Usinage CNC : types, matériaux et avantages clés — guide complet

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

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 enlevant sélectivement l'excès de matière de la pièce brute. Chaque opération d'usinage CNC de bout en bout suit un processus de production similaire en quatre étapes.

Ces quatre phases de production sont :

• Conception de la pièce

Les pièces produites via usinage CNC commencent généralement comme conceptions initiales depuis un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Dans la phase de conception, les ingénieurs donnent une réflexion approfondie à tous les aspects du produit final désiré, tels que les paramètres pour une performance optimale, les conditions d'exploitation pour 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 en utilisant un logiciel de Fabrication Assistée par Ordinateur (FAO). Le logiciel FAO est capable d'extraire les exigences géométriques du fichier d'origine du modèle CAO et de les traduire en un langage de programmation compatible CNC — tel que G-code ou M-code — qui dictera les opérations mécaniques de la machine.

• Préparation de la machine CNC

Ensuite, l'opérateur de machine CNC doit configurer à la fois la machine et le matériau cible selon les spécifications requises par le programme CNC. L'opérateur s'assurera que les bons outils de coupe ou perçage sont correctement installés et sont assortis aux mèches ou fraises appropriées. L'opérateur doit aussi configurer la pièce, typiquement soit dans un étau stationnaire soit attachée directement à la machine CNC.

• Exécution des opérations programmées

Finalement, l'opérateur de machine CNC exécute les processus mécaniques désirés. Pendant l'opération, le programme CNC contrôle précisément les mouvements de l'outillage machine.

Types de machines CNC

Les types les plus courants de machines CNC sont ceux qui utilisent des outils de coupe pour enlever l'excès de matière de la pièce. Bien qu'il y ait des machines CNC qui emploient la coupe à jet d'eau et les opérations d'électroérosion (EDM), ce guide se concentrera sur les cinq catégories les plus courantes dans la liste suivante, divisées en deux classifications de base : machines 3 axes et multi-axes.

Machines CNC 3 axes

Les machines 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 y a deux types de machines CNC 3 axes :

• Machines de fraisage CNC

En opérations de fraisage CNC, la pièce reste stationnaire et un outil de coupe rotatif à grande vitesse descend sur la pièce pour enlever l'excès de matière. Ce type de machine est très utile pour former des formes géométriques de base.

• Machines de tournage CNC (Tours)

En opérations de tournage CNC, l'outil de coupe reste stationnaire tandis que la pièce tourne à grande vitesse sur une broche. Le tournage CNC offre la capacité de produire des pièces cylindriques rapidement et avec des tolérances serrées. Par exemple, Technox Machine and Manufacturing a des tours CNC qui peuvent produire des pièces avec dimensions jusqu'à 3860 mm de diamètre et 6096 mm de longueur, tout en maintenant des tolérances serrées de ± 0,0254 mm. Le grand désavantage des opérations de tournage 3 axes est que seules des pièces cylindriques peuvent être fabriquées efficacement.

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 employer des opérations de coupe rotationnelles et diagonales. Il y a trois types principaux de machines CNC multi-axes :

• Machines de fraisage CNC 5 axes indexés

Même si ce type de fraiseuse ne peut couper que le long de 3 axes linéaires pendant l'opération, entre les opérations l'opérateur a la capacité de faire tourner le plateau et la tête d'outil pour la coupe suivante, permettant des capacités de formage accrues.

• Machines de fraisage CNC 5 axes continus

Ce type de machine permet un mouvement continu le long des trois axes linéaires et deux axes rotationnels pendant l'opération. Cela donne à l'opérateur la capacité de créer des formes hautement complexes à partir de la pièce cible.

• Centres de fraisage-tournage CNC

Les centres 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 précisément pour des opérations de fraisage.

Conception de pièces usinées CNC — Conception modèle CAO

Un design vectoriel 2D ou solide 3D CAO est le point de conception pour une pièce usinée CNC. En plus des exigences de conception directement liées à l'application finale du produit, les ingénieurs doivent aussi être conscients des capacités et limitations de la machine CNC qui sera utilisée pour les opérations de coupe réelles.

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

Avantages de l'usinage CNC

L'usinage CNC offre plusieurs avantages concurrentiels, incluant :

• Délais de commande rapides
• Haute précision
• Hautement personnalisable
• Crée des produits avec propriétés physiques exceptionnelles et seuils de performance

Matériaux utilisés

La sélection appropriée du matériau est critique pour les opérations d'usinage CNC. Ce choix dépend largement de l'utilisation attendue pour le produit final. Vous devrez examiner une gamme de propriétés de matériau pour déterminer lequel est le meilleur pour votre conception, telles que :

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

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

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

Applications de l'usinage CNC

Les pièces usinées CNC sont employées dans une vaste gamme d'applications à travers les industries. Chez Technox, nous servons une large gamme de secteurs, incluant :

• Acier
• Agroalimentaire
• Plastiques
• Papier
• Textile
• Recyclage
• Pétrole et gaz
• Puissance 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 seulement le travail de la plus haute qualité. Nos capacités d'usinage incluent :

• Alésage
• Fraisage
• Perçage
• Taraudage
• Filetage
• Alésage de dressage
• Fraçage de chamfreinage
• Moirletage

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