Un guide complet de l'usinage CNC

Qu'est-ce que l'usinage CNC?
Comment fonctionne l'usinage CNC
Fraisage
Routage
Machines de tournage et tours
Forage HORIZONTAUX
Meulage
Machines de découpe CNC
Matériaux utilisés dans l'usinage CNC
Métaux
Alliages
Matières plastiques
Pourquoi l'usinage CNC est important
Avantages de l'usinage CNC

Conclusion

L'usinage CNC est un processus de fabrication soustractif qui implique l'utilisation de machines-outils informatisées pour fabriquer des pièces conçues sur mesure. Cette technologie a transformé la façon dont nous produisons des millions d'articles, des simples biens produits en série aux composants complexes des avions, des voitures et des motos. C'est une utilisation précieuse pour la fabrication numérique dans presque tous les secteurs. Dans ce guide, nous donnerons un aperçu complet de Usinage CNC, y compris ses bases, ses opérations, les types de machines et les matériaux utilisés.

Qu'est-ce que l'usinage CNC?

L'usinage CNC (Computer Numerical Control) est un processus qui implique l'utilisation de machines-outils informatisées pour fabriquer des pièces conçues sur mesure. Le processus utilise des codes de programmation pour diriger les machines-outils pour ébrécher (soustraire) un matériau jusqu'à ce que le matériau forme la pièce conçue d'entrée. Cette technologie va au-delà des pièces de machine et constitue une technique de fabrication cruciale pour les personnes à la recherche d'une production mains libres.

Les machines CNC font partie intégrante de pratiquement tout ce que nous utilisons en offrant une vitesse et une précision de fabrication inégalées. Cela a conduit à des milliers de produits innovants qui étaient impossibles à produire il y a seulement quelques années.

Comment fonctionne l'usinage CNC

L'usinage CNC est un processus soustractif et informatisé. Par conséquent, comprendre comment cela fonctionne vient de comprendre la relation entre l'ordinateur, les opérations requises et la pièce. Sur la base de cette relation, le mécanisme de l'usinage CNC peut être divisé en quatre étapes différentes :

Étape 1 : créer une conception CAO

Créer une conception assistée par ordinateur (CAO) au format 2D ou 3D est la première chose à faire. Un logiciel de CAO est utilisé pour rendre toutes les pièces avec les bonnes spécifications techniques. Cependant, les propriétés de la pièce ont un rôle énorme à jouer dans la conception et son résultat.

Étape 2 : convertir le fichier CAO en programme CNC

L'étape suivante consiste à convertir le fichier CAO dans un format de fichier compatible CNC. Cela se fait à l'aide de G-Code ou d'un logiciel dédié appelé Computer-Aided Manufacturing (CAM).

Étape 3 : Configuration de la machine CNC

Avant le début de l'usinage, la machine CNC est configurée avec le bon positionnement de la pièce et de l'outillage. Ce processus garantit que la machine fonctionne avec la précision requise.

Étape 4 : Commencer l'usinage

L'usinage commence après la configuration. La machine enlève le matériau de la pièce jusqu'à ce que le produit final corresponde à la conception personnalisée.

Types de machines CNC

Les machines CNC effectuent différents processus d'usinage et peuvent être classées en conséquence. Les processus les plus courants sont :

Fraisage

Fraisage

Fraisage est le processus d'usinage CNC le plus largement utilisé qui offre une vitesse et une précision élevées. Il s'agit de faire tourner des outils de coupe positionnés sur la broche de la machine, de les déplacer par rapport à la pièce et de les façonner aux dimensions souhaitées.

Le broyage peut prendre différentes formes. Par exemple, dans le fraisage simple, l'outil de coupe enlève de la matière sur la surface de la pièce avec la pièce perpendiculaire à l'outil, tandis que le surfaçage a des meuleuses ou des fraises tournées vers le bas.

De même, le fraisage angulaire a des outils réglés à un angle pour produire des détails tels que des rainures et des queues d'aronde, et le fraisage de forme est utilisé pour les contours et les courbes.

