments peuvent naturellement s’écarter de leur emplacement prescrit. 

Ainsi, par exemple, si une plaque métallique plate doit avoir un trou dans une position spécifique. La tolérance d'emplacement des machines CNC permettra une gamme d'écarts par rapport à cette position. 

Tolérances unilatérales

La tolérance unilatérale prévoit que les écarts autorisés ne peuvent se produire que dans une seule direction. Autrement dit, ces écarts ne peuvent être qu’une augmentation ou une diminution par rapport à la dimension d’origine et non les deux. 

Tolérances de faux-rond

La tolérance de faux-rond définit la variation autorisée qui peut se produire lorsqu'une entité tourne autour d'un point central. Ainsi, par exemple, nous fabriquons une broche ou une roue, et nous avons besoin qu’elle tourne en douceur sans oscillation ni déviation excessive. La tolérance de faux-rond intervient pour garantir que, lorsque la roue, par exemple, effectue un tour complet, toute variation de sa position reste dans les limites autorisées.

Des tolérances inégalement réparties

Les tolérances inégales sont généralement appelées modificateur U et sont représentées par la lettre « U » entourée d'un cercle. Ils entrent en jeu chaque fois que la création d’une pièce spécifique nécessitera une tolérance unilatérale inégale.

Facteurs à prendre en compte lors du choix des tolérances des machines CNC

Lorsqu'il s'agit de choisir le bon Tolérances des machines CNC pour votre système de fabrication, vous devez prendre en compte de nombreux éléments. Chacun de ces facteurs joue un rôle particulier pour déterminer si votre produit fabriqué répond ou non aux exigences établies auxquelles il devrait répondre. Voici quelques facteurs que vous pouvez prendre en compte avant de choisir les tolérances des machines CNC :

1. Avez-vous besoin d’une tolérance stricte ?

Que vous deviez ou non opter pour une tolérance stricte dépendra des exigences spécifiques de votre projet de fabrication. À première vue, il peut être judicieux d’opter pour une tolérance stricte afin d’obtenir une meilleure précision.

Mais notez que cette décision aura un prix : des coûts plus élevés et des heures de production plus longues. Alors, évaluez si votre production peut se poursuivre sans tolérance stricte avant de prendre cette décision (coûteuse). 

2. Coût

Trouver un équilibre entre tolérance et coûts est important pour que vous puissiez gérer efficacement vos ressources. La plupart des fabricants recherchent la meilleure tolérance qui correspond à leur budget, et c'est une approche que vous pouvez choisir d'adopter. 

3. Méthodes d'usinage

Le type de machine que vous utilisez lors de la fabrication peut affecter la tolérance de votre produit fini. Alors, ce que vous pouvez faire, c’est vérifier les niveaux de tolérance de vos machines avant de commencer. Demande toi, "Quelle tolérance une machine CNC peut-elle faire?' Ensuite, utilisez la réponse comme guide ou point de référence pour déterminer quelle est la meilleure tolérance pour votre production. 

4. Rugosité de surface

Différents matériaux de fabrication ont différents types de textures de surface, ce qui peut affecter les tolérances typiques des machines CNC. Ainsi, lorsque vous visez une tolérance stricte, vous souhaiterez peut-être prendre en compte le niveau de rugosité de la surface avec lequel vous travaillez. De cette façon, vous pouvez anticiper les difficultés et agir en conséquence. Par exemple, les surfaces polies sont beaucoup plus faciles à travailler que les surfaces plus rugueuses. 

5. Inspection

Le contrôle qualité est une partie importante de tout processus de fabrication, et cela couvre également la tolérance des machines CNC. Le but de cette inspection est de vérifier et de voir si les produits finaux s'alignent sur les tolérances spécifiées. Désormais, choisir une tolérance stricte signifie que le temps requis pour une inspection sera naturellement plus long, et vice versa. Alors gardez cela à l’esprit avant de faire votre choix.

Comment trouver la bonne tolérance

Voici quelques façons de choisir la bonne tolérance pour votre usinage CNC :

Faites appel à une entreprise d'usinage CNC réputée

L'externalisation de votre projet vers une entreprise d'usinage CNC fiable peut vous aider à résoudre ce problème. En vous appuyant sur des professionnels, vous pourrez être conseillé sur les tolérances les mieux adaptées à votre procédé de fabrication. De plus, un bon professionnel disposerait d’un équipement de pointe pour garantir que vous obteniez les meilleurs résultats. Une entreprise réputée doit également avoir un Tableau de tolérance des machines CNC cela rendra le processus plus facile et plus rapide.

Calculez vous-même les tolérances

Vous aussi pouvez calculer la meilleure tolérance à utiliser. Mais vous devez d’abord définir la fonction prévue de la pièce que vous envisagez de fabriquer. Cela jettera les bases pour décider quelle tolérance de machine CNC vous souhaitez adopter. 

Ensuite, réfléchissez à la manière dont la fonctionnalité de cette pièce s’aligne sur la tolérance que vous avez en tête. Certaines productions peuvent exiger une tolérance plus stricte, tandis que d'autres peuvent bien fonctionner avec une tolérance plus souple sans compromettre les normes. 

