Usinage CNC 101 : Maîtriser les opérations de base des centres de fraisage

L'usinage de précision, particulièrement l'usinage CNC (commande numérique par ordinateur), est vitale dans l'économie d'aujourd'hui, spécifiquement pour les industries ayant besoin de pièces avec une précision et une complexité inégalées.

Quelles industries ? Aérospatiale, automobile, médicale, défense, machinerie industrielle, électronique, et bien d'autres. Les entreprises dans ces industries s'appuient sur l'usinage CNC pour sa capacité à produire des composants de haute précision de manière fiable et efficace, ce qui est crucial pour leurs applications spécialisées.

Les machines CNC effectuent des tâches incroyables qui produisent efficacement des composants complexes, surpassant les méthodes d'usinage traditionnelles en précision et en rentabilité. Dans cet article, nous jetterons un coup d'œil de haut niveau aux pièces et fonctions des machines CNC. Les liens que vous verrez fourniront plus de détails sur ce sujet.

Qu'est-ce qu'une machine CNC ?

Une machine CNC utilise la programmation informatique pour diriger les fonctions d'outils et les mouvements d'une machine. Ces programmes, soit pré-écrits soit auto-générés, contiennent des instructions programmées codées (en savoir plus sur le G-Code et M-Code ici) que la machine CNC suit pour exécuter les opérations correctes pour la production de pièces.

L'ordinateur déplace l'outil ou la pièce et contrôle le débit d'avance, la profondeur de coupe, la vitesse et le flux de liquide de refroidissement. Alors que la machine fonctionne, elle enlève précisément la matière couche par couche pour façonner la pièce. Les machines CNC peuvent travailler sur divers matériaux, incluant métaux, plastiques, bois et composites.

Il existe de nombreux types de machines CNC, chacune effectuant différentes fonctions. Les processus d'usinage CNC standard incluent ces techniques d'usinage :

• Fraisage — Un outil de coupe rotatif contacte une pièce fixe
• Tournage — Rotation de la pièce pendant qu'un outil de coupe la façonne ; généralement fait avec des tours
• Perçage — Un outil de coupe rotatif perce des trous dans une pièce
• Alesage — Création d'une cavité interne précise dans une pièce par enlèvement de matière
• Brochage — Enlèvement séquentiel de matière avec des passes de coupe peu profondes
• Sciage — Tranchage d'une pièce utilisant le mouvement aller-retour d'une lame de scie

Bien que les types de machines CNC varient considérablement, peu importe la tâche, une machine CNC excelle clairement de deux façons : la répétabilité (la capacité de faire des dizaines de milliers de pièces identiques) et la précision (atteindre des tolérances de position de +/- 0,001" ou plus serrées).

Quelles sont les pièces d'une machine CNC ?

Banc : Généralement construit en fonte pour une durabilité et une résistance accrues, le banc est la fondation de la machine, supportant tous les composants.

Broche : À l'intérieur de la zone d'usinage, la broche entraînée électriquement fait tourner les outils qui coupent et façonnent les pièces. L'intérieur de la broche est conique pour correspondre à l'angle conique du porte-outil afin de maximiser le contact de surface requis pour maintenir l'outil en place pendant la coupe. Une tige de traction à l'intérieur de la broche saisit et tire le bouton de retenue sur le porte-outil pour sécuriser l'outil dans la broche. La broche sur une machine horizontale tient l'outil horizontalement, et une machine verticale le tient verticalement, d'où le nom de chacune.

Palette : La palette sur un fraisage horizontal est utilisée pour monter les dispositifs d'usinage pour des pièces particulières afin de maintenir les pièces en cours d'usinage. Les dispositifs maintiennent fermement la pièce à un emplacement et une position exacts. Les palettes ont des blocs d'alignement sur deux côtés qui sont utilisés pour localiser le dispositif dans un emplacement avant d'être boulonné en place. Un centre d'usinage horizontal a deux palettes. L'opérateur peut traiter des pièces sur la palette dans la station de chargement tandis que la deuxième palette est dans la station d'usinage avec des pièces en cours d'usinage.

Panneau de contrôle : Le panneau de contrôle inclut le dispositif d'entrée, l'unité d'affichage, le clavier et les boutons de contrôle. Généralement monté sur un bras extensible pour un positionnement facile, il joue un rôle crucial dans la saisie des instructions de programmation dans la machine, complétant les fonctions de l'unité de contrôle de la machine.

Affichage : Variant en taille et résolution, cet écran montre les informations essentielles pour l'interaction de l'opérateur : G-code, paramètres et l'état de fonctionnement de la machine. En présentant les programmes, instructions et l'état de la machine en temps réel, cette unité assure une gestion et un contrôle efficaces de la machine CNC.

Contrôle de la machine : Le MCU (Machine Control Unit) interprète le G-code et gère les opérations telles que l'initiation des tâches, la vitesse de broche, les changements d'outils et la gestion du débit d'avance. Il traduit le G-code en instructions pour les pilotes d'outils, coordonnant les mouvements des servomoteurs sur les axes et assurant la précision de l'outil avec des capteurs de rétroaction.

Cache-voies : Les feuilles de métal extensibles et rétractables qui couvrent le mécanisme pour déplacer la broche ou la table de travail sont appelées cache-voies. Leur but est de garder les copeaux et autres contaminants hors des pièces de précision de la machine qui peuvent être facilement endommagées si elles ne sont pas correctement lubrifiées et maintenues propres. Elles couvrent les voies et les vis à billes.

Système de lubrification des voies : Le système de lubrification des voies lubrifie les voies sur lesquelles glisse la table transversale et la vis à billes qui la déplace.

Convoyeur de copeaux :strong> : Au fur et à mesure qu'une pièce est usinée, des copeaux métalliques sont créés, qui peuvent s'accumuler pour interférer avec le mouvement de l'outil, de la machine ou de la pièce et/ou causer un reflux du liquide de refroidissement. Le convoyeur de copeaux est un mécanisme pour enlever les copeaux de la zone d'usinage et les séparer du liquide de refroidissement pour assurer un flux de liquide de refroidissement correct, ce qui est critique pour un usinage réussi. Il envoie les copeaux dans une benne et permet au liquide de refroidissement propre de retourner dans le réservoir de liquide de refroidissement.