Routage

Le routage est similaire au fraisage, mais les outils de coupe se déplacent le long de trois axes et la pièce reste immobile. Cela produit des coupes plus rapides sans renoncer à la précision. Les routeurs CNC sont utilisés pour les formes complexes comme les meubles sculptés et les instruments de musique.

Machines de tournage et tours

Machines de tournage et tours

Ici la pièce est tourné autour d'un axe, et un outil de coupe est appliqué. Le processus est utilisé pour produire des articles aussi divers que des pièces de moteur de voiture telles que des pistons et des arbres à cames, des pieds de table et des battes de cricket.

Forage HORIZONTAUX

Lors du perçage, des forets sont utilisés sur la pièce pour faire des trous, et les pièces résultantes peuvent ensuite subir un traitement supplémentaire ou passer à l'assemblage. Les perceuses CNC sont particulièrement efficaces sur les articles en bois produits en série tels que les meubles.

Meulage

Le meulage avec une machine CNC consiste à utiliser des meules plates rotatives en céramique ou en diamant pour éliminer les matériaux bruts à grande vitesse. Ceci est également utilisé pour le ponçage, le polissage et le lissage. Les pièces fabriquées avec des rectifieuses CNC comprennent différents composants automobiles, des pièces d'ingénierie dans différentes industries et des outils.

Bien qu'il s'agisse des principaux processus, ces machines sont également utilisées dans les industries de haute technologie qui utilisent des technologies plus récentes telles que l'EDM ou l'usinage par décharge électrique (lors de la fabrication de moules et de matrices d'outils), et la découpe au laser ou au jet d'eau, en particulier à travers des matériaux plus durs.

Machines de découpe CNC

Les machines CNC sont construites différemment et il existe différents types de fraises ou de fraises en bout. Voici quelques types courants :

Fraises plates

Il s'agit du type de fraise le plus couramment disponible. Ils sont efficaces et pas chers. Les fraises plates sont idéales pour l'usinage de coupes à fond plat et de parois verticales.

Fraises à bout arrondi

Les fraises à profil Bullnose sont similaires à Flat Endmill en ce sens qu'elles partagent un profil latéral rectangulaire commun mais avec un rayon supplémentaire au coin inférieur des flûtes. Ils sont parfaits pour enlever rapidement le matériau tout en laissant un petit rayon inférieur dans les poches.

Fraise à billes

La fraise boule a un rayon complet au bas des flûtes. Ces fraises peuvent être utilisées pour le surfaçage complexe car le point de contact entre l'outil et la surface du matériau change constamment avec les variations de la pente de la surface.

Perceuses

Les perceuses sont utilisées exclusivement pour faire des trous verticaux dans les pièces. Il n'y a pas de mouvement latéral ou horizontal de l'outil lors de l'utilisation de perceuses. La taille finale du trou sera dictée par le diamètre de l'outil lui-même.

Matériaux utilisés dans l'usinage CNC

Une large gamme de matériaux peut subir un usinage CNC, à condition qu'ils aient une dureté suffisante. Cela comprend les métaux, les alliages, les plastiques, les bois durs et tendres ainsi que le verre, la mousse et la pierre. La plupart des machines ne sont pas pointilleuses sur le matériau sur lequel elles peuvent travailler tant que l'outillage approprié est utilisé.

Métaux

Métaux

Les machines CNC sont la solution rapide pour usiner les métaux en pièces de précision. L'aluminium est l'un des matériaux les plus usinés en raison de son faible poids, de sa haute résistance et de sa résistance à la rouille, ainsi que de sa capacité à être traité pour une résistance supplémentaire et une apparence améliorée. Différentes qualités d'aluminium telles que 6061 et 7075 sont couramment utilisées dans l'usinage CNC pour produire des articles tels que des cadres de vélo, des boîtiers d'ordinateur portable, des pièces de voiture, etc.

Le magnésium est largement utilisé pour l'électronique et lorsqu'un faible poids est nécessaire, comme les jantes en alliage MAG, tandis que la fonte est abondamment utilisée là où la résistance est essentielle, comme les outils à main. Les équipements de haute technologie nécessitant une résistance inégalée ont des pièces en titane usinées CNC.

