Guide de conception pour l'usinage CNC
Les valeurs avec lesquelles nous travaillons au quotidien : épaisseurs de paroi, rayons d'angle, rapports profondeur/diamètre, limites de filetage et les tolérances qui pèsent réellement sur le prix. À vérifier avant de figer le plan.
Chaque devis comprend une revue de fabricabilité au regard de ces règles. Si quelque chose sort du cadre, nous vous le disons avant votre engagement, pas après l'échec du premier article.
Épaisseur de paroi
Les parois minces vibrent sous l'effort de coupe et s'écartent de l'outil, ce qui fait dériver la cote finale. Le métal supporte des sections plus fines que le plastique car il est plus rigide et dissipe mieux la chaleur.
| Paramètre | Concevoir ainsiSans supplément ni discussion | Nous pouvons atteindreFaisable, mais impacte le prix ou le délai | D'où vient la limite |
|---|---|---|---|
| Paroi minimale — métaux | 0.8 mm | 0.5 mm | En dessous de 0,8 mm, la paroi fléchit sous la fraise et exige une passe de finition à profondeur réduite ; en dessous de 0,5 mm, elle se déforme généralement au démontage. |
| Paroi minimale — plastiques | 1.5 mm | 1.0 mm | Les plastiques ramollissent près de la zone de coupe et relâchent leurs contraintes internes après usinage : les sections fines se voilent. Le PEEK et l'acétal tiennent mieux que l'ABS ou le nylon. |
| Hauteur de nervure non soutenue | ≤ 8 × thickness | ≤ 12 × thickness | Une nervure haute et fine se comporte comme une poutre en porte-à-faux : plus elle est haute par rapport à son épaisseur, plus elle vibre et plus l'état de surface se dégrade. |
Notes pratiques
- Si une paroi mince est inévitable, indiquez-nous la face fonctionnelle : nous pouvons laisser de la surépaisseur du côté opposé et l'usiner en dernier.
- Gardez une épaisseur constante sur la pièce. Les changements brusques de section concentrent les contraintes résiduelles et provoquent du voilage au démontage.
Rayons de congé intérieurs
Une fraise est ronde : un angle intérieur est donc toujours congé. L'angle intérieur vif n'existe pas en fraisage — la seule question est la taille du rayon et l'effort demandé à l'outil.
| Paramètre | Concevoir ainsiSans supplément ni discussion | Nous pouvons atteindreFaisable, mais impacte le prix ou le délai | D'où vient la limite |
|---|---|---|---|
| Rayon d'angle / profondeur de poche | R ≥ depth ÷ 3 | R ≥ depth ÷ 6 | Le rayon fixe le plus petit outil capable d'atteindre l'angle, et un outil ne descend qu'à environ six fois son diamètre avant de fléchir. |
| Plus petit rayon praticable | 1.0 mm | 0.5 mm | Un rayon de 0,5 mm impose une fraise de 1 mm, qui enlève très peu de matière par passe. C'est faisable mais multiplie le temps de cycle sur cette forme. |
| Rayon de fond de poche | 0.5 mm or sharp | Sharp achievable | Une fraise à bout droit laisse un angle de fond quasi vif. Spécifier un rayon de fond n'a d'intérêt que si une finition en fraise boule y est requise. |
Notes pratiques
- Donnez si possible le même rayon à tous les angles intérieurs. Un seul outil pour tous les angles supprime des changements d'outil et baisse le prix.
- Si une pièce d'accouplement exige vraiment un angle intérieur vif, prévoyez une gorge de dégagement plutôt que de réduire le rayon.
Perçages et filetages
Les perçages sont la forme la moins chère tant qu'ils utilisent un diamètre de foret standard et restent dans un rapport profondeur/diamètre raisonnable. Même logique pour les filetages : les tailles standard en trou débouchant ne coûtent presque rien.
| Paramètre | Concevoir ainsiSans supplément ni discussion | Nous pouvons atteindreFaisable, mais impacte le prix ou le délai | D'où vient la limite |
|---|---|---|---|
| Profondeur/diamètre — foret standard | ≤ 4 : 1 | ≤ 10 : 1 | Au-delà de 4:1, le foret exige des cycles de débourrage, ce qui double à peu près le temps par trou. Au-delà de 10:1, il faut un foret canon et une reprise dédiée. |
| Diamètre de perçage | Standard drill sizes | 0.8 mm minimum | Un diamètre non standard doit être interpolé à la fraise ou alésé — les deux sont plus lents qu'un simple perçage. |
| Profondeur de taraudage borgne | 1.5 × D | 3 × D | Au-delà de 1,5 × diamètre, l'engagement du filet n'apporte quasiment plus de résistance à l'arrachement dans le métal. Des taraudages borgnes plus profonds augmentent nettement le risque de casse du taraud. |
| Plus petit filetage | M3 | M2 | En dessous de M2, les tarauds cassent assez souvent pour que nous taraudions ces formes sur une machine dédiée avec mandrin à limiteur de couple, d'où une reprise supplémentaire. |
Notes pratiques
- Les trous débouchants coûtent moins cher que les borgnes, et un taraudage débouchant moins qu'un taraudage borgne. Quand la conception le permet, débouchez.
