Types de machines CNC expliqués :sélection du bon outil pour un usinage de précision

Nous délirons depuis des années sur les capacités des machines CNC (commande numérique par ordinateur). Et pour cause !

Les pièces usinées CNC répondent à plusieurs reprises à des spécifications exactes et atteignent des tolérances extrêmement serrées en grande quantité. La transformation de matériaux en pièces finies et utilisables est valorisée dans de nombreuses industries à travers le monde. Comment cela se produit exactement peut sembler un mystère, c'est pourquoi cet article est dédié au partage de 4 types de machines CNC  :comment ils fonctionnent, quels matériaux ils manipulent, des exemples de chacun, et plus encore.

Bien que cette liste ne soit pas exhaustive, nous partageons les bêtes de somme dans l'industrie de l'usinage CNC ; les machines que vous êtes le plus susceptible de trouver dans des ateliers CNC réputés.

Deux aspects clés de l'usinage CNC

Pour préparer le terrain pour discuter des machines CNC, abordons deux aspects fondamentaux de l'usinage CNC :les techniques et amplitude de mouvement . Les connaître est essentiel pour comprendre les types de machines.

Techniques réalisé par des machines CNC :

• Fraisage — un outil de coupe tourne et entre en contact avec une pièce stationnaire
• Tournage — une pièce tourne et entre en contact avec un outil de coupe
• Forage — un outil de coupe rotatif fait un trou dans une pièce
• Ennuyeux — un outil de coupe enlève de la matière dans la cavité interne d'une pièce
• Sciage — une lame de scie coupe une fente étroite dans une pièce

Amplitude de mouvement détermine ce qu'un outil peut faire dans une fraiseuse CNC, qui comprend des options à 2, 3, 4 et 5 axes complets. Nous avons récupéré cette illustration et l'explication suivante sur notre blog intitulé Qu'est-ce qu'une fraiseuse CNC ?

• Machine à 2 axes — Le mouvement s'effectue uniquement sur les axes x et y
• Machine à 3 axes — Mouvement sur les axes x, y et z
• Machine 4 axes — Mouvement sur les axes x, y et z avec un axe b supplémentaire pour permettre à la table de tourner et permettre un accès tout autour d'une pièce à usiner ; généralement limité aux machines horizontales (certains ateliers avancés utilisent des machines verticales à 4 axes)

D'accord, je viens de mentionner les machines horizontales et verticales. Voici les deux configurations de broches principales dans une fraiseuse CNC, commençons donc par ces types de machines.

1. Centre d'usinage horizontal CNC

Une machine CNC horizontale a un axe z de broche orienté horizontalement, généralement parallèle à la longueur de la machine. La broche parcourt l'axe Y vertical et l'axe X horizontal . Les pièces à usiner sont fixées sur des palettes et des supports qui se déplacent le long de l'axe z, l'axe b assurant la rotation.

L'orientation horizontale offre plusieurs avantages, notamment la possibilité d'usiner sur quatre côtés , effectuez plusieurs opérations sans changer de luminaire et fraiser des pièces complexes. La conception est particulièrement adaptée aux travaux de production ininterrompus car les copeaux tombent de la pièce (moins de jeu manuel, meilleure productivité).

Ces machines peuvent traiter une large gamme de matériaux :aluminium, acier, titane et divers composites, ce qui en fait des outils polyvalents dans de nombreuses industries :automobile, aérospatiale, dispositifs médicaux et énergie.

Exemples de centres d'usinage horizontaux CNC

Le Toyoda FH500J (n'est plus proposé, la version la plus récente peut être trouvée ici : le FJ5000S) est compact, rapide, efficace et précis. Il est doté d'une broche de 15 000 tr/min, d'une avance rapide de 2 362 ipm et d'une table d'axe B à entraînement direct, permettant à l'axe B d'être programmable sur 360 000 positions distinctes dans une rotation complète de 360 ​​degrés. La hauteur maximale de la pièce à travailler est supérieure à 39 pouces avec une charge maximale de 1 540 lb.

Le Doosan NHP 5500 est conçu pour une productivité, une précision et une efficacité élevées. Il est doté d'une broche de 10 000 tr/min, d'une avance rapide de 2 362 ipm et peut s'adapter à une hauteur de pièce maximale de 43,3 pouces et à une charge maximale de 1 763 lb.

2. Centre d'usinage vertical CNC

Dans les machines CNC verticales, l’axe de la broche (l’axe z) est aligné verticalement. Ces machines présentent une conception à colonne en C où la broche se déplace verticalement , tandis que la table portant la pièce se déplace horizontalement sur les axes x et y.

Parfaites pour traiter des projets rapides et en grand volume, ces machines sont capables d'effectuer une variété d'opérations d'usinage avec une haute précision et efficacité . Les machines CNC verticales sont appréciées pour leur polyvalence, leur automatisation et leur capacité à respecter des tolérances strictes.

La plupart des centres d'usinage verticaux ne disposent pas de changeur de palettes , le chargement et la découpe des pièces se font donc dans la même zone ; la machine ne peut pas fonctionner lorsque l'opérateur la charge/décharge.

