L'usinage CNC expliqué : Le processus de précision derrière la fabrication moderne

Regardez autour de vous, identifiez et nommez tous les produits dans votre environnement, y compris téléphones, tablettes, ordinateurs portables, montres, véhicules, bureaux. La plupart, sinon tous, sont des produits finis de l'usinage CNC.

L'usinage CNC est un processus de fabrication qui utilise des instructions informatisées (ou un programme informatique) pour créer avec précision et exactitude les pièces dont vous avez besoin.

La nature informatisée — couplée à la haute précision, exactitude et large compatibilité matériaux — de l'usinage CNC en fait l'un des processus de fabrication les plus demandés aujourd'hui. Par exemple, le géant technologique Apple a dû abandonner l'usinage conventionnel pour s'appuyer sur l'usinage CNC pour fabriquer le boîtier unibody du MacBook.

Voulez-vous apprendre comment fonctionnent les machines CNC, le processus d'usinage CNC et les différents types de machines CNC disponibles aujourd'hui ? Vous êtes au bon endroit !

Qu'est-ce que le CNC, et comment fonctionnent les machines CNC ?

CNC signifie Commande Numérique par Ordinateur ; c'est simplement une méthode pour automatiser le contrôle des outils de machine.

Les machines à commande numérique s'appuient sur des instructions informatiques et un programme FAO (fabrication assistée par ordinateur) pour contrôler, automatiser et surveiller le mouvement des outils de machine afin de créer la pièce désirée.

Voyez cela ainsi : une machine CNC prend une pièce brute de matériau (par exemple, un bloc d'aluminium) et la transforme en produit fini par des processus d'enlèvement de matière contrôlés.

Décomposons le processus d'usinage CNC encore plus loin.

Le processus d'usinage CNC expliqué

Nous pouvons décomposer le processus d'usinage CNC en cinq étapes distinctes :

#1 Créer vos conceptions 2D et 3D

La première étape est de créer les dessins 2D et 3D de votre pièce à l'aide de logiciels de CAO ou FAO comme SolidWorks et Autodesk Inventor. Lors de la création, vous devez spécifier toutes les dimensions importantes, les caractéristiques avec tolérances, et les surfaces avec exigences de finition spécifiques.

Le but est de faire une représentation précise de la pièce (ou produit) que vous cherchez à créer.

En savoir plus : Aperçu de la conception CAO CNC

#2 Enregistrer votre conception avec les meilleurs formats de fichiers CAO 3D

Deux formats de fichiers compatibles CNC couramment utilisés sont les formats STEP et IGES.

Le format STEP (parfois appelé format STP) est largement considéré comme le meilleur format pour partager vos modèles 3D. C'est parce que le format est neutre et n'appartient à aucun fournisseur de logiciel CAO 3D particulier. Ainsi, votre équipe de développement produit (ou atelier) n'aura aucun problème pour accéder (ou modifier) vos designs quel que soit le logiciel CAO 3D utilisé.

En revanche, le format IGES (prononcé « eye-jess ») est un format plus ancien que STEP. Il est disponible dans presque tous les paquetages CAO 3D, ce qui signifie que votre machiniste n'aura aucun problème pour y accéder. Cependant, les fichiers IGES sont généralement plus volumineux que les fichiers STEP pour le même design. Donc, le format STEP pourrait être l'option idéale si vous devez envoyer de gros designs à votre fabricant par email.

D'autres formats de fichiers CAO 3D utilisés en usinage CNC incluent AP214, STL, DWG et DXF.

#3 Le machiniste génère un trajet d'outil (toolpath)

Un trajet d'outil est une série de positions de coordonnées (ou le chemin dans l'espace) qu'un outil de coupe CNC suivra pendant le processus d'usinage pour produire la géométrie désirée de la pièce.

Pour mieux comprendre le « toolpath » en usinage CNC, considérons l'image ci-dessous où nous avons un bloc dont les caractéristiques résident sur le plan XY. Pour créer la pièce désirée (un bloc avec deux cavités parallélépipédiques), vous devez d'abord positionner votre outil de coupe pour faire des coupes le long de l'axe Z avant de vous déplacer le long du plan XY.

Le logiciel FAO a généralement des fonctionnalités permettant aux machinistes de définir leur stratégie d'usinage, y compris le type d'outils de coupe, les vitesses d'avance et la vitesse de l'outil.

#4 Le machiniste convertit les paramètres d'usinage en fichier compatible CNC

La dernière étape du machiniste sur le logiciel FAO est de convertir la stratégie d'usinage en ce qu'on appelle le G-code. Un G-code est un langage informatique qu'une machine CNC peut comprendre et exécuter ; il dit à la machine CNC précisément quelles étapes exécuter pour faire votre pièce.

Après la génération du G-code, le machiniste l'exporte vers la machine CNC.

En savoir plus : Que sont le G-Code et le M-Code ?

#5 Le machiniste exécute l'opération d'usinage

C'est la phase où le machiniste insère la pièce dans la machine CNC et installe tous les outils de coupe requis. Une fois ces étapes terminées, le machiniste lance le programme d'usinage pour créer les pièces de manière autonome.

