Usinage précis des métaux : ce que vous devez savoir

Pour les prototypes et les pièces d’utilisation finale, la précision est un aspect extrêmement important de l’usinage des métaux. La précision signifie que vous obtenez une pièce qui ressemble et se sent exactement comme celle que vous avez conçue, sans erreurs qui peuvent affecter la fonction mécanique.

Grâce à l’essor des machines CNC, l’usinage des métaux est désormais plus précis que jamais. Les machinistes peuvent utiliser des ordinateurs pour programmer la trajectoire de l’outil de coupe au micromètre, éliminant pratiquement les inexactitudes causées par l’erreur humaine. Tant que la machine CNC est correctement configurée, elle doit couper les pièces métalliques avec un haut niveau de précision.

Mais de nombreux facteurs contribuent à la précision de l’usinage des métaux. La qualité de la machine, la sélection des matériaux et même la température ambiante peuvent jouer un rôle, et certains clients peuvent avoir des exigences de précision très différentes pour d’autres.

Cet article traite des tenants et des aboutissants de l’usinage précis des métaux, expliquant des concepts tels que l’exactitude, la précision et la tolérance.

Qu’est-ce que la précision d’usinage ?

Bien que l’exactitude et la précision puissent sembler synonymes, elles ont des significations différentes en matière d’usinage. Il est donc important de savoir ce que nous entendons par différents termes.

Dans le contexte de l’usinage des métaux, la précision est le degré auquel une machine peut correspondre aux mesures spécifiées dans la conception.

Si une machine peut couper un emplacement exact spécifié dans la conception, elle a un haut niveau de précision.

S’il manque parfois la cible, mais atteint en moyenne le bon endroit, nous pouvons dire qu’il a toujours un haut niveau de précision.

Mais surtout, une bonne machine CNC fera plus que simplement atteindre la cible en moyenne…

Qu’est-ce que la répétabilité d’usinage ou la précision d’usinage ?

La précision d’usinage fait référence à la similitude des mesures après plusieurs tentatives ou entre plusieurs copies d’une pièce.

En d’autres termes, si une machine atteint exactement le même point sur 100 copies d’une pièce, elle a alors un haut niveau de précision.

Ceci est différent de la précision, car la précision n’est pas spécifiquement concernée par le fait que le « point » soit le même point spécifié sur la conception ! Une machine peut être très précise, même si elle coupe systématiquement 3 mm à gauche de la marque prévue.

Il est donc clair qu’il est important d’avoir à la fois exactitude et précision.

La précision signifie que vous atteignez les coordonnées spécifiées dans la conception, et la précision signifie que vous les atteignez de manière cohérente sur plusieurs unités.

Qu’est-ce que la tolérance d’usinage ?

En usinage, la tolérance fait référence à l’écart par rapport à une valeur entre les coupes. Il est donc lié à la précision, mais il s’agit d’une valeur spécifiée par le client plutôt que d’un attribut de la machine elle-même.

Si un client exige qu’une caractéristique d’une pièce soit très cohérente entre les unités, il spécifiera des tolérances serrées sur cette caractéristique, permettant un écart minimal. En pratique, cela signifie que la machine doit être utilisée plus lentement et avec plus de prudence.

Si une tolérance plus lâche est spécifiée — sur une caractéristique non mécanique, par exemple — alors l’usinage peut être effectué plus rapidement.

Bien que la tolérance soit définie par le client, les machines spécifient souvent leur tolérance standard et leur tolérance minimale possible.

Qu’est-ce qui contribue à la précision d’une machine CNC ?

La précision d’une machine CNC dépend de plusieurs facteurs, dont certains sont déterminés par le fabricant de la machine CNC et dont certains peuvent être contrôlés par le machiniste.

Pour obtenir un usinage précis des métaux, les facteurs suivants doivent être pris en compte :

Qualité de la machine : une machine bien construite avec des composants de haute qualité produira généralement des pièces plus précises qu’une machine de mauvaise qualité.

État de la machine : les machines CNC contiennent une myriade de composants, un entretien approprié est donc essentiel pour les maintenir précis.

État de l’outil : des outils de coupe émoussés et usés montrant des signes d’usure des flancs, d’usure en cratère, etc. réduiront la précision d’une machine CNC, il est donc essentiel de les maintenir en bon état. Les outils émoussés augmenteront également les températures de coupe, ce qui est un autre facteur qui réduit la précision.

Température et humidité : L’environnement de travail peut affecter la précision de l’usinage. Bien que les machines soient capables de couper des pièces dans des conditions chaudes, il est essentiel de maintenir la cohérence thermique pour éviter les déviations.

Étalonnage : Les machines-outils doivent être étalonnées à intervalles réguliers pour maintenir la précision.

Quels sont les meilleurs métaux pour un usinage précis des métaux ?

L’usinage précis des métaux est mieux réalisé avec des matériaux adaptés à l’usinage CNC.

Car bien qu’il soit possible d’usiner avec précision même les métaux et alliages les plus résistants, certains matériaux difficiles à usiner peuvent affecter négativement la précision d’usinage.

L’usinabilité d’un métal fait référence à la facilité avec laquelle un outil de coupe peut le couper. Les métaux hautement usinables peuvent être coupés rapidement à faible puissance, produisant une finition de haute qualité sans causer d’usure importante à l’outil de coupe.

Certains métaux hautement usinables comprennent :

Aluminium 6061/6063
Aluminium 7075
Aluminium 2024
Acier inoxydable 303
Acier inoxydable 304
Laiton C35300

En théorie, une bonne machine CNC devrait toujours être capable de couper un métal difficile à usiner, même si cela nécessitera plus de temps et de consommation d’énergie.

Mais ces métaux difficiles à usiner peuvent avoir un effet négatif indirect sur la précision.

Les métaux non usinables peuvent augmenter considérablement l’usure des outils, et les outils émoussés peuvent réduire à la fois l’exactitude et la précision de la machine.

De plus, la plupart des clients souhaitent trouver un bon équilibre entre vitesse et précision. Si l’usinage précis du métal exige des vitesses de coupe extrêmement faibles parce que le métal est difficile à usiner, le projet n’en vaut peut-être pas la peine.

Quand avez-vous besoin d’un usinage précis des métaux ?

L’usinage précis des métaux est important pour de nombreuses raisons, de la garantie de la satisfaction du client à la garantie de la fonctionnalité mécanique d’une pièce.

Les projets qui exigent une grande précision peuvent inclure :

Des prototypes métalliques pour les pitchs d’investisseurs, où les imprécisions visibles peuvent donner une impression négative aux professionnels de haut niveau.
Pièces mécaniques qui interagissent avec d’autres pièces. La fonctionnalité appropriée peut être contrôlée en spécifiant une tolérance appropriée, mais une bonne précision est toujours nécessaire pour assurer la compatibilité entre les pièces.
Pièces fabriquées à partir d’un métal rare ou cher, où un rebut excessif nuirait à la faisabilité économique du projet. (Minimiser les rebuts est toujours bénéfique, bien sûr.)
Des emplois pour des partenaires potentiels à long terme. Lorsque vous travaillez avec un nouveau client, vous augmentez vos chances d’établir un partenariat à long terme en lui fournissant dès le départ des pièces usinées avec précision. Dans certains cas, les clients n’accepteront les commandes que si un niveau de précision peut être garanti.