Congé ou chanfrein : exploration des conceptions d'arêtes courantes des composants CNC

Lors de la fabrication de composants CNC, les arêtes de la plupart des pièces sont conçues avec une finition arrondie ou biseautée. Ce choix est délibéré et effectué dès la conception, en tenant compte de facteurs tels que les exigences fonctionnelles et esthétiques. Cet article explore ces différentes conceptions d'arêtes et les compare entre elles.

Congé ou chanfrein : présentation

Les composants usinés par commande numérique (CNC) sont fabriqués par des systèmes CNC . Ces systèmes comprennent un logiciel, un outil d'usinage et une unité de contrôle. Ils reçoivent un schéma de conception et le transforment en un produit fini. Les composants avec congés et chanfreins sont des exemples de composants fabriqués par ce système.

Pour cet article, nous nous concentrerons uniquement sur le chanfrein et le congé et non sur la machine CNC ou les autres parties du composant. Par conséquent, commençons par définir le chanfrein et les congés et explorons certaines de leurs caractéristiques distinctes. 

Qu'est-ce qu'un congé en usinage CNC ?

Un bord extérieur ou intérieur arrondi d’un composant CNC est appelé congé. L’expression ronde peut signifier beaucoup de choses en fonction de la conception, des normes de fabrication et des matériaux utilisés.

Parfois, les congés sont confondus avec les biseaux et les rayons des coins. Pour différencier les trois, les ingénieurs et les concepteurs utilisent les caractéristiques géométriques de chacun. La meilleure façon de différencier les congés des trois est de garder à l’esprit que les congés ont un rayon mesurable alors que les autres n’en ont pas.

Ceci est principalement applicable aux composants métalliques pour éliminer les arêtes vives qui pourraient entraîner des accidents s'ils sont laissés sans surveillance. D'autres avantages sont d'améliorer la portance des bords et d'éviter d'endommager les bords.

A quoi sert un filet ?

Les concepteurs intègrent des bords lisses dans leurs conceptions pour deux raisons principales. D'une part, un congé contribue à augmenter l'esthétique ou la fonctionnalité du composant. 

Pour l’aspect esthétique, vous conviendrez que les coins arrondis sont plus beaux que les coins vifs. Selon les chercheurs, l’œil humain perçoit les coins arrondis comme plus naturels que les coins pointus. 

D'un autre côté, les congés sont fonctionnels dans le sens où ils protègent les bords des dommages causés par diverses formes de contraintes. De plus, les congés augmentent la capacité portante d'un composant grâce à la redistribution des contraintes, à l'augmentation de la section transversale et à une résistance accrue à la fatigue.

Comment les filets sont-ils conçus ?

Les filets ont une forme concave ou convexe caractéristique selon leur position. Pour élaborer, lorsqu'un congé est placé à l'extérieur du bord, il aura une forme convexe tandis que les bords intérieurs auront une forme concave. La seule considération prise en compte lors de la conception est le rayon du congé, qui est créé à l'aide de la trajectoire d'outil radiale dans la plupart des logiciels 3D.

Qu'est-ce qu'un chanfrein en usinage CNC ?

Les bords qui ne nécessitent pas de finitions lisses peuvent être inclinés à environ 45 degrés pour obtenir des attraits fonctionnels et esthétiques similaires aux congés.

Les chanfreins ressemblent à des coupes en biseau. Ils ont la même apparence. Cependant, la principale différence entre eux est qu’un biseau a une surface inclinée tandis qu’un chanfrein a une surface inclinée. D’une certaine manière, on pourrait dire qu’un biseau est une sorte de chanfrein. De plus, les chanfreins sont presque toujours inclinés à 45 degrés, tandis que l'angle d'un biseau peut varier.

Le but d'un chanfrein

Comme un congé, un chanfrein sert à la fois à des fins fonctionnelles et esthétiques. L'objectif principal est d'éliminer l'arête vive d'un composant qui se produit lors d'une découpe à la machine. 

L'autre objectif d'un chanfrein est d'améliorer les propriétés mécaniques d'un composant. Cela signifie spécifiquement réduire la concentration du stress. Cependant, les chanfreins ne redistribuent pas les contraintes aussi bien que les congés. Cependant, cela ne néglige pas leur objectif fonctionnel.

Pour les composants destinés à être verrouillés ensemble, les chanfreins contribuent à un assemblage homogène des pièces. En d’autres termes, les parties femelle et mâle d’un composant chanfreiné s’emboîtent facilement grâce à cette caractéristique.

Comment sont fabriqués les chanfreins ?

En conception 3D, les chanfreins sont réalisés à l'aide d'une commande telle que la commande CHANFREIN dans le logiciel AutoCAD. L'outil d'usinage du système CNC effectue ensuite la coupe à 45 degrés, conformément aux instructions du logiciel. Pour les coupes manuelles, les fabricants peuvent utiliser une fraise à chanfreiner ou une fraise à rainurer en V. Ces machines sont conçues spécifiquement pour la réalisation de chanfreins.

Congé vs Chanfrein : Caractéristiques

Ces deux types de finitions de chants présentent des caractéristiques ou des caractéristiques distinctes. Pour la plupart, ces fonctionnalités sont là pour les décrire davantage. En outre, ils vous aident à comprendre pourquoi ils sont tous les deux une chose. Examinons leurs caractéristiques.

