Usinage de congés : fonctions clés et considérations de conception

En ingénierie, l'usinage CNC des angles arrondis consiste à arrondir les angles internes ou externes. Ces bords arrondis peuvent se trouver à la fois sur des pièces intérieures et extérieures.

Les congés convexes sont des congés extérieurs, tandis que les congés concaves sont des congés intérieurs. Leur fonction principale est de minimiser la concentration des contraintes et de répartir les contraintes au sein d'une structure.

Les rayons de congé sont définis comme des bords ou des coins intérieurs arrondis. Ils améliorent la qualité de la pièce moulée et la capacité de charge. Les conceptions de pièces moulées bénéficient également des rayons de congé pour améliorer les performances. 

Ce guide vous permet de comprendre ce qu'est un congé, comment les congés sont usinés et conçus, ainsi que leurs principales applications. 

Qu'est-ce qu'un congé ? Objectif et conception du congé

Nom de l'image : Usinage de congés

Ingénierie de définition de congé Les bords sont utilisés lors des changements de direction pour réduire les contraintes. Cela explique également que ces bords sont plus lisses et que les bords arrondis réduisent la friction et augmentent la robustesse et la longévité du produit. Ils aident à réduire le niveau de fatigue et à augmenter la capacité de charge des pièces. Dans la plupart des conceptions, la réduction des contraintes est obtenue à l'aide de congés plutôt que de chanfreins.

Les filets ont certes une utilité pratique, mais ils permettent également d'obtenir un aspect esthétique. La douceur des bords est également plus arrondie et confère à l'objet un aspect plus professionnel. Les filets intérieurs semblent creux, tandis que les filets extérieurs semblent saillants. Cependant, si les filets sont utilisés uniquement à des fins esthétiques, l'utilisation de l'usinage CNC peut être coûteuse et prendre du temps.

Les biseaux ou chanfreins ressemblent souvent à des congés. Cependant, ils ne sont pas identiques. Un congé est rond tandis qu'un biseau présente un angle coupé. Les bords usinés peuvent également être biseautés s'ils doivent être soudés ou utilisés d'une autre manière pour créer une connexion permanente solide.

Quand éviter d’utiliser des congés dans la conception de pièces ?

Nom de l'image : Résistance à la fatigue aux angles arrondis

Les congés améliorent la conception des pièces, mais peuvent parfois entraîner des coûts supplémentaires. N'utilisez pas de congés lorsqu'ils ne vous apporteront aucun avantage fonctionnel sur votre pièce. Voici quelques scénarios pour éviter les congés :

Évitez les filets sur les bords inférieurs

Nom : Défis des bords de congé

Le filetage des bords inférieurs des trous borgnes ou des poches améliore l'apparence, mais entraîne généralement des coûts supplémentaires. Des fraises à tête sphérique sont nécessaires et elles coûtent plus cher que les fraises carrées. Ces fraises nécessitent des opérations d'usinage 3D, ce qui ralentit la production et complique la procédure. De plus, les fraises à tête sphérique ont une durée de vie de l'outil et des taux de coupe du matériau réduits par rapport aux outils de coupe à fond carré.

La réduction des contraintes au fond d'une cavité est généralement optimisée par un changement de profondeur ou de position de la géométrie. Ces changements sont plus économiques que l'usinage de congés de cavités complexes au niveau du sol.

N'utilisez pas de filets dans les objets imprimés en 3D.

Nom de l'image : Modèles de congés 3D

L'impression 3D rend inutile l'usinage de congés. En effet, cette technologie permet de créer des structures complexes. Les congés de décharge de contrainte ne sont pas nécessaires sur les pièces fabriquées par fabrication additive. Les bords plats ou droits ou les poches telles que les angles vifs peuvent être imprimés directement sans fonction supplémentaire. Il est possible de concevoir et de fabriquer des cavités fermées qui sont complètement encapsulées par le matériau et ne sont pas nécessairement usinées.

Lors du passage de l’impression 3D à processus d'usinage cnc, reconsidérer les conceptions. Les limitations substantielles des processus entraînent des pertes de temps et des dépenses qui ne sont pas rentables.

Chanfrein ou congé : quelles sont les différences ?

Nom de l'image : Conception de congés et de chanfreins

Voici les principales différences entre congé vs chanfrein

usinage:

• Dans le processus d'usinage de congés, vous avez besoin d'outils pour différentes tailles de rayons. En revanche, les chanfreins utilisent une taille d'outil unique pour de nombreuses dimensions.
• L'usinage par chanfrein est plus abordable que l'usinage par congés. Les congés entraînent généralement une augmentation du coût de production des pièces et des fabrications.
• Les congés sont plus sûrs car ils n'ont pas d'arêtes/coins tranchants. Les chanfreins comportent des arêtes tranchantes au toucher et nécessitent donc des précautions.
• L'usinage des congés permet de répartir les contraintes sur des rayons plus grands. Par conséquent, ils ne se déforment pas facilement. Les chanfreins concentrent davantage les contraintes et peuvent se plier.
• Par rapport à l'usinage des bords chanfreinés, la réalisation des congés prend plus de temps. Les conceptions de congés sont un peu plus exigeantes et nécessitent une plus grande précision lors de l'usinage.
• L'usinage des congés demande plus de temps et de compétences en raison de son bord incurvé. Le moulage et le forgeage sont les meilleures options pour réaliser des congés. Comparé à d'autres procédés, le chanfreinage est plus rapide et ne nécessite pas beaucoup d'usinage.

