Rayons ou angles vifs : l’impact de petites modifications de conception sur les coûts d’usinage

Rayons ou angles vifs : l’impact de petites modifications de conception sur les coûts d’usinage

Dans l’usinage de précision, un détail apparemment mineur (un coin interne pointu ou arrondi) peut avoir un impact significatif sur la complexité, le temps et le coût de fabrication. De nombreux concepteurs se concentrent très tôt sur la structure et la fonction, mais négligent souvent un facteur crucial : la fabricabilité. Voyons comment quelque chose d’aussi petit qu’un rayon d’angle peut affecter considérablement le coût d’usinage.

1. Les angles vifs ne sont pas si simples en usinage

Sur un dessin CAO, les coins internes pointus peuvent sembler propres et logiques. Cependant, les coins internes pointus à 90 degrés sont extrêmement difficiles à réaliser directement par usinage CNC. Les outils de coupe standard sont cylindriques, ce qui signifie qu’ils laissent naturellement un rayon dans les coins internes.

Pour obtenir un véritable virage tranchant, les ateliers doivent utiliser l’EDM (usinage par décharge électrique) ou des outils de très petit diamètre avec plusieurs passes, ce qui augmente le temps et les coûts.

2. Les coins arrondis sont plus faciles à usiner

En revanche, des rayons internes bien conçus améliorent considérablement l’usinabilité. Les rayons réduisent les contraintes de l’outil dans les coins, améliorent la durée de vie de l’outil, minimisent les vibrations et produisent de meilleurs états de surface. Il est généralement recommandé de concevoir des rayons internes d’au moins 1,5 fois le rayon de l’outil.

Par exemple : si la cavité interne est usinée avec un outil de Ø10 mm, la conception d’un coin avec R6 est idéale : elle s’adapte au rayon de la fraise et évite des opérations supplémentaires.

3. D’où vient la différence de coût ?

Une fois, un client nous a soumis un design avec plusieurs rainures pointues sur une pièce en aluminium. Cela semblait bien sur le dessin, mais l’usinage nécessitait un outil inférieur à 3 mm pour atteindre les coins, ce qui augmentait le temps de cycle de 45 %. Après avoir ajusté la conception pour inclure les rayons R2, nous avons économisé environ 30 % de temps d’usinage par pièce.

Les principaux facteurs de coût sont les suivants :

• Parcours d’outils complexes → temps de programmation plus long

• Les petits outils → des vitesses d’avance plus lentes et une usure plus rapide

• GED ou opérations spéciales → l’externalisation ou les processus en plusieurs étapes

4. Concevez tôt, économisez gros plus tard

Pour les ingénieurs, une communication précoce avec votre partenaire d’usinage permet d’éviter les reprises et les coûts imprévus. Notre conseil :

1. Utilisez des rayons dans les coins internes non critiques dans la mesure du possible

2. Taille du rayon de base sur les diamètres d’outil standard

3. Si un angle vif est fonctionnellement nécessaire, spécifiez la tolérance et expliquez pourquoi

5. En conclusion

Dans l’usinage CNC, les petits détails peuvent faire une grande différence. Choisir un rayon plutôt qu’une arête vive peut sembler trivial sur un dessin, mais en production réelle, cela peut signifier d’énormes économies de temps et d’argent. Le design intelligent commence souvent par un simple R.