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Qu'est-ce que le fraisage CNC et comment ça marche :tout ce que vous devez savoir

Le fraisage CNC est l'une des avancées technologiques les plus impressionnantes de ce siècle.

Bien que la plupart des gens connaissent mieux l'impression 3D comme moyen de produire des impressions physiques précises, le fraisage CNC existe depuis plus longtemps et est encore largement utilisé aujourd'hui.

De sa large gamme d'applications dans l'industrie électronique à son utilisation répandue par les entreprises manufacturières, la technologie continue de croître et d'évoluer rapidement à mesure que de plus en plus d'entreprises découvrent son efficacité.

Ainsi, avec l'expansion de l'usinage CNC dans de nouvelles industries telles que la fabrication d'instruments de musique, il n'est pas surprenant que la technologie elle-même devienne une industrie de 100 milliards de dollars d'ici 2025.

Pourtant, même si le processus et les utilisations du fraisage CNC sont bien connus des personnes opérant dans l'industrie, ceux de l'extérieur pourraient être beaucoup moins familiers avec la façon dont il peut être appliqué ou même comment cela fonctionne.

Alors, dans cet article, approfondissons le sujet de ce qu'est le fraisage CNC, en quoi il diffère de l'impression 3D, qui pourrait bénéficier le plus de la technologie, et répondons à toutes les questions essentielles que vous pourriez vous poser.

Qu'est-ce que le fraisage CNC

Pour comprendre le processus de fraisage CNC, décomposons-le en ses deux composants :« CNC » et « Fraisage ». '. Le fraisage est le processus par lequel une pièce est tournée le long d'axes de rotation et des outils de coupe sont utilisés pour ébrécher des morceaux de la pièce.

Ceci est fait pour façonner la pièce selon l'exigence. Une chose importante à noter est que cette technologie est différente des autres méthodes de mise en forme comme l'impression 3D.

En effet, le fraisage fonctionne en enlevant de la matière de la pièce tandis que d'autres alternatives fonctionnent en ajoutant de la matière à la pièce.

Venant maintenant à «CNC», cela signifie Computer Numerical Control. La CNC permet de contrôler les fraises et le mouvement de la pièce avec un logiciel informatique. Avec les contrôles informatisés, il n'y a pas besoin de main-d'œuvre manuelle pour contrôler les processus de mouvement.

Qui a inventé le fraisage CNC ?

Le concept de meunerie remonte au 18ème siècle. Cependant, les premières fraiseuses CNC ont été développées pour la première fois au début des années 1950.

Le mérite d'avoir inventé les fraiseuses CNC revient à Richard Kegg. Il a créé cette machine avec l'aide du MIT en 1952 et l'a appelée Cincinnati Milacron Hydrotel.

Comment fonctionne le fraisage CNC ?

En principe, le fraisage CNC est un processus de base dans lequel vous prenez une pièce initiale et continuez à en retirer de la matière à différents endroits avec un outil de coupe. Pour atteindre ces différents endroits, la pièce continue de tourner.

En réalité, l'ensemble du processus de fraisage CNC passe par un certain nombre d'étapes.

Quelles sont les différentes étapes d'un processus de fraisage CNC typique ?

1. Création d'un modèle CAO

Tout d'abord, vous devez créer un plan de modèle CAO pour la forme de la pièce que vous souhaitez. CAO signifie Conception Assistée par Ordinateur. Comme son nom l'indique, un logiciel de CAO vous aide à créer un modèle 2D ou 3D pour tout ce que vous avez en tête.

Lisez nos trucs et astuces sur la préparation de modèles CAO et de dessins pour le fraisage CNC.

2. Conversion de CAO en CNC

La fraiseuse CNC ne reconnaîtra pas directement un modèle CAO. Cependant, vous pouvez très facilement convertir le modèle CAO en un programme CNC. Ces fonctionnalités sont déjà présentes dans la plupart des logiciels de CAO.

