Usinage de précision CNC :un guide détaillé pour connaître son processus, ses avantages et ses applications

De nombreuses industries dans le monde d'aujourd'hui s'appuient désormais sur l'usinage de précision CNC pour développer des pièces personnalisées de haute qualité qui répondent à des exigences détaillées. La précision est essentielle pour diverses applications, les pièces devant répondre à des exigences de tolérance strictes.

L'usinage CNC de précision implique l'utilisation de programmes informatiques pour produire des pièces qui répondent aux spécifications exactes. Il intègre diverses techniques et matériaux. Par conséquent, une compréhension détaillée du concept est nécessaire pour vous aider à tirer le meilleur parti de votre projet.

Ce guide traite du processus d'usinage de précision, des différentes machines-outils utilisées, de ses avantages et de ses applications. Si vous cherchez à obtenir des pièces usinées de précision personnalisées, lisez cet article jusqu'à la fin.

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

L'usinage de précision CNC fait référence au processus de création de composants en découpant et en façonnant des matières premières. Les plans de conception assistée par ordinateur (CAO) et de fabrication assistée par ordinateur (FAO) aident à désigner le processus de coupe approprié. Ces programmes sont cruciaux dans la phase de conception car ils contiennent souvent des contours 3D détaillés qui garantissent une création de pièce réussie.

L'usinage de haute précision est désormais un aspect crucial de l'industrie manufacturière. Il nécessite la collaboration de concepteurs professionnels et d'ingénieurs experts. Les concepteurs sont responsables de la création et de la traduction de la conception en instructions de fabrication. Le machiniste envoie ensuite l'instruction codée finale à l'équipement CNC en langage machine pour que le processus de fabrication démarre.

De plus, plusieurs composants nécessitent un usinage de précision, notamment des pièces automobiles, des dispositifs médicaux, des composants électriques, etc. L'utilisation de machines-outils avancées dans le processus d'usinage de précision aidera à créer des pièces complexes avec des géométries complexes. Les machines CNC typiques ont des normes de tolérance de +/- 0,005 pouce. Cependant, l'usinage de précision CNC peut atteindre des tolérances de +/-0,002 pouces à +/-0,0002 pouces.

Types courants de machines-outils CNC de précision

Le processus d'usinage de précision intègre de nombreuses techniques pour livrer des pièces de qualité. Chacune de ces techniques utilise un équipement d'usinage différent pour des résultats de qualité. Certains processus impliquent une seule machine CNC, tandis que d'autres impliquent plusieurs machines.

Certaines des machines utilisées pour un cycle d'usinage de précision CNC efficace incluent :

1. Fraiseuses CNC

Ceux-ci sont caractérisés en fonction de leur capacité à remodeler des matières premières fixes à l'aide d'un outil de coupe rotatif. Ces machines permettent de produire diverses formes, principalement des éléments surfacés et des éléments fraisés périphériques.

Les caractéristiques surfacées comprennent des surfaces planes et des cavités peu profondes, tandis que les caractéristiques périphériques fraisées sont des cavités plus profondes comme des filets et des fentes. Les fraiseuses CNC de précision permettent de créer principalement des composants de forme carrée et rectangulaire avec diverses caractéristiques.

2. Tours et tours CNC

Contrairement aux fraiseuses, celles-ci peuvent tourner (ou faire tourner) les matières premières tandis que les outils de coupe restent immobiles pendant l'opération. Dans ce cas, les outils de coupe sont en mouvements linéaires le long de la barre de retournement. Ainsi, ils sont capables d'enlever des matériaux autour de cette circonférence afin d'obtenir le diamètre et la fonctionnalité souhaités.

Les tours suisses CNC sont des types de tours CNC. Ces machines font tourner les pièces et les glissent axialement dans l'outil d'usinage à travers des douilles de guidage. Avec les tours suisses CNC, vous pouvez être sûr d'un meilleur support de la pièce car l'équipement façonne la pièce. Cela se traduit par des composants avec des tolérances plus strictes.