- Regroupez si possible tous les perçages sur une seule face. Chaque face supplémentaire impose une reprise, donc du coût et un cumul d'erreurs de position.
Poches, cavités et contre-dépouilles
La portée de l'outil est la contrainte déterminante de toute poche. L'outil doit être assez long pour atteindre le fond et assez rigide pour ne pas broutter — deux exigences contradictoires.
| Paramètre | Concevoir ainsiSans supplément ni discussion | Nous pouvons atteindreFaisable, mais impacte le prix ou le délai | D'où vient la limite |
|---|---|---|---|
| Profondeur de poche / diamètre d'outil | ≤ 4 × D | ≤ 10 × D | La flexion de l'outil croît au cube du porte-à-faux. À 10 × le diamètre, il faut réduire avance et profondeur de passe au point de tripler le temps de cycle. |
| Contre-dépouilles | Standard T-slot / O-ring grooves | Custom profile by quote | Les fraises à contre-dépouille standard existent en largeurs fixes. Un profil spécifique exige un outil de forme rectifié, avec son propre délai et son coût d'outillage. |
| Largeur de rainure minimale | 2.0 mm | 1.0 mm | Une rainure de 1 mm impose une fraise de 1 mm avec environ 3 mm de longueur de coupe utile. Cela convient aux rainures peu profondes, pas au-delà. |
Notes pratiques
- Une cavité profonde revient souvent moins cher en deux pièces boulonnées. Demandez-nous la comparaison avant de figer une conception monobloc.
Tolérances, marquages et états de surface
La tolérance est le premier levier sur le prix. Ne serrez que ce qui s'assemble ou étanche réellement, et laissez le reste en tolérance générale : un plan où chaque cote porte ±0,01 mm coûte plusieurs fois plus qu'un plan où trois cotes seulement le portent.
| Paramètre | Concevoir ainsiSans supplément ni discussion | Nous pouvons atteindreFaisable, mais impacte le prix ou le délai | D'où vient la limite |
|---|---|---|---|
| Sans plan fourni | ISO 2768-m | ISO 2768-f on request | Avec seulement un modèle 3D, nous usinons par défaut en ISO 2768-m (moyen). S'il vous faut plus fin par défaut, précisez-le dans la demande. |
| Avec plan — général | ±0.05 mm | ±0.01 mm | ±0,05 mm est courant sur nos centres d'usinage. ±0,01 mm impose un montage thermorégulé, une palpation en cours de process et un contrôle à 100 %. |
| Texte gravé — largeur de trait | 0.8 mm | 0.5 mm soft metals | La largeur de trait fixe le diamètre de l'outil de gravure. En dessous de 0,5 mm, l'outil est trop fragile pour l'acier et l'inox. |
| Texte gravé — profondeur | 0.25 mm | 0.10 mm | 0,25 mm résiste au microbillage et à l'anodisation tout en restant lisible. Des marquages moins profonds peuvent disparaître sous un revêtement épais. |
Notes pratiques
- Repérez explicitement les deux ou trois cotes critiques sur votre plan. Nous les contrôlons sur chaque pièce et les rapportons ; le reste passe en échantillonnage.
- N'oubliez pas que l'anodisation ajoute environ 5 à 25 µm par surface. Sur un alésage ajusté, cotez la pièce avant traitement et indiquez-nous la cote finale.
Ce qui détermine réellement le prix
La plupart des économies sur une pièce usinée proviennent de quatre ou cinq décisions prises au stade CAO. Aucune n'impose de compromis fonctionnel.
| Paramètre | Concevoir ainsiSans supplément ni discussion | Nous pouvons atteindreFaisable, mais impacte le prix ou le délai | D'où vient la limite |
|---|---|---|---|
| Nombre de reprises | 1 – 2 | 5+ possible | Chaque reprise ajoute du temps de montage et de manipulation. Des formes sur cinq faces coûtent généralement plus cher que la même pièce usinée en deux orientations sur machine 5 axes. |
| Taux d'enlèvement de matière | < 70 % of stock | > 90 % possible | Retirer 90 % d'un lopin, c'est payer le bloc entier plus le temps de le transformer en copeaux. Une forme de départ proche de la cote finale revient souvent moins cher, même si la matière coûte davantage. |
| Effet de série | 25 – 100 pcs | 1 pc to 100,000 | La programmation et le montage sont des coûts non récurrents. Passer de 1 à 25 pièces fait typiquement chuter le prix unitaire de 50 à 70 %, la mise en train étant répartie sur le lot. |
| Exigence d'état de surface | Ra 1.6 (as-machined) | Ra 0.2 by grinding/lapping | Un Ra 3,2–1,6 brut d'usinage est obtenu sans surcoût. En dessous de Ra 0,8, il faut une opération de finition supplémentaire. |
Notes pratiques
- Envoyez le fichier STEP tôt, dès le stade concept. Dix minutes de revue avant de figer le plan valent généralement mieux que toute reconception après le premier devis.
Vous ne savez pas si votre pièce respecte ces limites ?
Envoyez le fichier STEP. Un ingénieur de fabrication annote tout ce qui posera problème et vous le retourne avec le devis — gratuitement et sans engagement.