Usinage de précision CNC :tout ce que vous devez savoir

Vous êtes-vous déjà demandé comment les machinistes fabriquent ces lourds outils et pièces de moteur en aluminium ? Ils ne les ont certainement pas fabriqués à la main ni coulés dans un four. Ils fabriquent ces pièces à partir d'un processus appelé usinage de précision CNC.

Pour ceux qui sont nouveaux dans le monde de la fabrication, l'usinage de précision CNC est un processus de fabrication qui fait appel à l'utilisation de programmes informatiques pour créer n'importe quel produit selon des spécifications exactes. Cet article va donc définir le procédé, les différents équipements utilisés, ses applications, les différentes programmations et traitements impliqués. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce processus de fabrication, vous devriez lire jusqu'à la fin.

Qu'est-ce que l'usinage de précision CNC ?

Si la question « Qu'est-ce que l'usinage de précision ? » persiste encore dans votre esprit, voici la réponse. Comme son nom l'indique, l'usinage de précision CNC consiste à façonner la matière première en un produit fini en supprimant les excédents désignés par un plan de conception assistée par ordinateur (CAO) ou de fabrication assistée par ordinateur (CAM). De plus, les machinistes utilisent ce procédé dans différents processus de fabrication et sur différents matériaux.

Avant de fabriquer un produit par usinage CNC de précision, il est nécessaire d'utiliser des programmes de CAO ou de FAO pour créer le plan du produit. C'est-à-dire que ces programmes créent des contours 3D très détaillés qu'un processus d'usinage précis doit suivre pour reproduire le produit avec succès.

Des jouets aux appareils médicaux, en passant par les automobiles ou les navettes spatiales, tout produit comportant des pièces nécessite un usinage de précision. À l'aide d'un équipement de commande numérique par ordinateur (CNC), le processus utilise des actions telles que la coupe, le fraisage, le tournage et l'usinage par décharge électrique pour obtenir le produit final.

Bien que le processus nécessite la surveillance d'un machiniste qualifié, une machine effectue la majeure partie du travail automatiquement. Le logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) crée la conception, le logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) la traduit ensuite en instructions de fabrication pour la machine. Un dernier logiciel de post-processeur code l'instruction en informations que la machine peut comprendre. Les machinistes chargent ensuite l'instruction dans l'équipement CNC pour démarrer le processus de fabrication.

Tolérance de l'usinage de précision

Bien que les outils d'usinage CNC de précision soient très précis, ces machines ne peuvent pas reproduire avec précision les dimensions des produits telles qu'elles sont dans le plan CAO. Par conséquent, les machinistes utilisent des tolérances.

La tolérance est la quantité d'écart dans la dimension d'une pièce qui est acceptable selon les normes conventionnelles. Un synonyme pour cela est la précision dimensionnelle. Il n'y a pas de tolérance standard pour tous les processus d'usinage CNC de précision. La rigueur de la tolérance dépend du procédé de fabrication. Le nombre de décimales d'une valeur de tolérance indique la rigueur de la mesure.

Il existe différents types de systèmes de mesure de tolérance. Par exemple :

• Mesure de tolérance unilatérale :dans ce type de mesure de tolérance, l'écart n'est autorisé que d'un côté de la valeur nominale. Cela signifie que si la valeur nominale d'un arbre à monter dans un roulement est de 20 mm, un arbre plus grand que cela ne rentrerait pas. Par conséquent, les machinistes n'autorisent l'écart pour un tel arbre que du côté le plus petit.
• Limiter les tolérances :lorsque la valeur de tolérance est placée dans une plage. Par exemple, si la valeur nominale de l'arbre est de 15 mm et que la tolérance est de 15 à 15,5 mm, cela représente une tolérance limite.
• Tolérances bilatérales :ce type de tolérance permet une déviation des deux côtés de la valeur nominale. Il est généralement exprimé sous la forme d'une valeur +/-. Pour clarifier, si une pièce a une mesure de 25 mm avec une tolérance de +/- 0,05 mm, cela signifie que la valeur peut être comprise entre 24,95 mm et 25,05 mm.

