Choisir le niveau de surface adapté à l’usinage CNC

Découvrez les différents niveaux de rugosité de surface pour l'usinage CNC proposés par Xometry, afin de vous aider à choisir la bonne rugosité Ra (allant de 3,2 à 0,4 μm) pour votre application.

L’usinage CNC est un procédé de fabrication très précis et exact, capable de créer des pièces avec des tolérances aussi serrées que 0,025 mm. Cependant, comme il s’agit d’une méthode de fabrication soustractive, l’usinage CNC laisse des marques de coupe qui créent un niveau de rugosité de surface du produit fini.

Qu’est-ce que la rugosité d’une surface ?

La rugosité de surface est une mesure de la texture moyenne de la surface d’une pièce, dans ce cas, après usinage CNC. Il existe différents paramètres utilisés pour définir la rugosité de surface. L’un des plus courants parmi ceux-ci est Ra (Roughness average, ou Moyenne de la rugosité), qui est dérivé des différences entre les hauteurs et les profondeurs sur une surface. La rugosité de surface Ra est mesurée microscopiquement et est généralement exprimée en micromètres (x 10~⁶ m). Notez que la rugosité de surface dans ce contexte est différente de la finition de surface. La finition de surface d’une pièce usinée peut être améliorée par diverses méthodes de finition telles que l’anodisation, le microbillage et la galvanoplastie. Ici, la rugosité de surface fait référence à la texture de surface de la pièce telle qu’elle est usinée.

Comment différentes rugosités de surface sont-elles obtenues ?

La rugosité de surface d’une pièce après usinage n’est généralement pas aléatoire. Au contraire, des mesures sont prises pour garantir qu’une rugosité spécifique soit atteinte. Cela signifie que les valeurs de rugosité de surface sont planifiées à l’avance. Cependant, ce ne sont généralement pas n’importe quelles valeurs qui sont spécifiées. Dans le domaine de la fabrication, il existe des valeurs Ra spécifiques qui sont considérées comme des normes industrielles, telles que spécifiées dans la norme ISO 4287. Ce sont ces valeurs qui peuvent être spécifiées lors de l’usinage CNC. Elles varient de 25 µm à 0,025 µm et s’appliquent à tous les types d’opérations de fabrication et de finition.

Chez Xometry Europe, nous proposons quatre niveaux de rugosité de surface qui sont également les valeurs généralement spécifiées pour les applications d’usinage CNC.

  • 3,2 µm Ra
  • 1,6 µm Ra
  • 0,8 µm Ra
  • 0,4 µm Ra

Différentes valeurs de rugosité sont nécessaires pour différentes applications. Des rugosités de surface plus faibles ne devraient être spécifiées que lorsque c’est nécessaire. Cela est dû au fait que plus la valeur de Ra est faible, plus il faudra d’efforts d’usinage/d’opérations et de contrôle qualité. Ceci peut considérablement augmenter les coûts et le temps d’usinage. Les opérations de finition ne sont généralement pas appliquées lorsque des valeurs spécifiques de rugosité de surface sont requises. Cela est dû au fait que ces opérations ne peuvent pas être contrôlées avec précision et peuvent affecter la tolérance dimensionnelle des pièces.

Surface roughness for CNC milling and turning compared
Comparaison des rugosité de surface pour l’usinage et le fraisage CNC

La rugosité de surface affecte considérablement la fonctionnalité, la performance et la durabilité des pièces dans certaines applications. Elle influence le coefficient de frottement, le niveau de bruit, l’usure, la chaleur et l’adhérence d’une pièce en utilisation. L’importance de ces facteurs varie selon l’application, et ainsi, alors que la rugosité de surface d’une pièce est sans conséquence dans certaines applications, elle est essentielle dans de nombreuses autres. Ces applications incluent des scénarios à haute tension, stress et vibration, des ensembles s’emboîtant et en mouvement, des pièces tournant rapidement, et des implants médicaux. Comme mentionné précédemment, différents niveaux de grains de surface sont requis pour différentes applications.

Le texte qui suit explore les niveaux de rugosité que nous proposons chez Xometry Europe et tout ce que vous devez savoir pour choisir la bonne valeur Ra pour votre application.

3,2 µm Ra

Il s’agit de la finition standard commerciale de machine. Elle convient à la plupart des pièces grand public et est suffisamment lisse, mais elle contient des marques de coupe visibles. C’est la rugosité de surface par défaut appliquée sauf indication contraire.

3,2 μm Ra est la rugosité de surface maximale recommandée pour les pièces soumises à des tensions, des charges et des vibrations. Elle peut également être utilisée pour des surfaces en mouvement s’emboîtant lorsque la charge est légère et le mouvement lent. Elle est usinée en utilisant des vitesses élevées, des avances fines et des coupes légères.

CNC machining marks
3,2 μm Ra avec marques de coupe usinées

1,6 µm Ra

Habituellement, il y a seulement des marques de coupe légèrement visibles avec cette option. Cette valeur Ra est recommandée pour les ajustements serrés et les pièces sous contraintes, et est suffisante pour les surfaces supportant des charges légères et à faible mouvement. Cependant, elle n’est pas adaptée pour les pièces en rotation rapide et les pièces soumises à des vibrations intenses. Cette rugosité de surface est produite en utilisant des vitesses élevées, des avances fines et des coupes légères dans des conditions contrôlées.

Prix : pour un alliage d’aluminium standard (par exemple, 3.1645), cette option ajoute environ 2,5 % au prix de production. Ce prix peut augmenter avec la complexité de la pièce.

0,8 µm Ra

Considérée comme de haute qualité, cette finition de surface nécessite un contrôle très rigoureux pour être produite, ce qui en augmente le coût. Elle est requise pour les pièces exposées à une concentration de contraintes. Lorsque le mouvement est occasionnel et les charges sont légères, elle peut alors être utilisée pour les roulements.

Prix : pour un alliage d’aluminium standard (par exemple, 3.1645), cette option ajoute environ 5 % au prix de production. Ce prix peut augmenter avec la complexité de la pièce.

0,4 µm Ra

Il s’agit du grain de surface le plus fin (ou « le moins rugueux » en termes techniques) et de la plus haute qualité qui soit proposée. Il convient aux pièces soumises à une tension ou à des contraintes élevées. Il est également requis pour les composants à rotation rapide, tels que les roulements et les arbres. Ce grain de surface demande le plus d’effort à fabriquer et ne devrait être spécifié que lorsque la douceur de la surface est d’une importance primordiale.

Prix : pour un alliage d’aluminium standard (par exemple, 3.1645), cette option ajoute environ 11 à 15 % au prix de production. Ce prix pourrait augmenter avec la complexité de la pièce.

Chez Xometry, nous avons la capacité de fabriquer vos pièces usinées CNC avec l’une de ces options de grain de surface. Il vous suffit de télécharger votre modèle sur notre plateforme de devis instantané et de sélectionner le grain de surface que vous préférez pour obtenir un devis en une seconde.

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