Comment nous avons usiné des pièces en aluminium de précision ±0,01 mm pour un client en robotique | Explication complète du processus

Auteur : PFT, SH

Lorsqu'une entreprise de robotique en Allemagne nous a contactés avec une demande de composants en aluminium de précision ±0,01 mm , le défi n'était pas simplement « tenir la tolérance ». Ils avaient besoin de répétabilité sur 240 blocs identiques, chacun utilisé dans un ensemble micro-actionneur où le frottement, la planéité de surface et la perpendicularité influençaient directement la précision du positionnement du bras robotique.
Voici exactement comment nous avons atteint ±0,01 mm , le la stratégie d'outillage que nous avons utilisée , notre des données de mesure réelles , et ce que nous avons appris lors de ce projet.

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Pourquoi ce projet nécessitait un usinage CNC ultra-précis (Intention de recherche : Informationnel + Technique)

Dans les applications robotiques, de petites erreurs géométriques provoquent une dérive exponentielle du positionnement.
Notre client a spécifié :

• Matériau : aluminium 6061-T6

• Tolérance critique : ±0,01 mm sur deux alésages et une surface de référence

• Finition de surface : Ra 0,4–0,6 μm

• Taille du lot : 240 pièces

• Utilisation finale : Carter de micro-actionneur

Pour information, ±0,01 mm équivaut à environ 1/10 de l'épaisseur d'une feuille de papier , et l'obtenir de manière répétée nécessite un contrôle précis de la température, un maintien stable de la pièce et une gestion optimisée de l'usure de l'outil.

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H2 : Étapes détaillées de l'usinage de ces pièces en aluminium ±0,01 mm

(Intention de recherche : « Comment faire » — processus technique concret)

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H3 : Étape 1 — Préparation du matériau et relaxation des contraintes

Nous avons commencé avec des blocs en 6061-T6 découpés sur une scie à ruban de précision.
Pour éviter les déformations thermiques pendant l'usinage d'ébauche, nous avons :

• Surdimensionné chaque brut de 0,2 mM

• Appliqué recuit de relaxation des contraintes internes à 165 °C pendant 3 heures

• Laissé refroidir le matériau naturellement pendant 8 heures

Résultat : Écart de planéité réduit de 0,06 mm → 0,015 mm avant usinage.

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H3 : Étape 2 — Ébauche en première opération (fraisage haute efficacité)

Nous avons utilisé un Brother S700X1 CNC avec une broche à 12 000 tr/min.
Outils :

• fraise Ø10 mm à 3 dents (revêtement ZrN)

• Trajectoire d'évidement adaptative

• 8 % de pas de passe

• pas de descente de 0,5 mm

• avance à 6 000 tr/min à 1 800 mm/min

Cela nous a permis un enlèvement de matière rapide tout en maintenant une faible chaleur — essentiel pour préserver la stabilité isotropique avant l'ébauchage.

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H3 : Étape 3 — Ébauchage de précision pour contrôler la déflexion de l'outil

Pour préparer notre passe finale ±0,01 mm, nous avons laissé :

• 0.05 mm matière sur toutes les faces de précision

• 0.03 mm matière sur les diamètres alésés

L'ébauchage réduit la pression sur l'outil lors du passage final, ce qui permet un meilleur contrôle de la tolérance.

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H3 : Étape 4 — Finition finale à température constante (21 °C)

La finition de précision a été réalisée dans un pièce à température contrôlée , car même une augmentation de 1 °C peut dilater une caractéristique de 50 mm en aluminium de 0,0012 mm .

Outil de finition : fraise en carbure revêtue DLC, 2 dents, Ø6 mm
Profondeur de coupe : 0,1 mm
Vitesse d'alimentation : 600 mm/min
Liquide de refroidissement : Haute pression par le mandrin

Nous avons configuré la machine pour exécuter le même ordre de parcours d'outil pour chaque pièce afin d'éviter les variations dues à la chaleur.

