Augmenter l'efficacité de la production :5 avantages clés des centres d'usinage CNC

Dans la fabrication, l’efficacité est reine. Toute opportunité de réduire le temps de production reçoit une attention immédiate.

Les machines CNC sont un outil important pour automatiser la production de pièces mécaniques afin d'augmenter le débit tout en maintenant une qualité constante. Les centres d'usinage CNC jouent un rôle essentiel dans l'efficacité d'un atelier d'usinage.

Cet article explique cinq grands avantages des centres d'usinage CNC et partage quelques idées d'un leader de l'usinage CNC.

1. Performances

Vitesse. Une grande partie de ce qui détermine l’efficacité est la rapidité. Les vitesses élevées réduisent les tâches de temps de cycle de la machine CNC. Un exemple consiste à déplacer la broche pour changer d'outil, puis à positionner l'outil de coupe précisément là où il doit être avant de couper.

Quelle est la vitesse des machines CNC ? L'avance maximale et les vitesses rapides peuvent dépasser 2 300 pouces par minute (ipm), ce qui est plus rapide que trois pieds par seconde.

En fonction de plusieurs facteurs (matériau de la pièce, outil, trajectoire, profondeur de coupe), les avances de coupe peuvent dépasser 300 ipm, une valeur approximative pour le surfaçage de l'aluminium. De plus, toutes les fonctions sont exécutées, y compris la machine qui localise à plusieurs reprises toutes les fonctionnalités, dans une fraction de millimètre.

Précision. Lorsqu’une pièce doit atteindre des objectifs de tolérance serrés, l’usinage de précision est souvent la solution. Les machines CNC, en raison de leur conception et de leur construction, peuvent couper avec une précision de 0,001". Cela équivaut littéralement à couper les cheveux en quatre. De plus, comme mentionné, cela est accompli à des vitesses incroyables.

Répétabilité. Exécutée à partir d'un programme informatique qui contrôle le processus d'usinage avec cohérence et précision, une machine CNC répète de manière fiable toutes les étapes. En ce qui concerne les opérations quotidiennes, les problèmes de répétabilité concernent plus souvent la rigidité de la pièce et du maintien de la pièce ou l'usure de l'outillage, et non généralement les performances de la machine.

2. Flexibilité

Programmable. Le fonctionnement de base de l’usinage CNC est clair :la machine est programmée pour traiter la pièce à l’aide de différents outils. Les ingénieurs utilisent souvent un outil logiciel visuel de conception et de fabrication assistées par ordinateur (CAO/FAO) en 3D qui génère un code G, qui s'exécute sur la machine CNC. Les programmes sont téléchargés et renvoyés depuis une machine CNC à distance par les ingénieurs ou l'équipe de production.

Adaptable par configuration. La configuration est le processus de commutation d'une machine CNC pour exécuter une nouvelle pièce. Les fixations, qui maintiennent les pièces dans la machine pour le traitement, sont conçues pour chaque pièce et sont interchangeables. Egalement interchangeables, les outils de coupe sont sélectionnés pour produire de manière optimale chaque pièce. Ainsi, au début d'un nouveau travail, les outils, les accessoires et les programmes sont modifiés, ce qui rend les machines CNC flexibles pour produire différentes pièces. Une flexibilité supplémentaire est obtenue en disposant de plusieurs machines du même type, chacune d'elles ayant la capacité d'exécuter une pièce donnée.

Types et tailles. Les machines CNC sont de différents types :un tour fait tourner la pièce avec une fraise fixe (idéale pour les pièces cylindriques) tandis qu'une fraiseuse fait tourner un outil pour couper. Bien que les machines CNC et les palettes (où se trouve le luminaire) soient petites ou grandes, elles sont très similaires en termes de programmation et d'opérations. Il existe généralement une machine la mieux adaptée pour les pièces allant des plus petites aux plus grandes.

3. Automatisation

Changeurs automatiques. Une machine CNC change d'outils à l'aide d'un changeur d'outils automatique (ATC). Avec le programme contrôlant l'outillage et les processus, la machine démarre les fonctions de coupe avec une fraise à surfacer et, une fois terminé avec cet outil, passe automatiquement à un autre outil, similaire à une perceuse à main.

De nombreuses machines CNC comprennent deux palettes qui sont échangées avec un changeur automatique de palettes (APC). Une palette est accessible par l'opérateur (pour le chargement, le déchargement, la transformation, etc.) tandis que l'autre se trouve dans la zone de découpe. Cela améliore l'utilisation de la broche, car la machine coupe pendant que l'opérateur traite, décharge et charge les pièces.

