Quel type d'usinage CNC convient à mon projet ?

Il existe des preuves que l'usinage a été utilisé pour fabriquer des objets dès plusieurs centaines d'années avant JC, mais l'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) tel que nous le connaissons a commencé au 18ème siècle, lorsque la vapeur était utilisée pour automatiser les processus de production. À la fin des années 1940, des chercheurs du MIT ont développé les premiers systèmes d'usinage programmables, utilisant des cartes en papier perforées (également appelées technologie de commande numérique) pour diriger le mouvement des machines. Le boom de l'informatique numérique au milieu du XXe siècle a révolutionné le domaine de la fabrication, menant finalement aux machines CNC robotiques avancées d'aujourd'hui.

L'usinage CNC permet aux fabricants de fabriquer des pièces très précises de qualité constante à partir de presque tous les matériaux, y compris les métaux, les plastiques, les composites, la mousse et même le bois. Étant donné que l'usinage CNC est hautement automatisé, il offre aux fabricants un moyen rentable d'exécuter à la fois des projets uniques personnalisés et des séries de production de volume moyen.

Dans cet article, nous vous guiderons à travers les différents types d'usinage CNC, ainsi que les types les mieux adaptés à des pièces et applications spécifiques.

Comment fonctionne l'usinage CNC

Alors que les processus additifs comme l'impression 3D créent des pièces à partir de zéro, l'usinage CNC est soustractif, ce qui signifie qu'il fonctionne à l'envers en retirant progressivement de la matière d'un bloc solide - appelé "ébauche" ou "pièce" - pour fabriquer le produit fini. Les machines CNC sont dirigées via des fichiers de conception numériques, qui sont traduits en instructions sur la façon dont l'appareil doit couper la pièce.

L'utilisation d'ordinateurs pour automatiser et contrôler le processus d'usinage donne un coup de pouce incroyable à la productivité des fabricants. Étant donné que plusieurs machines CNC peuvent utiliser le même fichier de conception pour effectuer la même série de coupes sur plusieurs pièces uniformes, elles peuvent créer des pièces beaucoup plus rapidement que leurs homologues humains.

Processus de production hautement reproductible, l'usinage CNC a joué un rôle fondamental dans le secteur manufacturier et est en grande partie responsable de la genèse du prototypage rapide. Avant l'existence de la bande perforée et de la technologie de commande numérique par ordinateur, les pièces devaient être usinées à la main. Cela créait invariablement de grandes marges d'erreur dans les produits prototypes finaux, en particulier lorsque les machines étaient utilisées pour la fabrication manuelle à grande échelle. L'usinage CNC a transformé la fabrication en introduisant une plus grande efficacité dans le processus, permettant un prototypage rapide et une production à grande échelle avec une qualité et une vitesse uniformes.

L'usinage CNC moderne est un processus de fabrication polyvalent qui donne des pièces de haute précision, ce qui le rend utile pour créer une grande variété de produits dans une gamme d'industries. Cela comprend tout, des châssis automobiles et des moteurs d'avion aux outils de jardinage et aux équipements chirurgicaux.

Types de machines CNC

Il existe deux types de machines CNC :3 axes et multiaxes.

Usinage 3 axes

L'usinage 3 axes comprend les processus de fraisage CNC et de tournage CNC, qui impliquent tous deux de déplacer le dispositif de coupe le long de trois axes linéaires pendant la coupe de la pièce (les trois axes étant de gauche à droite, d'avant en arrière et haut et bas).

Avec une fraiseuse CNC, la pièce est maintenue immobile lorsque les outils de coupe ou les forets tournent à grande vitesse pour enlever la matière, ce qui donne des pièces très précises. Les machines sont faciles à programmer et à utiliser et peuvent être utilisées pour créer la plupart des pièces présentant des motifs géométriques simples.

Cependant, étant donné que les outils de coupe et les forets ne peuvent se déplacer que le long des trois axes, certaines conceptions ou zones de la pièce peuvent être difficiles à terminer ou à atteindre. La rotation de la pièce peut souvent être une solution de contournement, mais plusieurs rotations par pièce dans le processus de fraisage peuvent rapidement augmenter les coûts de production.