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H3 : Étape 5 — Finition de l'alésage à l'aide de fraises alésoirs + tête de micro-alésage

Les deux alésages principaux nécessitaient une géométrie extrêmement précise :

• ø14,00 mm ±0,01 mm

• Cohaxialité ≤0,008 mm

Notre procédé optimisé :

1. Ébauche de l'alésage à l'aide d'une fraise en carbure à 4 arêtes

2. Finition partielle avec un alésoir H7

3. Dimensionnement final avec une tête de micro-alésage Kaiser (réglable par 1 µm)

Résultats obtenus (moyenne sur 240 pièces) :

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H2 : Données réelles de mesures (Intention de recherche : Avis / Étude)

Pour valider notre processus, nous avons utilisé :

• MTC Mitutoyo (résolution 0,001 mm)

• Profilomètre de surface haute précision

• Jauge électronique de hauteur

Ci-dessous un extrait réel de notre fiche de contrôle (échantillon de 5 pièces) :

Taux de passage final : 98.7%
Rejeté : 3 pièces
Cause : Légère dérive d'usure de l'outil dans le dernier lot

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H2 : Solutions aux problèmes courants en usinage ±0,01 mm

(Répond à l'intention utilisateur : « solutions », « pourquoi mes pièces ne respectent pas les tolérances », « conseils experts » )

1. Dérive thermique

Nous avons maintenu la machine et le matériau à 21 °C ±0,5 °C .

2. Usure de l'outil

La durée de vie de l'outil de finition était d'environ 110 pièces ; nous l'avons remplacé au bout de 90 pièces pour garantir la constance.

3. Stabilité du serrage

Nous avons utilisé :

• Mors doux en aluminium sur mesure

• Table à vide pour le côté final

• Serrage avec limite de couple (pas de marques de déformation)

4. Déformation après finition

Nous l'avons minimisée en utilisant :

• Chemins d'outil symétriques

• Fluide de coupe à basse pression

• passages de finition de 0,1 mm

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H2 : Pourquoi notre méthode fonctionne (EEAT + expérience réelle)

Au cours de 15 ans de travail d'usinage pour des entreprises de robotique, d'automatisation et aérospatiale, nous avons appris que la précision est essentiellement le contrôle du processus, pas les machines coûteuses. .
La répétabilité provient de:

• Stabilité à température

• Cycles d'usure des outils connus

• Configuration prévisible

• Enregistrement des données après chaque lot

Notre journal de production réel pour ce travail inclus 176 micro-corrections de décomposition des outils en 3 jours , ce qui a aidé à maintenir la tolérance du début à la fin.

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H2: Lorsque l'on utilise des pièces en aluminium CNC de ±0,01 mm

Ces tolérances sont essentielles pour:

• Autres appareils de traitement des déchets

• Casques de modules linéaires

• Les supports du système de vision

• Mécatronique médicale

• Assemblages de cardans de drones

• Plaques de boîtes de vitesses de haute précision

Les variantes à longue queue comprennent naturellement:
usinage d'aluminium de précision, pièces CNC en aluminium, usinage CNC à tolérance serrée, usinage ±0,01 mm, pièces en aluminium pour la robotique, composants micro-usinés, fraisage CNC en aluminium 6061, usinage de précision de forage, usinage de contrôle de

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H2: Conclusion: ce que ce projet prouve

Nous avons livré:

• précision ± 0,01 mm de 240 pièces

• taux de réussite de 98,7%

• Finition de surface uniforme (Ra 0,40,6 μm)

• Géométrie de l'ouverture stable d'une capacité de charge de 0,15 W

• Livraison dans 7 jours ouvrables

Si votre projet de robotique ou d'automatisation nécessite pièces en aluminium usinées CNC de haute précision , notre expérience et notre contrôle des processus peuvent vous aider à obtenir des résultats cohérents, mesurables et prêts à l'inspection.