Les tours CNC créent des caractéristiques externes et internes sur les composants. Ces caractéristiques comprennent des alésages, des trous alésés et percés, des broches, des cônes et des filetages, des taraudages et des fentes. Ainsi, les composants que vous pouvez obtenir sur ces machines sont des boulons, des vis, des clapets, des arbres, etc.

3. Perceuses CNC

Le perçage est un processus d'usinage de précision qui utilise des forets rotatifs pour produire des trous cylindriques dans les matériaux. Ces forets sont des équipements multipoints qui éloignent les copeaux des pièces, garantissant un usinage avancé des trous.

Voici des exemples courants de forets pour l'usinage CNC de précision :

• Exercices de repérage. Ils aident à créer des trous peu profonds ou pilotes.
• Perceuses à colonne. Celles-ci sont importantes pour les tâches de forage personnalisées.
• Perceuses à vis. Ils produisent des trous sans avant-trou initial.
• Alésoirs de serrage. Ils aident à agrandir les trous précédemment créés.
• Perceuses à picorer. Ils réduisent le nombre de copeaux créés à partir des pièces.

4. Machines d'électroérosion (EDM)

L'usinage par décharge électrique (EDM) consiste à utiliser des étincelles électriques contrôlées pour façonner les matériaux dans les formes souhaitées. De nombreux machinistes l'appellent également érosion par étincelles, usinage par étincelles, enfonçage ou brûlage au fil. Au cours de ce processus, le technicien place le composant sous un fil d'électrode.

La machine programmée émet alors des décharges électriques à partir de ce fil, produisant une chaleur intense. La chaleur fait fondre le matériau et est rincé avec un fluide électrolytique pour donner la caractéristique ou la forme souhaitée.

De plus, l'EDM crée des fentes précises, des micro-trous, des caractéristiques angulaires ou coniques et plusieurs autres caractéristiques complexes sur les pièces. C'est le procédé idéal pour les métaux durs normalement difficiles à usiner.

5. Machines de découpe plasma CNC

Ces outils aident à couper les matériaux à l'aide d'une torche à plasma haute puissance contrôlée par ordinateur. Ces torches à plasma peuvent atteindre des températures supérieures à 50 000 degrés Fahrenheit. En conséquence, ils peuvent facilement faire fondre des pièces et créer des coupes dans le matériau.

Les matériaux utilisés avec les machines de découpe au plasma doivent être électriquement conducteurs. Des exemples de tels matériaux incluent l'acier, l'aluminium, l'acier inoxydable, le cuivre et le laiton.

6. Rectifieuses de précision CNC

Vous aurez besoin de meuleuses de précision si vous avez besoin d'un usinage de précision CNC qui répond aux exigences de rugosité de surface lisse. Ces meuleuses sont essentielles pour créer des pièces d'une précision exceptionnelle. Généralement, les tours CNC et les fraiseuses CNC créent souvent des surfaces rugueuses en premier. Ensuite, les meuleuses sont nécessaires pour la finition de surface finale.

Matériaux utilisés pour l'usinage de précision CNC

Le processus d'usinage de précision peut fonctionner sur une vaste gamme de matériaux. Ces matériaux d'usinage CNC sont généralement classés sous :

Métaux

L'usinage CNC de précision fonctionne bien pour plusieurs métaux, quelle que soit leur dureté ou leur résistance. Ce procédé utilise des technologies de pointe qui assurent l'usinage efficace de ces métaux.

Les métaux courants pour l'usinage de précision CNC sont :

• Aluminium
• Acier
• Acier inoxydable
• Cuivre
• Laiton
• Bronze
• Titane

Plastiques

L'usinage de précision CNC peut fonctionner avec des matières plastiques de base ou d'ingénierie. Le processus donne des produits de qualité à des prix compétitifs, quel que soit votre choix de plastique.