Comment les filets sont-ils usinés : considérations clés 

Nom de l'image : Représentation du bord arrondi du filet

Pour concevoir des congés, tenez compte des éléments suivants :

1. Extrémités du fond dans l'usinage CNC

Nom de l'image : Bords de congé concaves

Les congés sur les bords inférieurs, tels que les bords concaves dans les cavités, sont difficiles à usiner avec des outils CNC. Il s'agit notamment d'outils tels que les fraises à bout sphérique, qui sont fragiles et nécessitent des vitesses de rotation plus lentes. Cela augmente considérablement les coûts de fabrication ainsi que les délais d'exécution. La sélection de caractéristiques à fond carré est comparativement moins chère dans la plupart des cas.

Si votre conception nécessite des congés pour des raisons de fonctionnalité, vous devrez peut-être passer à l'impression 3D. Ces géométries complexes sont réalisées sans l'encombrement d'autres complexités d'usinage grâce aux processus de fabrication additive (AM).

2. Filets internes entre parois verticales

Nom de l'image : Conception de mur d'angle

Le fraisage CNC crée par nature un bord intérieur arrondi, où se rejoignent les parois latérales verticales, appelées congés. La taille du congé est déterminée par le diamètre de la fraise à utiliser dans l'opération concernée. Par exemple, un outil de 0.8 mm de diamètre produit un congé avec un rayon de 0.4 mm. Il est impossible de réaliser des rayons plus petits, par exemple de 0.2 mm, avec de tels outils.

De plus, lors de l'usinage de congés entre des parois verticales et courbes, vous devez prendre en considération la taille et la longueur de l'outil. La longueur des fraises doit être de 3 à 5 fois leur diamètre pour obtenir les meilleurs résultats lors de l'utilisation d'une machine CNC.Entrez plus profondément dansà directives de conception de tôlerie)

Applications pour les filets

Les utilisations fréquentes des filets sont :

1. Contours cosmétiques du visage

Les arêtes sont fusionnées grâce à des congés sur les faces cosmétiques. Cela crée un aspect lisse et poli entre elles. Ces congés cosmétiques n'apportent pas de résistance ou de rigidité à une pièce, mais peuvent ajouter de la valeur à son aspect. Les congés cosmétiques doivent être ajoutés après que d'autres caractéristiques géométriques ont été déterminées pour éviter des dépenses supplémentaires. Comme ils n'ajoutent pas de fonctionnalité, ils doivent être utilisés occasionnellement pour maintenir des coûts d'usinage raisonnables.

2. Améliorer la facilité d'utilisation et la sécurité

Les congés contribuent également à éliminer les angles vifs des composants métalliques qui sont souvent difficiles à manipuler. Les congés sont une nouvelle fonctionnalité de l'usinage CNC. Les arêtes vives sont souvent supprimées. Les congés améliorent la sécurité dans les conceptions ergonomiques. Les bords arrondis assurent la sécurité de l'utilisateur et rendent la pièce plus sûre à manipuler. Lorsque des rayons parfaits ne sont pas nécessaires, il peut être suffisant de plier les angles vifs pour réduire les coûts de fabrication.

3. Assistance avec le code PIN et Attache Motif Placé

Les congés facilitent l'insertion de la goupille ou de l'attache tout en offrant une meilleure puissance de maintien à la structure autour des circonférences du trou. 

Bien que les chanfreins soient préférés dans les montages à pression ou fileté Les congés de trous peuvent également aider à aligner la pièce dans une application à tolérance étroite. 

Les bords vissés fonctionnent bien avec les vis, les boulons et les broches. Le chanfrein les guide dans le matériau. Ces bords arrondis minimisent la concentration des contraintes. Ils garantissent également que les surfaces d'accouplement ont une géométrie compatible.

Où les filets sont-ils nécessaires ?

L'usinage des congés est crucial pour :

1. Arêtes internes entre faces planes

Nom de l'image : Filetage d'un coin intérieur

Il est impossible d'usiner des angles vifs et carrés entre deux parois verticales. Car les outils CNC sont ronds et symétriques axialement. Cela s'applique à tout bord où les parois verticales se rencontrent à un angle inférieur à 180°. Dans ce cas, un congé est nécessaire pour l'usinage. Il est conseillé d'introduire des congés dans ces zones lors de l'analyse DFM. La plupart des outils de fraisage CNC sont axisymétriques. Bien qu'il soit possible d'avoir coupe-mouches Certains outils de tournage sont différents des outils axisymétriques. Ces outils peuvent être utiles dans certains cas particuliers, mais les congés sont toujours nécessaires dans la plupart des opérations CNC.

2. Transitions entre les surfaces angulaires ou organiques

Les congés sont indispensables lorsqu'une surface angulaire ou organique est coupée par une autre surface selon un angle inférieur à 180°. Ces bords sont généralement usinés à l'aide de fraises à boulets. 

Le rayon de l'outil détermine la taille de congé la plus petite possible. Dans le cas contraire, la transition entre ces surfaces risque de ne pas être précise et de réduire la résistance de la pièce en question. Une conception optimale du congé améliore le débit et l'utilité, tout en augmentant la longévité de la structure.

3. Transitions entre surfaces verticales et surfaces en pente

Les congés sont utilisés lorsque les parois verticales sont adjacentes aux parties angulaires, courbes ou de forme organique de la structure. Si cette étape est ignorée, des restes de matière resteront à la jonction lors de l'ouverture du moule, ce qui peut modifier la conception. Ce problème se produit car les fraises carrées ou à tête sphérique ne peuvent pas retirer de matière à de telles transitions sans congé. 

Les congés sont avantageux car ils permettent de joindre deux pièces avec des bords lisses sans compromettre la capacité de charge de la pièce.

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