Le processus de tournage CNC, quant à lui, consiste à fixer la pièce à une broche rotative et à utiliser un tour pour façonner la pièce. Les tours peuvent produire des pièces plus rapidement et à moindre coût que les fraiseuses CNC, en particulier lorsqu'ils sont utilisés pour des cycles de production à grand volume, mais leur principale restriction est qu'ils ne peuvent être utilisés que pour fabriquer des pièces à symétrie de rotation. Cela inclut des pièces telles que des vis, des bols et des pieds de chaise.

Usinage multi-axes

La famille d'usinage CNC multi-axes comprend trois procédés :le fraisage CNC 5 axes indexés, le fraisage CNC 5 axes continu et l'usinage fraisage-tournage avec outillage motorisé.

Par rapport à l'usinage 3 axes, les processus multiaxes permettent une plus grande liberté de mouvement pendant les processus de fraisage et de tournage. Dans les processus à 3 axes, la pièce ou l'outil de coupe tourne (mais pas les deux), tandis que les processus à 5 axes permettent à la fois de tourner et de se déplacer le long des trois axes linéaires. Bien que cela ouvre des opportunités pour créer des pièces plus complexes, les machines multi-axes sont plus chères et nécessitent des machines et des opérateurs spécialisés.

Le fraisage CNC 5 axes indexé est parfois appelé fraisage CNC 3+2 en raison du fait que, pendant le processus d'usinage, l'outil de coupe ne se déplace que le long des trois axes linéaires tandis que la pièce a deux degrés de liberté de rotation. Le principal avantage du fraisage 5 axes est qu'il n'est plus nécessaire de repositionner manuellement les pièces entre les opérations, ce qui permet de créer des pièces aux géométries complexes plus rapidement et avec une plus grande précision.

Les fraiseuses CNC à 5 axes continus permettent à la fois à l'outil de coupe et à la pièce de tourner et de se déplacer simultanément pendant chaque opération. Cela permet aux fabricants de créer des géométries extrêmement complexes avec des surfaces "organiques" lisses qui ne peuvent pas être reproduites avec une précision comparable à l'aide d'autres formes de technologie. En général, il s'agit de la forme d'usinage CNC la plus chère par pièce.

Les centres de fraisage CNC combinent des éléments de tours CNC avec des outils de fraisage. La pièce est fixée à une broche qui peut à la fois tourner comme un tour ou maintenir la pièce immobile à des angles spécifiques (similaire au fonctionnement de la fraiseuse CNC à 5 axes). Cette association de productivité élevée et de polyvalence de fabrication géométrique rend ce processus idéal pour créer des pièces telles que des compresseurs centrifuges et des arbres à cames qui présentent des symétries de rotation relativement lâches.

Une solution de fabrication polyvalente et rentable

Alors que tous les processus d'usinage CNC permettent aux fabricants de créer des pièces toujours précises à partir d'une variété de matériaux, le nombre d'axes de différentes machines se prête à la création de certains types de pièces. Par exemple, ceux dont les conceptions sont plus simples peuvent être réalisés rapidement et à moindre coût à l'aide de systèmes à 3 axes, tandis que les machines à 5 axes sont bien positionnées pour créer des pièces géométriquement complexes avec une vitesse et une précision accrues.

Fast Radius est un atelier de fabrication numérique à guichet unique, offrant les meilleures capacités d'usinage CNC ainsi qu'une suite complète d'autres services de fabrication. Notre équipe d'ingénieurs est prête à assister nos clients dans chaque phase du processus de fabrication, de la conception et du prototypage à la production de masse et à l'expédition. Si vous êtes prêt à commencer à planifier une commande - ou si vous êtes simplement curieux de savoir comment nous travaillons et ce que nous proposons - contactez-nous dès aujourd'hui.

Visitez notre centre de ressources pour plus d'informations sur notre gamme de services de fabrication et de matériaux de production, y compris l'ABS, le polycarbonate, l'aluminium, le laiton et l'acier inoxydable.

Prêt à fabriquer vos pièces avec Fast Radius ?

Commencez votre devis