Qu'est-ce que l'usinage CNC et comment ça marche ?

Les fabricants et les ateliers d'usinage utilisent souvent des machines à commande numérique par ordinateur, ou CNC, pour contrôler leur large éventail de machines-outils. Le concept d'usinage CNC est apparu dans les années 1940 et 1950. À l'époque, le stockage de données analogiques tel que la technologie des bandes perforées était utilisé. Aujourd'hui, la production CNC s'appuie sur des logiciels sophistiqués de fabrication assistée par ordinateur (FAO) ou de conception assistée par ordinateur (CAO) pour fournir des instructions de conception aux machines qui produisent des pièces et des prototypes de produits.

Processus de fabrication soustractif, l'usinage CNC permet un plus grand degré de complexité. C'est désormais possible pour les cycles de production à faible, moyen et haut volume nécessitant une précision et une exactitude élevées.

Les fabricants de machines CNC peuvent fraiser, meuler, percer et effectuer diverses autres opérations. Certains systèmes sont également capables de finition. Les dispositifs électromécaniques utilisés dans le travail des machines CNC varient en sophistication et en outils qu'ils peuvent manipuler. Ils peuvent fonctionner sur trois à cinq axes, chaque axe étant une dimension spécifique dans laquelle l'outil peut se déplacer.

• Le mouvement latéral (haut ou bas, gauche ou droite) est activé par les axes x et y.
• Le mouvement longitudinal est généralement contrôlé sur l'axe z.
• La rotation et les mouvements supplémentaires sont activés avec des axes supplémentaires.

Plus une machine a d'axes, plus il y a de liberté de mouvement pour la coupe et la précision.

Matériaux d'usinage CNC

La plupart des machines CNC sont assez polyvalentes. Ils sont couramment utilisés pour le fraisage du métal, car une machine de production est capable de couper l'acier, l'aluminium, le cuivre, le laiton et le titane. Les autres matériaux usinables comprennent divers types de plastique, y compris le polypropylène, et différentes formes de bois, de fibre de verre ou de mousse.

En quoi l'usinage CNC est-il différent des autres systèmes informatiques ?

L'ordinateur utilisé pour contrôler une machine CNC n'est pas comme votre ordinateur domestique ou professionnel moyen. Le code est écrit par des programmeurs expérimentés et nécessite un degré élevé de capacité de calcul. Ce code peut également être révisé au fil du temps afin que les programmes préexistants puissent être modifiés et mis à jour. Cela fait de la programmation des machines CNC un processus automatisé en constante évolution. Pourtant, il est utilisé dans pratiquement tous les secteurs de fabrication qui dépendent du logiciel pour contrôler la vitesse, la position, la répétition et la prévisibilité sans l'intervention d'opérateurs humains.

Comment fonctionne la production CNC ?

Le processus commence généralement avec du matériel brut non traité. Un bloc de plastique, par exemple, peut être placé dans la machine avant le début du processus d'enlèvement de matière. Les instructions numériques d'un logiciel sont envoyées à la machine, un peu comme avec l'impression 3D. Les instructions de ces instructions numériques, également appelées G-code, sont converties en instructions sur la façon de couper les pièces.

Un processus qui était autrefois très technique et à forte intensité de main-d'œuvre est maintenant plus rapide et plus précis. Les pièces prototypes peuvent être

fabriqués avec un haut degré de productivité. Au cours du processus d'usinage, plusieurs outils peuvent être utilisés. Par exemple, la machine peut puiser dans un inventaire de tailles de forets. Un mouvement latéral sur l'axe x ou y, un mouvement longitudinal sur l'axe z et même un mouvement de rotation peuvent être possibles.

Avec une machine multi-axes, les pièces peuvent être retournées et positionnées automatiquement, sans intervention humaine. Il n'est pas nécessaire d'arrêter le processus pour déplacer manuellement les pièces. Une fois la pièce positionnée automatiquement, des coupes supplémentaires sont effectuées, et ainsi de suite.

Une machine CNC est très précise. Les mesures sont calculées en milliers de pouces, ce qui signifie qu'un processus d'usinage fin peut avoir des tolérances d'environ ± 0,001". Si une machine est utilisée pour le polissage, ce nombre peut être aussi serré que ± 0,00005". L'épaisseur d'un cheveu humain est d'environ 0,00069, à titre de comparaison ¹ . C'est assez précis, compte tenu de la complexité et de la répétabilité du processus.