Il est très important de savoir quand choisir des tolérances plus strictes pour la fabrication de vos pièces. Bien qu'il ne soit pas nécessaire que la pièce entière ait des tolérances serrées, les pièces structurelles importantes, telles que celles qui s'intègrent dans d'autres composants, ne nécessitent que peu d'écart par rapport à la valeur nominale, car une imprécision pourrait gravement affecter l'intégrité de la pièce.

Les tolérances sont importantes dans les processus d'usinage précis car elles contribuent à réduire les coûts de production et les délais d'exécution. Aussi importants soient-ils, ils nécessitent beaucoup de compétence et de patience pour bien faire les choses. La tolérance standard des machines CNC est de 0,005 pouces. Chez RapidDirect, nos machines CNC 5 axes peuvent atteindre une tolérance jusqu'à 0,002". Nous offrons une gamme de tolérances pour répondre aux besoins de nos clients. Nos tolérances standard pour l'usinage CNC des métaux sont conformes à la norme DIN-2768-1-fine, tandis que pour les plastiques, elles sont conformes à la norme DIN-2768-1-moyenne.

Types d'équipements d'usinage CNC de précision

En raison des différents processus impliqués dans l'usinage de précision CNC, il nécessite différents équipements pour le faire fonctionner. Dans certains cas, ces outils sont placés sur une seule machine, et le machiniste n'a qu'à démarrer et arrêter le processus.

Dans d'autres situations, les outils doivent être placés sur des machines différentes et le machiniste devra déplacer la pièce/la matière première d'une machine à l'autre. Par exemple, les machines utilisées dans l'usinage de précision CNC comprennent :

Équipement de fraisage CNC

Le fraisage est le processus d'usinage précis qui consiste à utiliser des fraises rotatives pour éliminer l'excès de matière d'une pièce. Il s'agit de plusieurs types de moulins. Des exemples de telles fraises comprennent les fraises en bout, les fraises à chanfrein et les fraises hélicoïdales. Les fraiseuses à commande numérique comprennent également des fraiseuses manuelles, des fraiseuses simples, des fraiseuses universelles et des fraiseuses universelles. Ces machines ont une orientation horizontale ou verticale.

Équipement de tournage CNC

Le tournage est un processus d'usinage CNC de précision qui consiste à faire tourner la pièce à usiner à côté d'un outil de coupe rotatif à un seul point. Les outils les plus populaires utilisés pour les processus de tournage sont les tours, tels que les tours à tourelle, les tours à moteur et les tours à moteur. Les autres équipements de tournage comprennent le tournage droit, le tournage conique, les rainures externes et les filetages.

Équipement de forage CNC :

Le perçage est un processus d'usinage précis qui utilise des forets multipoints rotatifs pour créer des trous cylindriques dans les matières premières/pièces. De plus, la conception des forets permet aux copeaux de la pièce de tomber, ce qui permet de garder les trous percés propres.

Des exemples de forets courants utilisés dans les processus d'usinage CNC comprennent les forets à pointer (pour faire des trous peu profonds ou pilotes), les forets à picorer (pour réduire le nombre de copeaux sur la pièce), les forets à vis (pour produire des trous sans trou pilote), et alésoirs de serrage (pour agrandir les trous précédemment produits). Il existe également des perceuses à colonne, qui sont des forets conçus pour une tâche de forage particulière.

Équipement minier à décharge électrique CNC

L'extraction par décharge électrique est un processus d'usinage précis qui utilise des décharges électriques (étincelles) pour obtenir le produit fini.

Le montage est composé de l'électrode outil (outil) et de l'électrode pièce (pièce) séparées par un fluide diélectrique et soumises à une tension électrique. Le processus est également connu sous le nom d'usinage par étincelage, d'électroérosion, de brûlage, d'enfonçage ou d'érosion par fil.

Applications d'usinage de précision CNC

L'usinage de précision gagne progressivement du terrain dans le monde de la fabrication en raison de ses multiples utilisations, de son coût et de ses processus rapides. Le processus d'usinage précis est utilisé dans des industries telles que :

Industrie médicale

La médecine évolue rapidement avec le besoin de nouveaux équipements. Outre la production de nouveaux équipements, ils ont également besoin de gros volumes d'équipements existants. L'usinage CNC de précision est responsable de la fabrication de cet équipement. Par exemple, les orthèses, les enceintes sécurisées, les implants, les appareils d'IRM, les équipements de recherche, etc.

