Usinage CNC de grandes pièces : stratégies pour surmonter les contraintes de taille

Les machines CNC sont un outil merveilleux pour produire une large gamme de produits, mais elles ont leurs limitations de taille particulières. L'atelier standard ou le prosumer n'aura pas tendance à avoir une machine trop grande car un tel dispositif peut être impraticable pour de nombreux scénarios. La question se pose : comment peuvent-ils usiner de grandes pièces ? Plus spécifiquement, comment peuvent-ils procéder à l'usinage CNC de pièces trop grandes pour tenir dans la machine ? Une telle entreprise est encore tout à fait possible mais nécessite un peu plus de savoir-faire en usinage et une planification supplémentaire. Cet article explorera certains des choses à faire et à ne pas faire de l'usinage de grandes pièces.

Considérations pour l'usinage de grandes pièces

Lors de l'usinage de pièces trop grandes pour votre machine standard, il y a certains problèmes de planification qu'il faut considérer. Le premier est que vous devez bien réfléchir à la façon dont la pièce va être traitée en plusieurs configurations et passages différents. Les grandes pièces doivent être usinées en plusieurs configurations où chaque configuration donne accès à une partie de la pièce et traite un segment différent. Lors de l'alignement de chaque configuration, les outils de machine et la pièce doivent se conformer de telle sorte que la précision des caractéristiques usinées dans différentes configurations les unes par rapport aux autres correspondent en qualité.

L'autre limitation majeure qui accompagne une telle tâche est la taille globale. Si elle est trop grande pour votre enceinte, elle doit être faite en sections. De même, de nombreuses machines ont une limite de poids, qui inclut la pièce et tous les montages et la hauteur peut être un facteur décisif. Si la pièce est lourde ou trop haute pour passer sous la machine, cela peut ne pas valoir la peine d'être fait du tout.

Un autre problème peut souvent être qu'il y a très peu d'outils de machine dédiés au développement de grandes pièces. Comme la plupart des machines sont dédiées aux petites séries, de nombreux fabricants ont joué sur ce marché au détriment de tout outil se spécialisant dans les grandes pièces. Même avec de grandes machines, cela peut être le cas, avec de nombreux ateliers nécessitant la présence d'un opérateur pour finir la pièce manuellement (ce qui peut être lent et laborieux).

Il y a aussi des problèmes de précision qui peuvent survenir lorsqu'on fait les choses en plusieurs configurations. Cela nécessitera beaucoup de diligence et d'attention aux détails. Les grandes pièces créent aussi un autre problème où elles produisent des quantités intenses de chaleur. Les utilisateurs peuvent devoir compenser cette chaleur dans leurs pré-calculs.

Considérations en phase de conception

Parfois, l'usinage d'une grande pièce peut être simplifié immensément en la divisant simplement en segments plus petits qui peuvent être assemblés plus tard. Si votre client le permet, c'est fortement recommandé. Inutile de dire que cela élimine beaucoup des maux de tête discutés dans cet article, et peut même aboutir à des pièces inédites.

Il est aussi sage de choisir la bonne machine et le bon type de modèle pour votre travail. Si vous n'avez considéré qu'un tour, gardez à l'esprit que certaines pièces sont mieux avec une fraiseuse, par exemple. Les fraiseuses 4 axes peuvent produire un travail étonnamment similaire à un tour avec un angle et une configuration différents qui offrent différentes possibilités. Cela peut être fastidieux à décider, cependant certains logiciels CAO peuvent faire les calculs et décider lequel serait le meilleur à utiliser dans quel scénario donné. Tout est question de planification.

Préparations

Il y a quelques choses à régler au préalable (littérales et figuratives). Il peut être préférable d'ouvrir les fenêtres sur les côtés de votre enceinte pour que les pièces puissent dépasser ou même d'enlever l'enceinte pour usiner de grandes pièces. Dans certains cas, vous pourriez même devoir enlever l'outil, le changer pour donner à votre machine un peu plus de place pour qu'une pièce marginale puisse entrer.

