Introduction

Modéliser une pièce pour l’usinage CNC est différent de modéliser une pièce pour l’impression 3D ou la visualisation. Le technicien CNC qui maîtrise la CAO doit penser à la fabricabilité dès la conception — chaque décision de modélisation a un impact direct sur la programmation FAO et la qualité de l’usinage. Cette leçon rassemble les bonnes pratiques essentielles pour créer des modèles CAO optimisés pour l’usinage CNC.

Principe fondamental — penser à l’usinage pendant la conception

Un modèle CAO bien conçu pour l’usinage respecte ces principes :

• Toutes les surfaces sont accessibles à l’outil
• Les rayons intérieurs sont compatibles avec les outils disponibles
• Les épaisseurs de paroi sont suffisantes pour éviter les vibrations
• L’orientation de la pièce minimise le nombre de mises en position
• Les tolérances sont réalistes et atteignables avec les outils disponibles

Bonne pratique 1 — Respecter les rayons d’outil minimum

En fraisage CNC, les angles intérieurs ne peuvent pas être vifs — ils ont toujours un rayon minimum égal au rayon de l’outil utilisé.

Règle fondamentale :

• Rayon intérieur minimum = rayon de l’outil de finition
• Pour une fraise D10mm → rayon intérieur minimum = 5mm
• Pour une fraise D6mm → rayon intérieur minimum = 3mm

Bonne pratique en CAO :

• Ajouter des congés sur tous les angles intérieurs des poches
• Rayon des congés = rayon de l’outil + 0.5mm (jeu)
• Exemple : outil de finition D10mm → congés intérieurs R5.5mm minimum

⚠️ Un angle intérieur vif dans le modèle CAO oblige le programmeur FAO à utiliser un outil très petit — temps d’usinage très long et risque de casse d’outil.

Bonne pratique 2 — Épaisseurs de paroi suffisantes

Les parois trop minces vibrent pendant l’usinage et produisent une mauvaise qualité de surface.

Épaisseurs minimales recommandées :

• Aluminium : 1.5mm minimum — 3mm recommandé
• Acier : 2mm minimum — 4mm recommandé
• Titane : 3mm minimum — 5mm recommandé

En CAO :

• Vérifier les épaisseurs de paroi avec l’outil de mesure FreeCAD
• Modifier le design si une paroi est trop mince
• Ajouter des nervures de renfort si nécessaire

Bonne pratique 3 — Profondeurs de poche raisonnables

Le rapport profondeur/largeur d’une poche influence directement la longueur d’outil nécessaire.

Règle pratique :

• Profondeur maximale = 3 x largeur de la poche
• Au-delà : outil trop long → vibrations et mauvaise qualité
• Exemple : poche de 20mm de large → profondeur maximale 60mm

Si la profondeur nécessaire dépasse ce ratio :

• Diviser la poche en plusieurs opérations
• Utiliser un outil spécial long col
• Envisager une autre orientation de la pièce

Bonne pratique 4 — Surfaces de référence planes

Les surfaces de référence pour la mise en origine doivent être planes et accessibles.

En CAO :

• Prévoir au moins une surface plane parfaite pour la mise en origine Z
• Prévoir deux surfaces planes perpendiculaires pour la mise en origine XY
• Ces surfaces ne doivent pas être usinées en dernier — elles servent de référence

Exemple :

• Face inférieure plane → référence Z
• Face latérale gauche plane → référence X
• Face frontale plane → référence Y

Bonne pratique 5 — Éviter les contre-dépouilles si possible

Une contre-dépouille est une surface non accessible en usinage 3 axes vertical — l’outil ne peut pas l’atteindre depuis le dessus.

En CAO :

• Identifier les contre-dépouilles avant de finaliser le modèle
• Éliminer les contre-dépouilles inutiles en modifiant le design
• Si inévitables → prévoir un usinage 5 axes ou plusieurs mises en position

Vérification des contre-dépouilles dans FreeCAD :

• Afficher la vue de face et de droite
• Identifier les zones en surplomb
• Ces zones sont des contre-dépouilles potentielles

Bonne pratique 6 — Trous normalisés

Les trous doivent respecter les diamètres normalisés des forets et alésoirs disponibles.

Diamètres normalisés courants en mm :

• Forets : 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 18, 20…
• Alésoirs H7 : 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40…

⚠️ Éviter les diamètres non normalisés comme ø13.7mm ou ø22.3mm — ils nécessitent des outils spéciaux coûteux.

Bonne pratique 7 — Tolérances réalistes

Les tolérances trop serrées augmentent considérablement le temps et le coût d’usinage.

Tableau des tolérances atteignables selon l’opération :

• Fraisage standard : ±0.05 à ±0.1mm
• Fraisage de finition : ±0.01 à ±0.05mm
• Alésage H7 : +0.021/0 sur D20mm
• Rectification : ±0.002 à ±0.005mm

Règle pratique :

• Ne pas tolérer plus serré que nécessaire
• Demander uniquement les tolérances fonctionnellement justifiées
• Les tolérances ISO 2768-m suffisent pour la majorité des dimensions non fonctionnelles

Bonne pratique 8 — Orientation optimale pour minimiser les mises en position

Chaque mise en position (retournement de la pièce) coûte du temps et peut introduire des erreurs de positionnement.

En CAO :

• Orienter la pièce pour usiner le maximum de surfaces en une seule mise en position
• Regrouper les surfaces à usiner sur le même côté si possible
• Prévoir des surfaces de référence accessibles dans toutes les orientations

Objectif :

• Idéalement : une seule mise en position
• Maximum recommandé : 3 mises en position pour une pièce complexe

Bonne pratique 9 — Nommer les features clairement

Dans l’arborescence FreeCAD, nommer chaque feature de façon descriptive.

Exemples de nommage :

• Au lieu de : Pad, Pocket, Pocket001, Pocket002…
• Utiliser : Corps_Base, Alesage_Principal, Trous_Fixation_M8, Rainure_Joint…

Pour renommer une feature :

• Clic droit sur la feature dans l’arborescence
• Renommer
• Saisir le nouveau nom

Avantage :

• Plan facilement lisible et modifiable
• Communication claire avec les autres techniciens
• Maintenance du modèle simplifiée

Bonne pratique 10 — Enregistrer les versions

En développement industriel, conserver les versions successives du modèle.

Système de nommage recommandé :

• Corps_Verin_V1.FCStd — première version
• Corps_Verin_V2.FCStd — après modifications client
• Corps_Verin_V2_FAO.step — version exportée pour la FAO

Ne jamais écraser une version précédente — toujours créer un nouveau fichier.

Checklist de vérification avant export FAO

Avant d’exporter le modèle pour la FAO, vérifier systématiquement :

Géométrie :

• Solide fermé sans erreur — Part → Vérifier la géométrie ✓
• Aucune face manquante ✓
• Aucune arête dégénérée ✓

Conception :

• Rayons intérieurs compatibles avec les outils disponibles ✓
• Épaisseurs de paroi suffisantes ✓
• Profondeurs de poche raisonnables ✓
• Trous aux diamètres normalisés ✓
• Contre-dépouilles identifiées et gérées ✓

Documentation :

• Modèle nommé clairement ✓
• Features nommées de façon descriptive ✓
• Version enregistrée ✓

À retenir

• Rayon intérieur minimum = rayon de l’outil de finition + 0.5mm
• Profondeur de poche maximum = 3 x largeur de la poche
• Toujours utiliser des diamètres de trous normalisés
• Nommer les features clairement — facilite la communication avec le programmeur FAO
• Vérifier la géométrie avant tout export — évite les problèmes dans le logiciel FAO