3. Configuration de fraiseuses CNC

Avant de démarrer le programme, il est important de régler correctement la machine et la pièce à usiner. Les étapes particulières de configuration de la machine CNC peuvent varier en fonction des différents fabricants et des différents modèles.

4. Exécution du programme

Une fois la machine correctement configurée, l'opérateur peut exécuter le programme de la machine CNC. L'ensemble du processus de fraisage qui suit se fera automatiquement. Une fois l'exécution du programme terminée, la pièce requise sera créée par la machine.

Quelles sont les différentes méthodes de fraisage CNC ?

En raison de la vaste application du processus d'usinage CNC, il ne s'agit plus d'un processus unique mais, en fait, d'un vaste domaine en soi. Il existe de nombreuses formes différentes d'opérations de fraisage CNC disponibles de nos jours. Ces différentes méthodes de fraisage CNC comprennent :

Fraisage ordinaire :

Le fraisage simple est le processus de fraisage le plus populaire. En fraisage simple, le but est de créer des surfaces planes parallèles aux axes de rotation de l'outil de coupe.

Fraisage angulaire :

Dans le fraisage angulaire, le fraisage a lieu en enlevant de la matière d'une surface plane avec la fraise coupant la pièce à un angle qui n'est pas un angle droit. Pour mieux le comprendre, considérez-le comme une fraise coudée enlevant de la matière de la pièce.

Fraisage du visage :

En surfaçage, la pièce fraisée est perpendiculaire aux axes de rotation de la fraise. Ce processus de fraisage est généralement appliqué pour l'usinage de la face des barres et des plaques.

Fraisage de forme :

Le processus de fraisage de forme s'applique à l'usinage de la pièce pour créer des surfaces irrégulières telles que des courbes. En fraisage de forme, la forme de la fraise est la même que la forme requise des contours.

Autres opérations de fraisage CNC

Outre ces processus de fraisage CNC courants, il existe également d'autres méthodes pour créer des pièces spécialisées. Ces méthodes incluent :

Fraisage groupé :

Dans le fraisage Gang, deux outils de coupe ou plus sont montés sur un seul arbre de machine. Chaque fraise travaille individuellement sur la pièce à usiner, ce qui augmente le taux de production. Les emporte-pièces peuvent varier en termes de forme et de taille.

Fraisage en chevauchement :

Le fraisage à cheval est une forme spécialisée de fraiseuse en groupe. Dans le fraisage à cheval, les deux ou plusieurs outils de coupe sont montés parallèlement les uns aux autres. Ces fraises travaillent sur la face et les côtés de la pièce en même temps.

Fraisage d'engrenage :

Le fraisage d'engrenages est également connu sous le nom de taillage d'engrenages. Il s'agit d'une forme très particulière de fraisage appliquée à la création d'engrenages. Il utilise des couteaux incurvés pour retirer les matériaux de l'espacement prévu des dents d'engrenage.

Fraisage de profil :

Le fraisage de profil est utilisé pour terminer le processus de finition de la mise en forme, y compris le travail sur les surfaces verticales ou inclinées. Ce processus de fraisage CNC est également utilisé pour la finition de la surface convexe et concave de la pièce.

Équipement et composants du processus de fraisage CNC

Voici les différents composants que vous traverserez tout au long du processus de fraisage CNC :

Logiciel d'assistance

Comme nous l'avons mentionné dans les sections précédentes, la conception d'un modèle CNC nécessite l'utilisation d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) et d'un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO). La CAO se chargera de concevoir la pièce et la FAO se chargera de faire en sorte que la machine CNC comprenne la conception.

Composants de fraiseuses CNC

Évidemment, le fraisage CNC ne peut être réalisé sans une fraiseuse CNC. Il existe de nombreux types de fraiseuses. Les composants de la machine peuvent varier en fonction du modèle que vous utilisez.

En général, vous trouverez les composants suivants dans toutes les fraiseuses CNC :

Quels sont les différents types d'outils de coupe pour les fraiseuses CNC ?