Types de machines CNC

Les machines CNC existent en plusieurs types, chacun ayant ses fonctions et capacités. Quatre des machines CNC les plus couramment utilisées aujourd'hui incluent :

• Machines de fraisage CNC
• Machines de fraisage CNC 5 axes
• Machines de tournage CNC
• Machines de perçage CNC

Machines de fraisage CNC

Les machines de fraisage CNC (ou fraiseuses CNC) créent des pièces en faisant tourner un outil de coupe contre une pièce stationnaire. Cette opération enlève de la matière de la pièce pour former la pièce désirée. La séquence de mouvement de l'outil de coupe est contrôlée par la technologie de commande numérique.

On trouve généralement les fraiseuses CNC comme machines trois axes — ce qui signifie qu'elles opèrent le long de trois axes indépendants (X, Y, Z) pour fabriquer des pièces. Cependant, la technologie de fraisage CNC a récemment progressé vers des machines complexes capables d'opérer le long de plusieurs axes indépendants (par exemple, la fraiseuse CNC 5 axes).

Fraiseuse CNC 5 axes

Une fraiseuse CNC 5 axes est un type de fraiseuse qui opère le long de cinq axes indépendants — X, Y, Z, et les axes de rotation A et B. Cela permet d'approcher la pièce dans toutes les directions pour créer des géométries complexes.

La fraiseuse CNC 5 axes permet à la pièce et à l'outil de coupe de se déplacer simultanément pendant l'opération, gagnant du temps et permettant de créer des cavités et coupes angulaires avec précision.

Machines de tournage CNC

Les machines de tournage CNC (ou tours CNC) sont similaires aux fraiseuses CNC — elles s'appuient sur la nature automatisée de la technologie CNC pour créer des coupes et usiner des pièces. Cependant, contrairement aux fraiseuses, un tour CNC crée des coupes en faisant tourner la pièce contre un outil de coupe stationnaire.

Un assemblage typique de tour CNC comporte un mandrin tenant la pièce. Le mandrin est attaché à une broche qui fait tourner la pièce contre l'outil de coupe stationnaire. Ce mode d'opération enlève des portions de matière, permettant de créer les pièces désirées.

Les tours CNC sont idéaux pour usiner des formes cylindriques ; ils permettent d'effectuer des opérations de tournage, y compris le tournage conique, perçage, moletage, rainurage, et tronçonnage.

Machines de perçage CNC

Une machine de perçage CNC utilise un outil de coupe rotatif pour créer des coupes dans une pièce stationnaire, comme les fraiseuses CNC. Cependant, les perceuses CNC sont particulièrement adaptées pour produire des trous pour accueillir des boulons ou vis de montage pour l'assemblage. Vous les trouverez aussi utiles pour créer des lettrages ou gravures sur une pièce.

D'autres types de machines CNC incluent les coupeurs plasma CNC, machines de découpe laser CNC, et machines à décharge électrique CNC (EDM). Ces machines ont des fonctions et capacités similaires. Cependant, elles diffèrent par leurs modes d'opération et mécanismes de coupe. Pour plus d'informations, consultez notre article sur les différents types de machines CNC.

Choisir l'atelier CNC idéal pour votre projet de fabrication

Maintenant que vous savez ce qu'est l'usinage CNC, comment il fonctionne, et la large gamme de types de machines CNC, vous conviendrez que l'usinage CNC est vraiment l'une des meilleures technologies d'usinage disponibles aujourd'hui.

Cependant, si vous prévoyez d'externaliser la phase de fabrication de votre développement produit, la réussite de votre projet dépend principalement de l'atelier CNC avec lequel vous travaillez. Les ateliers CNC de premier ordre ont des technologies de fabrication de pointe, des machinistes CNC hautement expérimentés et des experts en contrôle qualité qui travaillent ensemble pour réussir votre produit. De plus, ces ateliers répondent généralement aux exigences de plusieurs normes réglementaires comme ISO 9001, ISO 14001 et ISO 13485.

Les ateliers idéaux ont aussi généralement un outil de devis instantané en ligne. Par exemple, Gensun Precision Machining a un outil de devis qui vous permet de télécharger votre fichier CAO 3D (en plusieurs formats) et de spécifier vos exigences pour obtenir un devis.

Usinage CNC : Gensun Precision peut vous aider

Gensun Precision Machining est un fournisseur de premier plan de services d'usinage CNC à travers le monde. Fort de près de deux décennies d'expérience en usinage CNC, nous avons la réputation de créer des pièces métalliques et plastiques de haute qualité pour des clients dans diverses industries.

De plus, notre installation est certifiée ISO 9001 pour la gestion de la qualité, ISO 14001 pour la gestion environnementale, et ISO 13485 pour servir l'industrie médicale. Nous avons réalisé plus de 100 000 projets avec plusieurs entreprises innovantes servant différentes industries.

Parlez-nous de votre projet et laissez nos ingénieurs hautement qualifiés, opérateurs de machines et équipe de contrôle qualité créer des pièces précisément selon vos spécifications.

Note : Cet article a été publié à l'origine en septembre 2021 et mis à jour en juin 2022