Guide d'usinage CNC :types de machines CNC, matériaux, avantages

L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) est une méthode de haute précision pour la fabrication de pièces personnalisées dérivées d'une variété de matériaux différents et dans des tolérances très serrées. La mise en œuvre d'une solution de production d'usinage CNC présente de nombreux avantages.

Comprendre l'usinage CNC

L'usinage CNC est considéré comme une technologie de fabrication soustractive, ce qui signifie que le produit final est formé en éliminant de manière sélective l'excès de matériau de la pièce. Chaque opération d'usinage CNC de bout en bout suit un processus de production similaire en quatre étapes.

Cesquatre phases de production sont :

• Conception de pièces

Les pièces produites par usinage CNC commencent généralement par des conceptions initiales à partir d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). Lors de la phase de conception, les ingénieurs réfléchissent soigneusement à tous les aspects du produit final souhaité, tels que les paramètres de performances optimales, les conditions de fonctionnement de la pièce finale et les niveaux de variation de tolérance acceptables.

• Conversion de conception

À la fin de la phase de conception initiale, le modèle CAO doit être converti en un programme CNC fonctionnel à l'aide d'un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Le logiciel de FAO est capable d'extraire les exigences géométriques du fichier d'origine du modèle CAO et de les traduire dans un langage de programmation compatible CNC, tel que le code G ou le code M, qui dictera les opérations mécaniques de la machine.

• Préparation de la machine CNC

Ensuite, l'opérateur de la machine CNC doit configurer à la fois la machine et le matériau cible conformément aux spécifications requises par le programme CNC. L'opérateur s'assurera que les bons outils de coupe ou de perçage sont correctement installés et sont appariés avec les mèches ou les fraises en bout appropriées. L'opérateur doit également mettre en place la pièce, généralement soit dans une pince fixe, soit fixée directement à la machine CNC.

• Exécuter des opérations programmées

Enfin, l'opérateur de la machine CNC exécute les processus mécaniques souhaités. Pendant le fonctionnement, le programme CNC contrôle avec précision les mouvements de l'outillage de la machine.

Types de machines CNC

Les types de machines CNC les plus courants sont ceux qui utilisent des outils de coupe pour éliminer l'excès de matière de la pièce. Bien qu'il existe des machines CNC qui utilisent des opérations de découpe au jet d'eau et d'usinage par décharge électrique (EDM), ce guide se concentrera sur les cinq catégories les plus courantes de la liste suivante, divisées en deux classifications de base : machines à 3 axes et multiaxes.

Machines CNC 3 axes

Les machines à 3 axes permettent aux outils de coupe de se déplacer le long de vecteurs tridimensionnels droits (haut et bas, gauche et droite, avant et arrière). Il existe deux types de machines CNC 3 axes :

• Fraiseuses CNC

Dans les opérations de fraisage CNC, la pièce reste immobile et un outil de coupe rotatif à grande vitesse descend sur la pièce pour éliminer l'excédent de matière. Ce type de machine est très utile pour former des formes géométriques de base.

Un guide sur le fraisage CNC :

• Machines de tournage CNC (tours) 

Dans les opérations de tournage CNC, l'outil de coupe reste immobile tandis que la pièce tourne à grande vitesse sur une broche. Le tournage CNC offre la possibilité de produire des pièces cylindriques rapidement et avec des tolérances serrées. Par exemple, Technox Machine and Manufacturing dispose de tours CNC qui peuvent produire des pièces avec des dimensions allant jusqu'à 152″ de diamètre et 240″ de longueur, tout en maintenant des tolérances serrées de ± 0,001″. Le gros inconvénient des opérations de tournage 3 axes est que seules les pièces cylindriques peuvent être fabriquées efficacement.

Cliquez ici pour en savoir plus sur les différences entre le fraisage et le tournage CNC.