Le fraisage CNC a des applications si larges qu'il existe de nombreux types d'outils de coupe disponibles pour différents travaux. Certains de ces outils de coupe sont :

Quels sont les différents types de fraiseuses CNC ?

Voici un bref aperçu des différents types d'opérations de fraisage CNC utilisées.

Fraisage horizontal

Dans les machines horizontales, la broche est présente parallèlement à la surface de la pièce. Il peut créer des surfaces planes, des plans, des plans inclinés et des rainures sur la pièce.

Fraisage vertical

Vous pouvez considérer les opérations de fraisage vertical comme une opération de perçage puisque la broche est présente perpendiculairement à la pièce fixe ou à la surface plane et mobile de la pièce.

Pour plus d'informations sur le processus, vous pouvez consulter notre comparatif des fraiseuses horizontales et verticales.

Fraisage multi-axes

Dans le fraisage multi-axes, l'outil de coupe peut se déplacer dans quatre directions ou plus.

Dans le cas de 5 directions, la machine est appelée machine à 5 axes. Plus l'axe est haut, plus les pièces complexes peuvent être créées.

Fraisage de colonne et de genou

Les fraiseuses à colonne et à genou sont également appelées fraiseuses à vitesse variable. Dans ces machines, il y a un mouvement vertical très précis de l'ensemble colonne et genou, utilisé pour une opération de fraisage vertical précise.

Fraiseuse à piston

Dans une fraiseuse à piston, l'outil de coupe peut être déplacé sur l'axe horizontal vers l'avant ou vers l'arrière. Ceci est accompli par un vérin mobile attaché à la broche.

Fraiseuse de fabrication à lit fixe

Dans ces machines, il n'y a aucun mouvement de la colonne, du genou ou de la selle. La pièce fixe est sur la table de travail directement montée sur le banc de la machine. En raison d'une conception simple, ces machines sont généralement moins chères que les autres.

Opérations de fraisage de raboteuse

Dans le fraisage de rabotage, l'action de coupe se produit dans un seul plan par le mouvement relatif linéaire de la pièce et de l'outil de coupe. Ces fraiseuses sont utilisées pour créer des surfaces planes.

Pour décider de la fraiseuse dont vous avez besoin, vous pouvez lire notre guide détaillé à ce sujet.

Quelles sont les applications et les utilisations d'une fraiseuse CNC ?

Pour avoir une idée précise des applications de l'usinage CNC, divisons notre discussion en deux parties :les matériaux qu'il prend en charge et les industries qui utilisent le processus directement ou indirectement.

Vous savez déjà ce qu'est le fraisage CNC. Il est utilisé pour façonner les pièces et les mouler selon les besoins. Voici les matériaux sur lesquels vous pouvez appliquer le procédé de fraisage CNC :

Matériaux compatibles avec le fraisage CNC

Métaux sont l'un des matériaux les plus courants qui subissent le processus de fraisage. Les métaux fondent à des températures très élevées, les rendant inutiles pour des processus comme l'impression 3D. Par conséquent, le fraisage CNC est le meilleur moyen de façonner les métaux.

Plastiques et élastomères fonctionnent également bien avec le fraisage CNC en raison de leurs propriétés physiques et chimiques. L'utilisation de méthodes à haute température pour les plastiques modifie souvent leur composition chimique.

De plus, ils dégagent également des fumées toxiques lors du chauffage. Par conséquent, un processus comme le fraisage CNC où il n'y a pas de chaleur est idéal pour ces matériaux.

Céramique et Composites ont souvent des propriétés de résistance à la température, ce qui les rend inutilisables pour les processus d'impression et de moulage 3D. Le fraisage CNC fonctionne mieux pour ces matériaux car il peut fonctionner sans endommager les matériaux de quelque manière que ce soit.

Beaucoup de gens ne le savent pas, mais vous pouvez aussi façonner le verre en utilisant le processus de fraisage CNC. Le verre est cassant et peut se casser facilement avec d'autres procédés de façonnage. Par conséquent, l'utilisation du fraisage CNC avec un outil de coupe approprié est un bon choix pour ces matériaux.

