Réponse rapide
Le rayon du coin interne dans l'usinage CNC est le rayon du coin intérieur d'une poche, d'une fente ou d'une fonction. Pour les opérations de fraisage, le rayon doit être aussi grand que la fonction le permet, car l'outil de coupe doit s'adapter à ce rayon. Un rayon plus petit oblige à utiliser une fraise en bout de plus petit diamètre, moins rigide, plus sujette à la déflexion et augmente le temps d'usinage. Une règle générale consiste à concevoir des rayons d'angle internes d'au moins 30 à 50 % de la profondeur de la poche, et de préférence supérieurs à 0,5 mm pour les outils standards. Les grands rayons permettent également l'utilisation de tailles d'outils standard et réduisent le nombre de passes de finition.
Points clés à retenir
- Les petits rayons de coin internes (<3 mm) nécessitent souvent des fraises à boule ou des fraises plates de petit diamètre, ce qui augmente l'usure des outils et le temps de cycle.
- Un rayon inférieur à 0,5 mm est difficile à fraiser avec des fraises standards ; envisagez l'EDM ou l'EDM à fil pour les coins intérieurs pointus.
- Des rayons plus grands (R2, R3, R5) permettent l'utilisation de fraises en bout plus grandes et plus rigides qui enlèvent la matière plus rapidement et avec une meilleure finition de surface.
- Pour les poches profondes, le rayon doit être d'au moins 30 % de la profondeur de la poche pour éviter une projection et une déviation excessives de l'outil.
- La conception de rayons identiques dans plusieurs coins réduit les changements d'outils et simplifie la programmation.
- Lorsque vous spécifiez un rayon, indiquez-le toujours sur le dessin 2D avec une légende telle que R2 ou R3, et assurez-vous que le modèle 3D correspond exactement pour éviter toute confusion.
Pourquoi le rayon interne est important
Le rayon d'angle interne est l'une des caractéristiques de conception les plus influentes affectant le coût et la qualité de l'usinage CNC. Il détermine directement quels outils de coupe peuvent être utilisés, combien de passes sont nécessaires et si des opérations supplémentaires telles que l'électroérosion sont nécessaires. Les ingénieurs spécifient souvent des coins intérieurs vifs (R0) sans comprendre les conséquences de l'usinage, ce qui entraîne des coûts plus élevés, des délais de livraison plus longs ou des échecs d'inspection.
En fraisage, l'outil de coupe est rond, donc le plus petit rayon théorique pouvant être usiné dans un coin est limité par le diamètre de l'outil. Pour créer un coin interne vraiment pointu (rayon nul), une fraise à bout plat devrait avoir un diamètre infinitésimal, ce qui n'est pas pratique. Au lieu de cela, le coin est fini avec un rayon égal au rayon de l'outil. Par conséquent, le rayon conçu doit correspondre (ou dépasser) le rayon de l'outil disponible. Si un rayon plus petit est requis, les opérateurs utilisent souvent une fraise plus petite pour les coins, ce qui augmente le temps d'usinage et le coût de l'outillage.
Comment le rayon affecte la sélection des outils
La relation entre le rayon du coin et le diamètre de l'outil est simple : un coin interne du rayon R nécessite une fraise de diamètre ≤ 2 R pour s'insérer dans le coin sans laisser d'excédent de matière. Par exemple, un coin R1 nécessite une fraise en bout de diamètre ≤ 2 mm. Cependant, une fraise en bout de 2 mm est beaucoup moins rigide qu'une fraise en bout de 10 mm. Il ne peut accepter que des passages peu profonds, dévie facilement et s'use rapidement. Cela a un impact direct sur le temps d’usinage et la précision des pièces.
| Rayon interne requis (mm) | Diamètre maximum de l'outil (mm) | Rigidité typique de l'outil | Coût d'usinage relatif |
|---|---|---|---|
| 0.5 | 1.0 | Très faible | Élevé (utilise souvent EDM) |
| 1.0 | 2.0 | Faible | Haut |
| 2.0 | 4.0 | Modéré | Moyen |
| 3.0 | 6.0 | Bien | Faible |
| 5.0 | 10.0 | Haut | Faible |
| 10.0 | 20.0 | Très élevé | Le plus bas |
En règle générale, pour un usinage de précision général, les rayons des coins internes doivent être d'au moins 1,5 mm pour permettre l'utilisation de fraises en bout de 3 mm (courantes dans les ateliers CNC). Pour les prototypes ou les pièces uniques, des rayons plus petits peuvent être tolérés mais avec un coût supplémentaire. Pour les séries de production, des rayons de R3 ou plus sont fortement recommandés pour maintenir des temps de cycle faibles.
Impact sur l'état de surface et la tolérance
Lorsqu'une petite fraise est forcée de couper un coin profond, la déviation de l'outil augmente. La coupe réelle peut laisser un excès de matériau près du bas du coin et la finition de la surface dans cette région se détériore souvent. Si une tolérance étroite (par exemple ±0,05 mm) est requise sur le profilé d'angle, des passes supplémentaires de semi-finition et de finition sont nécessaires, ce qui multiplie le temps de cycle. Des rayons plus grands permettent l'utilisation d'une seule fraise en bout plus grande qui peut ébaucher et finir en moins de passes, obtenant ainsi une meilleure rugosité de surface (Ra 0,8 μm ou moins) sans opérations supplémentaires.
Directives de conception pour les coins des poches et des fentes
Rayon uniforme sur toutes les fonctionnalités
Évitez si possible de mélanger différents rayons dans la même poche. Idéalement, tous les coins internes devraient avoir le même rayon, car chaque rayon différent nécessite un diamètre d'outil différent ou une opération de fraisage de coin distincte. La standardisation sur R2, R3 ou R5 (en fonction des capacités de l'atelier) simplifie la configuration et réduit les changements d'outils.
Rayon de coin par rapport à la profondeur de la poche
Pour les poches d'une profondeur supérieure à 20 mm, le rayon interne requis augmente pour permettre une portée adéquate de l'outil. Règle générale : rayon d'angle ≥ 0,3 × profondeur de la poche. Par exemple, une poche de 30 mm de profondeur doit avoir un rayon interne non inférieur à R9 (ou idéalement R12). Cela évite un dépassement excessif et maintient l'outil rigide.
Rayon inférieur par rapport au rayon du mur
Si la poche a un fond, la transition entre le mur et le sol nécessite également un rayon si elle doit être usinée avec une fraise sphérique ou une fraise arrondie. Si un coin inférieur pointu est nécessaire, cela peut nécessiter une EDM ou une fraise à bout plat avec des coins pointus, ce qui est extrêmement difficile. Les concepteurs doivent spécifier un congé en bas chaque fois que possible (par exemple, R1 ou R2).
Quand utiliser l'EDM pour les coins internes pointus
Certaines pièces nécessitent absolument des coins internes pointus (R0,1 ou moins), comme pour les surfaces d'étanchéité, les cavités de matrice ou les applications à arêtes vives. Dans ces cas, le fraisage conventionnel ne peut pas atteindre la netteté requise. L'électroérosion à fil ou l'électroérosion à platine peuvent produire des coins intérieurs à 90° presque parfaits, mais ils ajoutent des coûts et des délais de livraison importants. Les ingénieurs ne doivent spécifier les angles vifs que lorsque cela est fonctionnellement nécessaire et indiquer clairement sur le dessin que l'EDM est requis.
Comment communiquer les exigences de rayon sur les dessins
Sur un dessin 2D, chaque rayon interne doit être coté avec sa valeur (par exemple, R3). Si tous les rayons sont identiques, une seule note