Les collisions, comme toujours, vont être un problème majeur et elles ne font qu'empirer avec des pièces plus grandes. Vérifiez très soigneusement qu'aucune collision ne se produira avant de laisser le programme faire son travail. Cela peut aussi aider d'avoir un modèle solide complet de votre machine et de l'intérieur de l'enceinte pour faciliter la vérification des possibilités de collision via la CAO.

Puisque les pièces plus grandes apportent aussi généralement un niveau de poids plus élevé, il est préférable de s'en occuper. Cela nécessite généralement le besoin de supports de poids. Assurez-vous que tout poids de pièce qui n'est pas sur la table est bien soutenu avec des béquilles de quelque sorte. Dans certains cas, vous pourriez avoir besoin de rouleaux pour que la machine puisse se déplacer librement aussi. Enfin, assurez-vous d'avoir l'équipement approprié pour aider à charger et décharger des pièces trop lourdes pour être portées manuellement.

Vous pouvez aussi préparer la pièce avec une machine différente. Les routeurs CNC ont de grandes enveloppes de travail, leur permettant de gérer des pièces beaucoup plus grandes que la fraiseuse ne le peut. Cependant, ils ne sont pas idéaux pour traiter la pièce entière car ils ont une variété de problèmes. Les routeurs peuvent aussi fournir des solutions inédites qui améliorent la précision pour vos machines. Mettre des alésages de contre-dépouille qui peuvent agir comme référence pour votre fraiseuse est un excellent exemple.

Considérer les géométries de la pièce

Aligner la pièce de manière droite est une pratique standard, mais l'usinage de grandes pièces demande un peu plus d'ingéniosité. Sur tout rectangle, la diagonale entre deux coins est plus longue que n'importe quel bord, donc il peut être préférable d'essayer de mettre la pièce à un angle qui n'aligne pas les bords droits tout en alignant correctement les caractéristiques de la pièce avec la trajectoire de déplacement de votre machine. Cela peut ainsi mieux s'adapter à l'espace disponible et économiser l'enveloppe de travail.

En parlant de pièces rectangulaires : il peut être préférable de les faire glisser dans certains cas comme quand des trous doivent être faits sur toute leur longueur. Une façon de rationaliser ce processus est d'utiliser quelques goupilles rondes installées sur les rainures en T de votre table comme butées pour que la pièce glisse contre. Mettez-les en parallèle à l'axe X de la machine, en vous assurant que la pièce a un bord vrai sur toute sa longueur. Cela aidera à maintenir l'équerrage.

Les pièces rondes, d'autre part, devraient être tournées plutôt que glissées. Cela permet à la machine d'accéder à chaque caractéristique dans l'enveloppe de travail de la machine. Chaque fois que la pièce est tournée, il doit y avoir un certain chevauchement avec la configuration précédente pour que les caractéristiques puissent être indiquées pour orienter la machine par rapport à la pièce. Vous devriez monter quelques butées rondes sur la table qui formeront une tangente au cercle. Vous pouvez les monter à l'intérieur ou à l'extérieur, selon ce qui est plus pratique. Elles garantiront que lorsque la pièce ronde tourne, le centre reste en place.

Vous pouvez aussi étendre vos axes Y et X en glissant et tournant la pièce pour compenser. Vous pouvez couper les différents coins un par un et ensuite tourner la pièce vers un autre côté. Cela peut être rendu beaucoup plus facile avec l'utilisation de goupilles de positionnement qui vont directement dans la rainure en T.

Astuces d'outils

Certains outils comme les têtes à angle droit peuvent retourner les pièces vers une orientation qui sauve la mise. De même, les grandes fraises à voler peuvent étendre la portée de votre fraiseuse, particulièrement pour atteindre ces bords plus difficiles d'accès. Cela ne l'étendra peut-être pas de beaucoup, mais quand vous usinez une grande pièce, chaque petit bout de portée aide.