Appareils hydrauliques. Des systèmes hydrauliques sont souvent incorporés pour serrer, desserrer et soutenir la pièce. Les pièces sont serrées — exactement dans le même ordre et avec la même pression — en appuyant simplement sur un bouton. Ces montages améliorent la répétabilité, la cohérence et l'efficacité du chargement… tout cela est indispensable dans l'usinage de production.

Fonctionnalités de disponibilité. Les déchets de matériaux (généralement sous forme de copeaux et de copeaux) sont automatiquement évacués par un convoyeur et le liquide de refroidissement est séparé pour être réutilisé. La machine CNC suit également l'usure et l'utilisation des outils, le moniteur d'outils alertant un opérateur CNC lorsqu'un outil doit être remplacé. La disponibilité est augmentée en restant à l'avant-garde des problèmes et en respectant la durée de vie prévue de l'outil.

Standardisation des configurations. Le processus de configuration CNC peut être formalisé pour produire des changements manuels cohérents. Une liste de contrôle de configuration définit chaque étape, couvrant les appareils, les programmes, les outils et le premier article. Bien qu'elle ne soit pas « automatisée », la formalisation du processus manuel garantit la cohérence.

4. Adaptabilité

Capacité de l'outil. La capacité d'outils standard est généralement d'environ 20 à 60 outils, selon le type de machine CNC, mais elle peut être de 100, 200 ou plus si la pièce est complexe. Une grande matrice d'outils (plus de 240 outils) est également utilisée lors de l'exécution de plusieurs pièces avec des fonctionnalités variables, ce qui élimine le besoin de changer d'outil.

Automatisation des palettes. Un système de pool de palettes déplace les palettes dans et hors d'une machine CNC, permettant d'exécuter plusieurs pièces/palettes tout en éliminant la répétition de configuration manuelle. Chaque pièce peut être configurée manuellement une fois, puis modifiée de manière autonome.

Différentes broches. Il existe des broches à couple élevé qui sont bénéfiques pour couper le fer et les matériaux durs, ainsi que des broches à grande vitesse qui offrent des taux d'enlèvement de matière maximaux et de meilleures finitions de surface. Il est essentiel d'adapter la broche aux besoins pour maximiser l'efficacité.

Capteurs de bris d’outils. Pour maintenir le contrôle qualité et éviter les défauts de production inaperçus, des capteurs touchent l'outil pour mesurer et vérifier la longueur. Trop court ? L'outil est probablement cassé. En raison de leur capacité à détecter les pannes d'outils, ces capteurs peuvent être standard dans les centres d'usinage CNC horizontaux.

Liquide de refroidissement haute pression. Utilisé dans les machines pour faire fonctionner certains outils, le liquide de refroidissement haute pression permet de créer une coupe cohérente en éliminant les copeaux ou les déchets d'une pièce.

Portiques et robots. Pour automatiser davantage le traitement des pièces, des équipements supplémentaires peuvent être ajoutés à une machine CNC. Les portiques et les robots peuvent être interfacés pour soulever, charger, décharger et traiter davantage les pièces, y compris les pièces mobiles des dispositifs CNC vers et depuis les fardages ou les convoyeurs.

Sonder. Utilisés lors de la configuration et également pendant la production de la pièce pour vérifier la pièce, les palpeurs aident également le programme de découpe à être décalé par rapport à la mesure du palpeur. Par exemple, si les tolérances d'usinage sont difficiles à contrôler à partir d'un seul support de pièce, une caractéristique de coulée peut être trouvée avec précision par palpage.

5. Base d'approvisionnement

Héritage et évolution. Les machines CNC sont connues pour leur fiabilité, fonctionnant pendant deux décennies ou plus sans problèmes majeurs. La technologie actuelle favorise l'innovation, les fournisseurs introduisant régulièrement de nouvelles fonctionnalités sur les machines et ajoutant davantage de surveillance des machines et de diagnostics à distance.

Concurrence sur le marché. Sur un marché hautement concurrentiel, les fabricants de machines CNC se poussent les uns les autres pour continuer à améliorer et à ajouter des fonctionnalités tout en maîtrisant les coûts.

Partenariats de fabrication. Les ateliers d'usinage CNC développent généralement des partenariats solides avec des fournisseurs, qui apprennent à connaître les besoins fondamentaux et les modèles commerciaux des ateliers. Lorsque des demandes d'automatisation ou de personnalisation des machines se font sentir, les fournisseurs sont souvent prêts à proposer des solutions, aidant ainsi les magasins à se développer et à mieux répondre aux besoins des clients.

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À propos de l'auteur

Matt dirige l'équipe des ressources humaines et du marketing de SMC. Il a travaillé pour Stecker Machine sur des projets couvrant la fabrication CNC, la robotique, l'inbound marketing et le leadership. Il aime appliquer sa formation d’ingénieur à tout défi commercial.