Les étapes typiques de la production CNC comprennent :

• Conception du modèle CAO :Les concepteurs peuvent créer une conception CAO vectorielle 2D ou 3D de pièce solide tout en incorporant toutes les dimensions, géométries et autres spécifications techniques applicables. Les propriétés des pièces sont limitées par les capacités de la machine. La plupart des outils CNC ne peuvent créer que des coins incurvés, limitant les géométries des pièces, tandis que le mini de chaque machine
• L'épaisseur minimale de la pièce, la taille maximale de la pièce et la capacité à produire des éléments internes complexes doivent également être prises en compte.
• Conversion de fichiers :Une fois qu'un fichier CAO est exécuté via un logiciel de FAO, la géométrie de la pièce est extraite. Le code de programmation numérique est alors généré et sert à piloter la machine et son outillage. Le code géométrique, ou code G, indique à la machine quand, où et comment se déplacer, tandis que le code de fonction divers, ou code M, contrôle le retrait/remplacement des capots de la machine et d'autres fonctions auxiliaires.
• Configuration de la machine :Après la programmation de la machine CNC, le système doit être préparé. Les travailleurs doivent prendre des mesures initiales telles que placer la pièce dans la machine ou sur une broche ou un étau. L'équipement de maintien de la pièce doit être sécurisé avant l'activation des outils. Dans certains cas, les forets et les fraises en bout doivent être fixés aux composants appropriés avant que la machine puisse commencer à exécuter le programme.
• Exécution :L'opérateur lance le programme pour inviter la machine à commencer le processus. Les commandes sont ensuite émises par le programme CNC et indiquent à l'ordinateur à l'intérieur de la machine de procéder à l'exploitation et à la manipulation de son outillage. Le programme fait le reste, guidant le système dans l'exécution de chaque opération jusqu'à ce qu'une pièce ou un produit personnalisé soit terminé.

Types de machines CNC et processus

Les systèmes CNC modernes combinent des technologies d'usinage conventionnelles et nouvelles, ce qui les rend très polyvalents dans une large gamme d'applications. Les types d'équipements les plus conventionnels incluent :

• Moulins :Les fraiseuses sont des systèmes flexibles, avec des outils de coupe rotatifs, qui peuvent être programmés avec du G-code ou un langage propriétaire développé par un constructeur. Les unités les plus basiques ont trois axes, mais les plus récentes peuvent en avoir jusqu'à trois de plus.
• Exercices :Un outil de forage tourne un peu, dimensionné en fonction de l'opération spécifique, qui effectue la coupe sur
•  contact avec un matériau fixe. Les perceuses sont très efficaces pour couper et améliorer la productivité d'une opération.
• Tours :Un tour fonctionne en faisant tourner un bloc de matériau contre un foret, plutôt que l'inverse. Capables de produire des conceptions complexes, les tours fonctionnent généralement dans les axes x et z et déplacent latéralement un matériau pour effectuer une coupe progressive.

Les technologies les plus innovantes utilisées aujourd'hui incluent l'usinage par décharge électrique (EDM), dans lequel des étincelles électriques sont utilisées pour retirer des sections de pièces, en les moulant selon la conception numérique. Les décharges électriques sont déclenchées en réduisant l'espace entre les électrodes, ce qui intensifie le champ électrique. Deux formes courantes incluent l'EDM à fil, dans lequel un fil est utilisé pour essentiellement brûler (ou éroder) des pièces, et l'EDM par enfonçage, dans lequel la pièce et l'électrode sont trempées dans un fluide diélectrique.

La découpe au plasma implique l'utilisation d'un chalumeau pour couper le métal. Le gaz d'air comprimé et les arcs électriques sont combinés pour générer du plasma. Cependant, un milieu plus familier, l'eau, peut être utilisé pour l'usinage CNC. Les découpeuses à jet d'eau utilisent des jets d'eau concentrés à haute pression pour couper le métal, le granit et d'autres matériaux durs. Dans certains cas, du sable ou d'autres substances abrasives fortes peuvent être mélangées pour améliorer l'effet. La découpe au jet d'eau est souvent utilisée avec des matériaux moins résistants à la chaleur.

Usinage de production CNC avec technologie Laszeray

Laszeray Technology, LLC dispose d'un large éventail de capacités de conception et de fabrication et peut s'associer avec vous pour répondre à toutes les exigences de production, quelle que soit leur taille ou leur complexité. Nous utilisons des centres de fraisage 4 et 5 axes, des tours et des systèmes d'électroérosion à fil de grande capacité. Notre équipe peut garantir l'efficacité et la précision tout en offrant aux clients un accès à un usinage à faible coût.

Pour plus d'informations sur nos services d'usinage CNC et pour obtenir de l'aide sur le développement de produits, le prototypage rapide et d'autres étapes de fabrication, contactez notre équipe de production CNC, soumettez votre demande en ligne ou appelez le 440-582-8430 dès aujourd'hui.