Caractéristiques des congés

Certaines des caractéristiques communes des filets comprennent :

• Aide à la répartition du stress. La distribution des contraintes est la gestion de la façon dont les forces internes à l'intérieur d'un objet sont réparties. À condition que les angles vifs concentrent les contraintes, la nature ronde des congés aide à répartir ces contraintes. 
• Douceur des bords tranchants. Les arêtes vives ont tendance à causer des dommages aux personnes ou au composant lui-même. Les bords arrondis apportent en revanche de la douceur à ces bords, ce qui améliore la sécurité des personnes et maintient le composant en bon état.
• Améliore l'esthétique. Vous pouvez convenir que les coins arrondis apparaissent mieux que les coins pointus. Il s’agit d’une considération essentielle dans la fabrication de composants où l’apparence est une préoccupation majeure. 
• Améliore la force. L’intégrité structurelle est une caractéristique de conception largement recherchée dans plusieurs industries. Le filetage est un moyen d'y parvenir. Plus précisément, les congés améliorent la durabilité de la plupart des composants.

Caractéristiques des chanfreins

Les caractéristiques des chanfreins sont quelque peu liées à celles des congés mais avec de légères différences. Certaines de ces fonctionnalités incluent :

• Favorise la facilité de montage. Il serait préférable que les composants qui doivent être assemblés soient chanfreinés plutôt que filetés. L'angle de 45 degrés du bord chanfreiné de la femelle se confondra facilement avec celui du bord mâle.
• Réduit le stress. Tout comme le congé, un chanfrein est également chargé de réduire les contraintes sur le bord du composant. Cependant, vous devez noter que les chanfreins ne redistribuent pas les contraintes comme le font les congés.
• Protégez les bords contre les dommages. Les arêtes vives sont sujettes aux dommages, le chanfreinage est donc un moyen de les protéger des dommages pouvant survenir dus aux contraintes mécaniques. 
• Réduire le poids d'un design. Lors de la conception, le poids final d'un composant est crucial, surtout s'il influence son coût et sa facilité d'utilisation. Dans de tels cas, le chanfreinage peut être utilisé comme mécanisme de contrôle.
• Améliore la fabricabilité. L’aspect de facilité d’assemblage peut être considéré comme une caractéristique qui améliore la fabricabilité d’un produit.

Différences entre congé et chanfrein

À partir de la conception, des fonctionnalités et de l’application de ces deux conceptions de bord, vous pouvez voir leurs différences. Décomposons-les.

• Coût de fabrication – Les congés sont plus difficiles et plus coûteux à créer, tandis que les chanfreins sont faciles et peu coûteux. 
• Complexité de conception – Bien que plusieurs facteurs puissent influencer ce résultat, il est généralement connu que les congés sont plus difficiles à concevoir que les chanfreins dans la plupart des logiciels de CAO. 
• Application – Les congés sont principalement utilisés pour améliorer la capacité portante, tandis que les chanfreins permettent un meilleur emboîtement des extrémités d'accouplement.
• Solidité – Généralement, les congés forment des arêtes plus solides que les chanfreins. Cela est dû à la répartition uniforme des contraintes et à une meilleure résistance à la fatigue par rapport aux chanfreins.

Similitudes entre le congé et le chanfrein

Bien que les congés et les chanfreins aient une apparence complètement différente, ils présentent certaines similitudes que vous devez connaître. Certains d'entre eux incluent ;

• lustrée – Les congés et les chanfreins visent à augmenter l'esthétique et la fonctionnalité d'un bord d'un composant. En d’autres termes, ils sont tous deux utilisés pour atténuer les angles vifs pouvant résulter de coupes mécaniques. Cela signifie qu’ils servent tous deux deux objectifs principaux.
• Utilisation du matériel – Lorsqu'un composant a été chanfreiné ou fileté, l'intégrité structurelle et la composition du matériau du produit final restent intactes. Le poids du produit final est ainsi réduit.
• Fonction de sécurité – Les congés et les chanfreins entrent dans la catégorie des caractéristiques de sécurité des composants CNC. Comme nous l’avons souligné à plusieurs reprises, les angles vifs peuvent être dangereux s’ils sont laissés sans surveillance.
• Polyvalent – Les congés et chanfreins sont polyvalents dans le sens où ils peuvent être appliqués à une gamme diversifiée de composants pour atteindre les objectifs décrits. Par conséquent, ils sont tout à fait essentiels dans la conception matérielle. 

Avantages des congés et des chanfreins dans la conception de produits 

La conception de produits est l’un des éléments les plus essentiels pris en compte lors de la conception et de la fabrication de composants CNC. En effet, la conception du composant a le plus grand impact sur plusieurs aspects de celui-ci. Par conséquent, les caractéristiques de conception telles que les congés et les chanfreins sont très bénéfiques. 

La protection des bords est un avantage majeur de ces caractéristiques de conception. Cela signifie que les bords des pièces usinées sont protégés contre les dommages. En conséquence, cela rend le produit plus résistant et durable.

Un autre avantage des congés et des chanfreins réside dans leur aspect esthétique. Chez HM, nous concevons et fabriquons plusieurs composants métalliques usinés CNC . L'esthétique est l'un des principaux objectifs de la finition des arêtes de ces composants, qu'il s'agisse d'un congé ou d'un chanfrein.

Conclusion

Concevoir un composant CNC sans tenir compte de la finition des bords appartient au passé. La majorité des secteurs de fabrication découvrent le besoin de congés ou de chanfreins. En tant que tel, il y a plus d’harmonie et de cohérence dans l’industrie. En fin de compte, cela est bénéfique pour vous en tant que consommateur et pour nous en tant que fabricants de composants CNC.