Pour des matériaux et des cas d'utilisation plus spécifiques, consultez notre guide sur les matériaux de fraisage CNC et comment en choisir un pour votre application.

Industries utilisant des fraiseuses CNC

Vous serez surpris du nombre d'industries qui utilisent le processus de fraisage CNC.

Bien sûr, cette surprise s'installera lorsque vous lirez les avantages du fraisage CNC par rapport aux autres alternatives dans la section suivante.

L'une des façons les plus populaires d'utiliser la technologie CNC est le prototypage rapide, offrant aux concepteurs et aux ingénieurs un moyen rapide et fiable de voir à quoi ressemble le produit ou la pièce à différents stades de développement.

Certaines des industries qui utilisent le fraisage CNC sont :

Automobile

Les industries automobiles nécessitent de nombreux services de fabrication sur mesure pour les pièces qui entrent dans le véhicule. Ces pièces sont créées à l'aide de fraiseuses CNC pour les processus de fabrication ainsi que pour les réparations.

Aéronautique

En raison de la précision extrêmement élevée des services de fraisage CNC, on comprend pourquoi ils sont devenus largement utilisés dans l'industrie aérospatiale, où la technologie joue un rôle crucial dans la production d'une large gamme de pièces utilisées pour assurer la sécurité et le bon fonctionnement des avions.

L'industrie aérospatiale travaille avec de nombreux matériaux spécialisés qui ont une dureté très élevée ainsi qu'une résistance aux températures élevées. Pour la mise en forme de ces matériaux, l'industrie s'appuie fortement sur les fraiseuses CNC.

Certaines des pièces produites à l'aide de la technologie CNC comprennent des composants de moteur, des composants de train d'atterrissage et des panneaux de carburant.

Fabrication de métaux

Une fraiseuse CNC est l'épine dorsale de toute industrie de fabrication de métaux. Une machine CNC est rapide, automatique et efficace. De plus, il peut fonctionner sur toute la gamme de métaux. Vous trouverez donc une fraiseuse dans chaque atelier de fabrication de métaux.

Agriculture

L'équipement agricole nécessite de nombreux outils et composants sur mesure de grande taille. Ceux-ci sont créés à l'aide de services de fabrication sur mesure d'une fraiseuse CNC.

Électronique

La grande polyvalence et la précision de la fraiseuse CNC la rendent idéale pour l'industrie électronique. La fraiseuse CNC façonne non seulement les conducteurs et les métaux nécessaires à la transmission, mais également les cartes polymères qui abritent ces conducteurs.

Médical

Dans le secteur médical, des pièces spécialisées sont nécessaires non seulement pour le diagnostic mais aussi pour des applications telles que les prothèses. Ceux-ci sont créés à l'aide d'un fraisage CNC en utilisant les conceptions appropriées.

L'usinage CNC permet de fabriquer des pièces et des outils à partir de nombreuses qualités de titane et d'acier inoxydable, qui sont souvent utilisés dans la fabrication de scalpels, de dispositifs médicaux ainsi que d'implants.

Défense

Le fraisage CNC est également utilisé pour créer des composants militaires. En fait, la première application du processus de fraisage a été utilisée pour la fabrication d'armes. Même les prototypes de pièces de défense sont fabriqués à l'aide d'une fraiseuse CNC.

Outre ces industries, le fraisage CNC est également appliqué dans des secteurs tels que l'exploitation minière, le pétrole et le gaz, l'automatisation, l'énergie, etc.

Principaux avantages du fraisage CNC

Il existe d'innombrables raisons pour lesquelles la technologie de fraisage CNC est largement considérée comme l'un des moyens les plus fiables de produire des pièces à partir de divers matériaux.

Examinons ci-dessous certains des avantages les plus importants de cette technologie.