Industrie automobile

Les constructeurs automobiles proposant de nouvelles innovations à ajouter à leurs dernières itérations de voitures, ils doivent développer des prototypes de ces pièces avant de les ajouter à la chaîne de fabrication. L'usinage de précision CNC est responsable du développement de ces prototypes selon des spécifications précises. La technologie fabrique également des pièces pour d'autres moyens de transport comme les navires de transport, les camions de transport et bien d'autres.

Industrie aérospatiale

Allant des avions de transport aux navettes spatiales, les véhicules aérospatiaux nécessitent des engins très précis car une seule erreur peut entraîner de graves dommages sur les différents véhicules aéronautiques. Le processus d'usinage de précision CNC est responsable de la fabrication de nombreux composants dans cette industrie, tels que les ports de train d'atterrissage, les bagues, les collecteurs, les profils aérodynamiques, etc.

Industrie militaire et de défense

Le CNC n'a jamais été aussi pertinent, avec différentes nations ayant des conceptions différentes pour de nouvelles munitions et systèmes de défense. Le processus d'usinage précis est chargé de donner vie à toutes ces conceptions en utilisant divers matériaux et procédés. Des exemples d'appareils fabriqués pour cette industrie comprennent des pièces d'avion, des composants de transport, des composants de communication, des munitions, etc.

Avantages de l'usinage CNC de haute précision

L'utilisation de ces machines très précises pour votre processus de fabrication offrirait certainement une foule d'avantages. Quelques-uns sont :

Réduction des coûts de production

En termes de prix, l'usinage CNC est la voie à suivre, surtout si vous cherchez à fabriquer quelques pièces à une centaine. Le processus nécessite un coût initial inférieur à celui du moulage par injection (en raison des dépenses de création du moule).

Vitesse accrue

Les machines CNC offrent un taux de vitesse plus élevé par rapport au moulage par injection. Contrairement au moulage par injection, qui peut prendre des mois pour fabriquer le moule et s'assurer que les pièces respectent les tolérances, l'usinage CNC peut produire des pièces en quelques semaines.

Permet un prototypage rapide et rentable

Avec les services d'usinage CNC, votre production de prototypes est encore plus efficace. En effet, la CNC peut fonctionner avec de nombreux matériaux rentables, vous n'avez donc pas à dépenser beaucoup pour des prototypes. Bien sûr, lorsque les prototypes sont fabriqués plus rapidement, l'ensemble du processus de production est encore plus rapide. Chez RapidDirect, nous livrons des prototypes conformes aux exigences de fabrication et aux normes de qualité.

Comment effectuer un usinage de précision

Matériaux

L'usinage CNC de précision peut fonctionner sur une grande variété de matériaux. Chez RapidDirect, nous vous fournissons une certification matérielle (SGS, RoHS, etc.) si vous en faites la demande. Voici quelques exemples de métaux et de plastiques pour lesquels nous proposons une certification :

Métaux

1. Aluminium (aluminium 6061, aluminium 6061-T651, aluminium 606, etc.)
2. Acier inoxydable (201, 301, 303, 304, 316, etc.)
3. Acier (1008, 1018, 1020, etc.)
4. Laiton (280, 260, 2680, etc.)
5. Cuivre
6. Bronze
7. Titane

Plastiques

1. ABS
2. PC
3. PMMA
4. POM
5. AP

Ci-dessus ne sont que les matériaux les plus courants dans l'usinage CNC de précision. RapidDirect fournit des centaines de matériaux pour vos besoins de prototypage et de production personnalisés. Pour consulter la liste complète de nos matériaux, téléchargez votre conception pour obtenir un devis instantané en quelques minutes et démarrez votre projet dès aujourd'hui !

Programmation

Avant que le processus d'usinage précis puisse commencer, les machines doivent être programmées pour que le processus se déroule sans heurts et sans aucune erreur. Pour cela, voici la marche à suivre :

Une fois que le logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) a créé le plan vectoriel 2D ou solide 3D pour le produit à fabriquer, il est exporté vers un format de fichier compatible CNC comme STEP ou IGES.

Le logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) génère ensuite le code de programmation numérique qui contrôlera l'outillage et produira la pièce conçue sur mesure.