Certaines des matières premières d'usinage CNC en plastique sont :

• Acrylonitrile butadiène styrène (ABS)
• Polycarbonate (PC)
• Poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA)
• Polyoxyméthylène (POM)
• Polyamide (PA)

Nous avons mis en évidence les matériaux d'usinage CNC de précision les plus courants. Cependant, WayKen propose une liste complète et la plus complète de matériaux pour les besoins d'usinage de précision personnalisés.

Avantages de l'usinage de haute précision

La précision et la répétabilité sont des exigences cruciales lorsqu'il s'agit d'un usinage rentable et de haute qualité. En général, l'usinage de précision CNC excelle à plusieurs égards pour aider à répondre aux exigences de performance et de qualité. Certains des avantages de ce processus incluent :

1. Technologie d'usinage de haut niveau

L'équipement d'usinage CNC de précision est une technologie de pointe qui reste fidèle aux normes de l'industrie 4.0. Il élimine les besoins de main-d'œuvre excessifs et fait fonctionner de la machinerie lourde.

Quelle que soit la machine-outil à commande numérique utilisée, les programmes informatiques permettent aujourd'hui l'automatisation de la plupart des opérations. Ce sont des "opérateurs en direct" qui manipulent les outils de coupe et façonnent différentes matières premières en produits finis souhaités.

2. Performances et fiabilité améliorées

Alors que certaines applications peuvent accepter des résultats d'usinage traditionnels, d'autres ont des exigences de tolérance strictes. Ces exigences exigent un usinage de haute précision.

De plus, la plupart des industries nécessitent souvent de nombreuses pièces identiques. Cela n'est possible qu'avec la répétabilité de l'usinage CNC de précision. Des processus de qualité sont toujours en place, avec des machines CNC appliquant des coupes similaires et maintenant une qualité égale sur toutes les pièces.

3. Vaste gamme d'applications

Les processus d'usinage de précision sont compatibles avec plusieurs matériaux, y compris les métaux et les plastiques de haute qualité. Cette flexibilité aide les entreprises de différentes tailles à être compétitives et à proposer des conceptions et des pièces personnalisées.

De plus, la réalisation répétée de tolérances techniques strictes peut aider à établir la confiance des clients. Plusieurs industries peuvent bénéficier de l'usinage CNC de précision, notamment l'automobile, la métallurgie, l'aérospatiale, la marine, l'agriculture, les biens de consommation, etc.

4. Qualité de pièce fiable

La qualité d'usinage de précision CNC est inégalée. Il élimine toute variation impliquée dans l'usinage conventionnel en raison de l'utilisation de la commande numérique par ordinateur.

Le processus peut durer plusieurs heures, ne nécessitant qu'une maintenance minimale et un logiciel avancé pour répondre aux besoins de conception. En conséquence, même les pièces les plus complexes peuvent être créées avec des processus avancés pour garantir la plus haute qualité qui dépasse les attentes des clients.

5. Temps de cycle réduits et coûts de main-d'œuvre réduits

L'usinage de précision CNC peut répondre à des exigences de production plus élevées grâce à ses capacités d'automatisation et de programmation d'usinage améliorées sans interruption de l'utilisation de la machine. Les machines de haute précision sont conçues pour être très précises et fournir des résultats reproductibles.

Cependant, l'usinage conventionnel nécessite une surveillance et des réglages manuels de l'outillage et des vitesses de fonctionnement. D'autre part, une machine CNC peut exécuter des programmes créés hors ligne. Un opérateur de machine peut changer de centre d'usinage et exécuter diverses productions. L'opérateur entretient les pièces de chargement et l'outillage et effectue l'ébavurage et le contrôle qualité hors ligne.

Ainsi, la structure nécessite très peu d'opérateurs pour le processus de surveillance, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre. De même, cela garantit une création plus rapide des composants, quelle que soit la quantité.

Applications de l'usinage de précision CNC

L'usinage CNC de précision est une technique bien connue dans diverses industries en raison d'une production plus rapide, d'une rentabilité, de multiples applications et d'une qualité de produit élevée. Ses avantages sont utiles dans ces industries.