Alliages

L'acier inoxydable et l'acier au carbone rivalisent également avec l'aluminium et peuvent être facilement et précisément usinés à l'article souhaité. Les cas typiques sont les attaches telles que les boulons et les vis, et les barres d'armature. Le laiton et le bronze sont des alliages de cuivre présents dans les accessoires décoratifs, tels que les poignées de porte et les mains courantes.

Matières plastiques

Matières plastiques

Il existe des centaines de types de plastiques, et ceux-ci peuvent subir un usinage CNC. Cela inclut le nylon, connu pour sa flexibilité et sa haute résistance, le plastique ABS couramment utilisé dans les prototypes de produits, le Dierin trouvé dans les pièces et la construction automobiles, le PEEK, une alternative plastique aux métaux utilisés dans les équipements médicaux et les semi-conducteurs et l'acrylique (ou plexiglas) vu dans des articles comme les fenêtres d'avion et les boîtiers d'éclairage de voiture.

Pourquoi l'usinage CNC est important

L'usinage CNC joue un rôle crucial dans la fabrication moderne. C'est une méthode rapide, efficace et précise de production de pièces complexes avec des tolérances serrées. Les machines CNC peuvent fonctionner de manière autonome et perpétuellement, ce qui conduit à une production plus rapide et à une efficacité accrue. L'ensemble du processus est entièrement automatisé, de sorte que le niveau de précision est quelque chose que même le machiniste le plus qualifié ne peut reproduire sur des machines manuelles. Les produits usinés sont sans défauts ni défauts, et les articles sont produits avec une consistance uniforme.

Avec des machines exécutant un logiciel optimisé, il y a moins de risques d'essais et d'erreurs que dans l'usinage manuel, mais plus dans les travaux répétitifs qui nécessitent en outre la production de pièces et de composants avec des tolérances plus strictes. En ce sens, il y a aussi moins de déchets de matériaux, ce qui réduit encore les coûts.

De plus, l'ensemble du processus est entièrement automatisé, de sorte que le niveau de précision est quelque chose que même le machiniste le plus qualifié ne peut reproduire sur des machines manuelles. Les produits usinés sont sans défauts ni défauts, et les articles sont produits avec une consistance uniforme. Et, comme les machines CNC peuvent fonctionner de manière autonome et perpétuellement, elles accélèrent la production et augmentent l'efficacité.

Avantages de l'usinage CNC

L'usinage CNC offre plusieurs avantages dans les processus de fabrication modernes. Ceux-ci inclus:

La précision

Les machines CNC offrent une précision inégalée dans la fabrication des pièces. Ils peuvent produire des pièces complexes avec des tolérances serrées qui seraient difficiles à réaliser avec des machines manuelles.

Vitesse

Les machines CNC fonctionnent beaucoup plus rapidement que les machines manuelles. Ils peuvent fonctionner pendant des heures sans interruption, produisant des pièces à grande vitesse.

Cohérence

Les machines CNC peuvent produire des pièces identiques avec une consistance uniforme. Ceci est important lors de la fabrication de produits qui nécessitent précision et cohérence.

Automation

Les machines CNC peuvent fonctionner seules, ce qui réduit considérablement le besoin d'intervention humaine. Cela conduit à une efficacité accrue et à une réduction des coûts de main-d'œuvre.

Réduction du gaspillage

Les machines CNC produisent moins de déchets que les machines manuelles. En effet, ils sont optimisés pour l'utilisation des matériaux, ce qui réduit la quantité de matériaux perdus.

Conclusion

L'usinage CNC est un processus de fabrication crucial qui a transformé la façon dont nous produisons des millions d'articles. Il permet la précision, la vitesse, la cohérence et la réduction des déchets, ce qui en fait une technologie essentielle dans la fabrication moderne. Comprendre les bases de l'usinage CNC, les types de machines, les matériaux utilisés et les avantages qu'il offre est essentiel pour quiconque s'intéresse aux processus de fabrication modernes.