Taux de production élevé

Le fraisage CNC est un processus automatisé et il n'y a aucune limite humaine à la vitesse à laquelle l'outil de coupe peut se déplacer. Cela crée un taux de production élevé qui est inégalé par d'autres processus de fabrication.

Précision inégalée

L'exactitude et la précision avec lesquelles le fraisage CNC peut fonctionner sont inégalées dans le monde entier, c'est pourquoi il est utilisé dans des domaines comme l'aérospatiale et la médecine qui ont besoin que chaque détail soit exécuté sans la moindre erreur.

À l'aide d'un gabarit numérique et d'un usinage autonome sur lequel repose le fraisage CNC, l'erreur humaine est éliminée du processus de fabrication et la précision produite est aussi proche de la perfection que possible aujourd'hui.

Longévité

Parce que les fraiseuses CNC peuvent fonctionner pratiquement sur pilote automatique et ne nécessitent pas beaucoup d'intervention humaine dans le processus, elles peuvent fonctionner sans s'arrêter pendant des jours, produisant des pièces de manière cohérente et avec la même précision.

Le seul moment où les machines CNC doivent être arrêtées est lorsqu'elles nécessitent un entretien régulier ou en cas d'accident.

Moins de personnel

Le processus automatisé sur lequel repose le fraisage CNC signifie également que moins de personnes sont nécessaires pour le surveiller et l'exécuter, ce qui se traduit non seulement par une efficacité accrue, mais également par une réduction des coûts de production.

Quelques spécialistes qualifiés suffisent pour superviser l'ensemble du processus, ce qui signifie une meilleure rentabilité pour le client final.

Possibilités avancées

Grâce au logiciel d'automatisation et au logiciel de conception avancés, les fraiseuses CNC peuvent surpasser les techniciens les plus qualifiés utilisant des machines manuelles, même si le processus de fabrication lui-même est similaire.

Cela signifie non seulement une meilleure cohérence et l'élimination de l'erreur humaine, mais également la capacité de produire des conceptions beaucoup plus complexes, avec des tailles, des formes et même des textures variables.

Cohérence

Étant donné que le processus de fraisage CNC est en grande partie automatisé, il produit une cohérence remarquable, même si le personnel qui gère les outils change.

Une fois qu'un fichier maître de la conception est créé, il peut être utilisé pour créer un nombre illimité de copies qui seront toutes de la même qualité et sans aucune déviation. Chaque pièce correspondra parfaitement à la version précédente, ce qui est très difficile à réaliser, même pour les opérateurs manuels les plus qualifiés.

Évolutif

Le fraisage CNC est une solution très évolutive. La méthode peut être adoptée par des industries de toutes tailles. Si vous l'utilisez pour votre atelier, le processus peut évoluer à mesure que la taille de votre atelier augmente. De plus, une fraiseuse CNC peut être appliquée à des pièces de toutes formes et tailles.

Combien coûte une fraiseuse CNC ?

De nombreux paramètres affectent le coût des fraiseuses CNC. De ce fait, la fourchette de prix de ces machines est très élevée.

Par exemple, vous pouvez trouver une petite fraiseuse horizontale pour aussi peu que 10 000 $. Dans le même temps, il existe de grandes machines CNC dotées de fonctionnalités avancées dont les prix peuvent atteindre 300 000 $.

Pour une idée détaillée du coût d'une fraiseuse CNC en fonction de vos besoins, vous pouvez consulter notre guide détaillé sur le prix d'un équipement de fraisage CNC.

Fraisage CNC vs impression 3D

Pour comprendre à quel point le fraisage CNC se comporte bien par rapport à d'autres alternatives, comparons en détail le fraisage CNC par rapport à son concurrent le plus proche, l'impression 3D.

Bases

Tout d'abord, le principe de base du fraisage CNC et de l'impression 3D est totalement opposé. L'impression 3D est un procédé de fabrication additive. Cela signifie que cela fonctionne pour créer une pièce en ajoutant du matériau couche par couche, généralement en faisant fondre le fil de matériau.