1. Industrie automobile

L’industrie automobile est un espace révolutionné dans le monde d’aujourd’hui. De nouvelles pièces automobiles innovantes apparaissent chaque jour, avec des itérations de véhicules à jour. Les constructeurs automobiles préfèrent l'usinage de précision CNC pour développer des prototypes de qualité avant de passer à la production à grande échelle. Cela permet des tests de marché fonctionnels et des modifications de la conception si nécessaire.

2. Industrie médicale

Les équipements du secteur de la santé exigent le plus haut niveau de précision en raison de leurs spécifications de tolérance. Des outils tels que les orthèses, les boîtiers de sécurité, les implants, les correspondances IRM et bien d'autres ont souvent des tolérances strictes. Seul l'usinage CNC de précision peut aider à atteindre cet objectif.

3. Industrie aérospatiale

Comme pour les automobiles, les avions et autres véhicules aérospatiaux nécessitent également un haut niveau de précision. Toute erreur sur ces pièces peut mettre en danger la vie des personnes. Par conséquent, l'usinage de haute précision permet de créer des pièces pour cette industrie. Ces composants comprennent les orifices de train d'atterrissage, les bagues, les collecteurs, les profils aérodynamiques, etc.

4. Industrie électronique

L'industrie de l'électronique grand public connaît actuellement une importante réduction des effectifs, nécessitant des composants plus petits et plus puissants. Ces pièces sont conçues pour être compactes et légères. L'usinage de précision CNC peut répondre à ces exigences tout en maintenant des tolérances très serrées, même avec des productions à grand volume. Les machines CNC ont la capacité de produire des composants tels que des semi-conducteurs, des dissipateurs thermiques, des circuits imprimés et d'autres composants électroniques grand public.

5. Industrie militaire et de défense

Les systèmes de défense de divers pays ont maintenant de nouvelles conceptions de systèmes de défense, et l'usinage CNC de précision est le processus le plus pertinent pour donner vie à ces conceptions. Plusieurs composants peuvent être fabriqués avec divers matériaux et techniques disponibles, notamment des munitions, des composants de communication, des pièces de plan, etc.

Conclusion

L'usinage de précision CNC est une technique efficace pour fabriquer des pièces usinées de précision personnalisées. En plus de produire d'excellents composants, cela permet également de réduire les coûts et vous aide à mettre vos produits sur le marché plus rapidement. Par conséquent, un atelier d'usinage CNC de précision peut garantir de meilleures performances des pièces pour améliorer les résultats de votre entreprise.

Il est important de travailler avec un atelier d'usinage CNC fiable avec un service d'ingénierie interne si vous voulez obtenir le meilleur résultat. WayKen dispose d'une équipe de techniciens experts possédant une connaissance approfondie des techniques d'usinage de précision. Équipés de machines CNC à 3, 4 et 5 axes, nous sommes prêts à produire des pièces métalliques et plastiques de haute qualité et de conception complexe pour vous aider à rester compétitif dans votre secteur. Demandez un devis dès aujourd'hui pour bénéficier des meilleurs services d'usinage de précision.

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FAQ

Quelle est la précision d'une machine CNC ?

Les machines CNC peuvent fournir un degré de précision très élevé, vous aidant à répondre à des exigences de tolérance extrêmement strictes. Quelle que soit la complexité de vos pièces, l'usinage de précision CNC est la technique de choix.

Quelles sont les limites de tolérance pour l'usinage de précision CNC ?

La limite de tolérance standard pour l'usinage CNC est d'environ +/- 0,005 pouce (0,127 mm). D'autre part, l'usinage de précision peut atteindre +/-0,0002 pouces (0,00508 mm).

Quelle est la machine CNC la plus précise ?

Les machines CNC à 5 axes sont les fraiseuses CNC de précision les plus précises et les plus rapides disponibles. L'usinage CNC à 5 axes utilise les axes linéaires x, y et z, et ils peuvent tourner sur deux axes différents (A et B). Par conséquent, l'outil peut façonner des pièces dans n'importe quelle direction.