Une fois que vous avez déterminé tous ces éléments, vous pouvez alors utiliser les règles générales standard qui s'appliquent aux calculs de tolérance. 

Utiliser les normes internationales pour la tolérance d'usinage

En suivant des références reconnues internationalement, vous pouvez vous assurer que votre usinage CNC est compatible avec les normes de l'industrie. Vérifiez donc quelles normes internationales correspondent aux exigences de votre projet et à votre secteur spécifique. Par exemple, si votre entreprise se trouve en Europe, respectez la norme ISO 2768. Mais si vous êtes aux États-Unis, la norme ASME Y14.5 est plus acceptable. 

Conseils pour une tolérance d'usinage CNC plus stricte

Voici quelques lignes directrices pour vous aider à atteindre des objectifs plus serrés. Tolérances d'usinage CNC:

Utilisez des machines CNC de qualité

Investir dans des machines CNC de qualité supérieure est l’une des nombreuses façons d’obtenir des tolérances serrées. Ainsi, lors du choix des machines, vérifiez leurs caractéristiques, leur précision et leur fiabilité. Cela garantira que le produit fabriqué répondra aux niveaux de tolérance requis. 

Choisissez les bons outils de coupe

La sélection des bons outils de coupe est également un autre moyen d’obtenir des tolérances strictes. En fonction du type de matériau et des exigences d'usinage, ces outils peuvent influencer la précision du produit final. Faites donc attention aux détails tels que la vitesse de coupe, les revêtements, la géométrie de l'outil, etc. 

Obtenez de bons fournisseurs de matériaux

La qualité des matières premières que vous utilisez affectera directement les résultats de votre usinage CNC. Ainsi, pour obtenir les meilleurs matériaux, associez-vous à des fournisseurs de matériaux réputés, connus pour fournir des matériaux de haute qualité. 

Effectuer l'usinage dans un environnement à température contrôlée

Les différences de température peuvent affecter les dimensions de vos pièces usinées. Ainsi, réaliser votre usinage dans un environnement à température contrôlée peut influencer l’impact de vos variations de température. Lorsque les températures sont constantes, vous pouvez obtenir des conditions d’usinage stables et, d’une certaine manière, prédire la précision de votre produit final.

Embaucher de la main d’œuvre qualifiée

Les travailleurs qualifiés jouent également un rôle dans l’obtention de tolérances strictes. Ainsi, lorsque vous employez des opérateurs de machines, recherchez de l’expérience et ceux qui ont une compréhension approfondie des tolérances des machines CNC. Leur expertise affectera grandement le résultat de votre processus de fabrication.

Porte-outils d'équilibrage

Équilibrez régulièrement vos porte-outils pour réduire les vibrations pendant le fonctionnement, car ces vibrations peuvent affecter la précision de votre processus d'usinage CNC. Mais avec des porte-outils équilibrés, vous pouvez obtenir des opérations de coupe plus fluides et atteindre la tolérance souhaitée.

Entretenez et calibrez régulièrement vos machines CNC

Un entretien et un calibrage réguliers de vos machines CNC garantiront des performances constantes. Alors, ajoutez une maintenance de routine à votre programme pour détecter rapidement l’usure de vos machines et prolonger la durée de vie de votre équipement.

Mettre en œuvre des contrôles de qualité rigoureux

Plus tôt, nous avons expliqué à quel point le contrôle qualité est important pour l’usinage CNC. Tout au long de votre processus de fabrication, prévoyez de la place pour des mesures de contrôle qualité robustes. Par exemple, vous pouvez effectuer des inspections régulières et des tests rigoureux pour détecter les erreurs à un stade précoce. Vous pouvez également essayer d'enregistrer votre Retour d'information sur la machine de tolérance CNC au fil du temps pour vous aider à suivre vos activités et à mettre en œuvre de meilleurs contrôles de qualité.

Importance de la tolérance d’usinage CNC

La tolérance d'usinage CNC est plus qu'un simple terme technique dans le processus de fabrication. Il joue un rôle important dans la détermination de la qualité, de la fonctionnalité et de la fiabilité de votre travail fini. 

Dans l'usinage CNC, où la précision est primordiale, la tolérance est la frontière ténue entre commettre des erreurs et produire un excellent travail. Naturellement, chaque œuvre fabriquée comportera des erreurs, c’est pourquoi nous les prévoyons.

Cependant, la tolérance constitue une protection contre de trop nombreux écarts par rapport au plan directeur, car trop d’écarts peuvent compromettre l’intégrité du produit final. Les écarts ont généralement de graves conséquences, mais Tolérance d'usinage CNC peut aider à éviter complètement ces erreurs.  

Conclusion

Le processus de fabrication n’est pas complet sans tolérance d’usinage. Pour vous assurer que vos produits respectent les niveaux de tolérance recommandés, vous devez tenir compte des directives dont nous avons discuté dans ce guide. Mais si vous ne savez toujours pas quelles mesures prendre, nous pouvons vous aider à faciliter notre travail. Contactez-nous dès aujourd'hui !

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