D'autre part, le processus d'usinage CNC est un processus de fabrication soustractif. Cela signifie qu'il commence par un bloc de matériau et crée la pièce requise en retirant de la matière de ce bloc.

Polyvalence

Étant donné que l'impression 3D fonctionne en faisant fondre le fil de matériau et en l'utilisant pour fabriquer les pièces, elle ne fonctionne que pour des types spéciaux de matériaux polymères capables de résister au processus. D'autre part, le fraisage CNC est un processus très polyvalent et peut être appliqué à une large gamme de matériaux.

Facilité d'utilisation

La machine CNC et l'impression 3D nécessitent un logiciel pour créer la conception initiale de la machine. Cependant, la fabrication CNC nécessite de choisir entre différents outils et la configuration de ces outils, ainsi que différents paramètres de position.

L'impression 3D n'a pas d'exigences de configuration étendues. Par conséquent, l'impression 3D est considérée comme un processus plus simple alors que le fraisage nécessite un opérateur qualifié.

Précision

La précision relative du fraisage par rapport à l'impression 3D peut varier en fonction du modèle de chacun que vous choisissez. La plupart des fraiseuses CNC ont généralement une précision supérieure à celle de l'impression 3D. Cependant, de nombreuses formes et géométries ne peuvent être créées qu'avec l'impression 3D.

Coût

Que le fraisage ou l'impression 3D soit moins cher dépendra de ce que vous attendez de la machine. Pour les besoins à grande échelle, le fraisage est l'option la moins chère. Cependant, pour les prototypes et les besoins à petite échelle, l'impression 3D a tendance à être plus efficace en termes de coût.

Comment choisir les services de fraisage CNC ?

Le fraisage CNC peut être incroyablement utile pour une grande variété de projets. Néanmoins, pour profiter des avantages énumérés ci-dessus, vous devez prendre le temps de trouver une entreprise fiable avec qui travailler.

Il existe en fait un large éventail d'opérations d'usinage CNC proposées par des entreprises du monde entier, vous devez donc avoir au moins une compréhension de base de ce dont vous avez besoin avant de contacter des candidats potentiels.

D'une part, vous devriez avoir au moins quelques idées sur les types de pièces que vous souhaitez fabriquer ou sur les types d'outils dont vous auriez besoin. Si vous ne le faites pas, vous aurez plus de mal à réduire la liste des entreprises qui seraient en mesure de vous fournir les services de fraisage CNC nécessaires.

Vous pouvez également vous adresser à une entreprise réputée qui possède une vaste expérience et propose une gamme de services, car elle pourrait vous aider à déterminer le meilleur plan d'action dans votre situation.

Étant donné que la technologie et l'expertise requises dans les projets de fraisage CNC sont élevées, il est impératif de rechercher des entreprises ayant l'expérience nécessaire, ainsi qu'une solide réputation.

Parcourez les témoignages et les critiques des clients précédents et examinez les types d'expériences qu'ils ont eues avec l'entreprise, ainsi que les problèmes qu'ils ont pu résoudre.

Une fois que vous avez réduit la liste des choix à environ cinq entreprises, contactez-les et posez-leur des questions sur leur approche, leurs suggestions pour votre projet, le prix de son exécution et tout ce qui, selon vous, pourrait être pertinent.

De nombreuses entreprises proposent des services de fraisage à commande numérique par ordinateur, mais s'il est important de trouver un prix raisonnable, cela ne doit pas se faire au détriment d'une qualité inférieure.

Conclusion

Le fraisage à commande numérique par ordinateur est l'un des meilleurs cadeaux que la technologie moderne nous ait offerts. Il nous offre des cadences de production sans précédent, une plus grande précision, des finitions de meilleure qualité et la possibilité de travailler avec tous les matériaux.

Si vous avez besoin de tout type d'opérations d'usinage CNC pour votre prochain projet, vous pouvez entrer en contact avec 3ERP. Il fournit des services d'usinage et de fabrication fiables avec des taux de livraison rapides et les coûts les plus bas.


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