Ajout d'un indexeur à un tour CNC introduit un axe de rotation A (normalement, une machine CNC verticale ne fournit que des mouvements X, Y, Z). Cela transforme efficacement la machine en un système CNC à 4 axes , permettant au tour de faire pivoter la pièce à différents angles pendant l'usinage.

Ces machines peuvent traiter une large gamme de matériaux :les métaux (aluminium, acier, titane), les plastiques, les composites et certains bois, et font partie intégrante de plusieurs industries :automobile, aérospatiale, médical, électronique, ainsi que fabrication générale.

Exemple de centre d'usinage vertical CNC

Le Doosan DNM 750L II est polyvalent, efficace et très précis, avec une broche de 12 000 tr/min, une vitesse de déplacement rapide de 945 ipm et un changeur d'outils automatique. Il peut accueillir une charge maximale de 3 306 lb. et propose une gestion avancée du liquide de refroidissement et des puces, des options d'outils et d'automatisation personnalisables, ainsi que des capacités de surveillance à distance.

3. Tour CNC (Centre de tournage CNC)

Conçu pour la précision et répétabilité , les tours CNC utilisent un outil de coupe pour retirer de la matière d'une pièce en rotation. Les tours CNC peuvent être configurés pour inclure des « outils dynamiques » supplémentaires pour des tâches de fraisage spécifiques – coupe, dressage, filetage, perçage – en plus du tournage. Le mandrin et les mâchoires de la machine maintenir la pièce avec une symétrie radiale. Une tourelle  contient des outils pour usiner des surfaces extérieures et intérieures par tournage, alésage ou perçage. 

Les tours peuvent traiter une large gamme de matériaux :métaux (aluminium, acier, titane), plastiques et composites, et ils font partie intégrante de plusieurs industries :automobile, aérospatiale, médical, électronique, énergie et défense.

Exemple de tour CNC

Les Muratec MW200 et MW400 Les tours sont tous deux des tours bibroches alimentés par portique. Le portique récupère la pièce; une broche maintient la pièce à l'intérieur et coupe l'extérieur tandis que l'autre broche maintient l'extérieur et coupe l'intérieur. De plus, le portique effectue tout le chargement et le déchargement.

4. Façonneur d'engrenages CNC

Un façonneur d'engrenages CNC est utilisé pour couper les dents d'une variété de types d'engrenages, y compris les engrenages droits, hélicoïdaux et internes. Connu pour sa haute précision, son automatisation et sa flexibilité, le système CNC permet à la machine d'effectuer automatiquement des mouvements et des ajustements complexes, ce qui peut entraîner une réduction des temps de cycle et une efficacité accrue, en particulier pour les petites séries de production.

Matériau de l'équipement est choisi pour sa durabilité, sa résistance à l’usure et sa capacité à maintenir son tranchant au fil du temps. Industries typiques les utilisateurs de façonneurs d'engrenages incluent l'automobile, l'aérospatiale, la machinerie lourde et d'autres qui s'appuient sur des composants d'engrenages de précision pour la performance et la fiabilité des produits.

Exemple de façonneur d'engrenages CNC

Le Gleason GP300ES est une machine de façonnage d'engrenages sans guide CNC avec une capacité de 300 mm de diamètre, un positionnement de réglage vertical et une conception de colonne mobile pour façonner différents types d'engrenages.

Il existe également une variété d'autres types de machines utilisé dans l'usinage CNC, y compris les rondelles programmées par CNC, les perceuses CNC, les découpeuses plasma et laser et les EDM (​​machines à décharge électrique, qui utilisent des étincelles électriques pour éroder le matériau d'une pièce).

Bien entendu, la plupart des ateliers d’usinage CNC haut de gamme utilisent un certain type de robotique et d’automatisation pour faciliter le processus d’usinage CNC. Les robots effectuent des tâches lourdes, aident les opérateurs et augmentent la productivité.

Qu'en est-il de la combinaison des opérations pour augmenter l'efficacité ? De nombreuses machines CNC permettent de combiner plusieurs opérations. Par exemple, un tour enlève une partie de la matière d’une pièce, puis la pièce est fraisée (trous percés par exemple). Un opérateur contrôle les deux tâches dans un poste de travail pour créer une pièce complète.

Prêt à en savoir plus sur les types de machines utilisés chez Stecker Machine ? Dans ce guide, vous trouverez une longue liste d’équipements CNC (qui ne cesse de s’allonger) sélectionnés par Stecker. Cliquez sur le lien ci-dessous pour jeter un oeil.

À propos de l'auteur

Taylor est responsable du développement des employés chez SMC, où il supervise les initiatives de formation et de sécurité. Avec une approche pratique et concrète, il adapte les programmes de formation aux individus, s'assurant que toutes les nouvelles recrues sont correctement formées à leurs fonctions. Taylor dirige également l'équipe de sécurité de l'entreprise, plaidant en faveur d'une culture de sécurité dans l'ensemble de l'organisation.