Machines CNC multi-axes

Les machines CNC multi-axes sont similaires aux machines 3 axes, mais avec un degré de liberté plus élevé dans les mouvements mécaniques. Par exemple, les machines multi-axes peuvent utiliser des opérations de coupe en rotation et en diagonale. Il existe trois principaux types de machines CNC multi-axes :

• Fraiseuses CNC indexées 5 axes

Même si ce type de fraiseuse ne peut couper que le long de 3 axes linéaires pendant le fonctionnement, entre les opérations, l'opérateur a la possibilité de faire pivoter le banc et la tête d'outil pour la coupe suivante, ce qui permet d'augmenter les capacités de façonnage.

• Fraiseuses CNC 5 axes continus

Ce type de machine permet un mouvement continu le long des trois axes linéaires et des deux axes de rotation pendant le fonctionnement. Cela donne à l'opérateur la possibilité de créer des formes très complexes à partir de la pièce cible.

• Centres CNC de fraisage-tournage

Les centres de fraisage-tournage combinent les fonctionnalités des tours CNC et des fraiseuses CNC. La pièce peut être tournée à grande vitesse sur une broche ou positionnée avec précision pour les opérations de fraisage.

Conception de pièces usinées CNC - Conception de modèles CAO

Une conception CAO vectorielle 2D ou 3D de pièce solide est le point de conception d'une pièce usinée CNC. Outre les exigences de conception directement liées à l'application finale du produit, les ingénieurs doivent également être conscients des capacités et des limites de la machine CNC qui sera utilisée pour les opérations de coupe réelles.

L'ingénieur doit convertir le fichier d'origine du modèle CAO dans un format compatible CNC, tel que le format open source STEP ou IGES, ou un format plus restreint comme IPT ou SAT. Il est également considéré comme une pratique exemplaire pour un ingénieur de créer un dessin technique qui sera envoyé avec les instructions de CAO numérique. Ces dessins sont utilisés pour vérifier les tolérances et les géométries de conception ; aider le machiniste à identifier les caractéristiques saillantes de la pièce; et servir de source tangible de vérification en cas de questions.

Avantages de l'usinage CNC

L'usinage CNC offre plusieurs avantages concurrentiels , y compris :

• Délai de commande rapide
• Haute précision
• Haute personnalisation
• Crée des produits avec des propriétés physiques et des seuils de performance exceptionnels

Matériaux utilisés

La sélection des matériaux appropriés est essentielle pour les opérations d'usinage CNC. Ce choix dépend en grande partie de l'utilisation prévue pour le produit final. Vous devrez examiner une gamme de propriétés des matériaux pour déterminer ce qui convient le mieux à votre conception, par exemple :

• Résistance à la traction
• Dureté
• Facilité d'utilisation
• Résistance chimique
• Résistance à la corrosion
• Propriétés thermiques

Chez Technox, nous utilisons un large éventail de matériaux pour nos opérations d'usinage, dont :

• Acier
• Acier inoxydable
• Aluminium
• Laiton
• Cuivre
• Bronze
• Nickel
• Fonte
• Inconel®
• Hastelloy®
• Plastiques

Applications d'usinage CNC

Les pièces usinées CNC sont utilisées dans une vaste gamme d'applications dans tous les secteurs. Chez Technox, nous desservons un large éventail de secteurs, notamment :

• Acier
• Nourriture et boissons
• Plastiques
• Papier
• Textile
• Recyclage
• Pétrole et gaz
• Énergie hydraulique
• Construction

Pièces usinées CNC chez Technox

Chez Technox Machine and Manufacturing, nous offrons des solutions polyvalentes et personnalisées à nos clients et nous livrons uniquement un travail de la plus haute qualité. Nos capacités d'usinage incluent :

• Ennuyeux
• Fraisage
• Perçage
• Appuyer
• Enfilage
• Lampage
• Fraisage
• Moletage

Si vous souhaitez plus d'informations sur les avantages d'un partenariat avec Technox, veuillez nous contacter ou demander un devis .