Il existe deux codes de programmation principaux :le code G et le code M. Le code G est plus populaire et est connu sous le nom de code géométrique. Il indique à la machine quand, où et comment la machine se déplace. Le code M est le code de fonction divers qui contrôle les fonctions auxiliaires de la machine.

Traitement

Après avoir programmé la machine, l'étape suivante consiste à commencer à traiter la matière première pour l'adapter aux spécifications exactes du produit fini. Selon le produit, plusieurs processus sont utilisés pour obtenir le produit final. Les exemples incluent :

un. Fraisage CNC

b. Tournage CNC

c. Perçage CNC

Finition de surface

Cela implique de plaquer la surface du produit fini avec différents matériaux pour le renforcer et l'embellir davantage. Chez RapidDirect, nous utilisons différents types de techniques de finition telles que l'anodisation, le grenaillage, la galvanoplastie, le revêtement en poudre, etc.

RapidDirect :l'entreprise d'usinage CNC de précision que vous recherchiez

L'usinage de précision CNC est sans doute le moyen le plus efficace de fabriquer vos pièces sur mesure. En plus de vous faire économiser des coûts, cela prend très peu de temps et laisse peu de place aux erreurs. Intégrez ce processus de fabrication dans votre production dès aujourd'hui !

Chez RapidDirect, nous donnons vie à vos plans CAO de la meilleure façon que vous puissiez espérer. Nous garantissons de solides capacités de fabrication grâce à notre large éventail d'expérience et d'approche en ingénierie. Nos machines CNC 3, 4, 5 axes et une large gamme d'auxiliaires nous permettent de concevoir vos conceptions CNC, qu'il s'agisse de prototypes personnalisés aussi petits qu'un ou de la fabrication de pièces nécessitant plusieurs mois de production.

Notre support technique pour nos clients est inégalé. Nous proposons des services tels que l'expédition du produit en deux ensembles si vous le souhaitez. Le premier ensemble serait expédié pour obtenir votre vérification avant d'entrer en pleine production. Une fois la production terminée, nous vous donnons la bonne assurance que votre produit s'adaptera et fonctionnera exactement comme prévu en l'expédiant avec les dimensions de la pièce. Nous fournissons également une certification des matériaux avec tous nos produits, ce qui vous permet de connaître les caractéristiques des matériaux.

Fournir des pièces de haute qualité

En dehors de toutes ces fonctionnalités, nos prix se démarquent également du lot. Avec un prix inférieur de 30 % à la moyenne que vous trouverez partout, nous vous aidons à réduire les coûts de production chez RapidDirect. Comme indiqué dans nos normes QMS certifiées ISO 9001:2015, nous vous fournissons des pièces finies de la plus haute qualité fabriquées avec les dernières avancées de la technologie CNC.

Chez RapidDirect, vous n'avez pas à attendre longtemps pour obtenir votre devis. Une fois que vous avez téléchargé votre fichier CAO sur notre site Web, vous obtenez le devis en ligne qui vous fournit un véritable design en une minute. Cela nous évite tous les allers-retours d'e-mails. Vous profitez également de la fonction Design for Manufacturing, qui indique si votre conception est idéale pour la fabrication ou non.

Téléchargez vos fichiers de conception et démarrez votre projet dès aujourd'hui !

FAQ

Qu'est-ce que l'usinage de précision CNC ?

L'usinage de précision CNC consiste simplement à façonner une matière première/pièce pour répondre à des dimensions spécifiques et exactes. Cela implique l'utilisation de plans réalisés à partir de conceptions CAO et FAO.

Combien coûte une fraiseuse CNC ?

Le coût d'une fraiseuse CNC dépend de la taille et de la gamme d'opérations qu'elle peut exécuter. Ses prix varient d'environ 50 000 $ à 170 000 $.

Comment savoir si ma machine CNC est précise ?

L'expression utilisée pour quantifier la précision d'une machine CNC est «précision de position». Elle est calculée en programmant la machine pour qu'elle se déplace vers une valeur particulière et son écart par rapport à ces valeurs programmées est enregistré. Après plusieurs lectures, la valeur statistique moyenne des écarts est calculée et c'est la précision de position de la machine. 0,02 mm est la valeur moyenne pour la plupart des machines CNC. Si votre valeur ne se situe pas dans cette plage, votre machine n'est probablement pas précise.