Quels sont les types de machines CNC ?

L'usinage CNC est devenu l'une des méthodes les plus populaires de découpe et de production de pièces et de composants dans l'industrie manufacturière, car les processus contrôlés par ordinateur peuvent être exécutés rapidement et avec précision tout en offrant des économies importantes par rapport aux processus d'usinage traditionnels. Cependant, il existe de nombreux types de machines CNC, y compris des machines qui fraisent, forent et tournent. Certaines de ces machines sont également basées sur les types de méthodes de coupe utilisées, telles que les outils, le laser, le plasma et la décharge électrique. Il peut être difficile pour les propriétaires d'ateliers et les fabricants de savoir quelle machine CNC ils doivent utiliser pour leur industrie spécifique.

Dans cet article, nous expliquons les applications et les limites de chaque type de machine CNC pour vous aider à décider laquelle sera la mieux adaptée à vos besoins d'usinage.

Types de machines CNC

Les machines CNC peuvent être divisées en deux catégories principales :les machines CNC 3 axes et les machines CNC multiaxes.

Une machine CNC à 3 axes peut être utilisée pour le fraisage ou le tournage, tandis qu'une machine CNC multi-axes a trois classifications différentes :

• Usinage CNC indexé 3+2 axes
• Machine CNC continue 5 axes
• Fraisage-tournage

Machines CNC 3 axes

Ce sont les types de machines CNC les plus courants que l'on trouve dans les ateliers. Ces machines permettent à l'outil de se déplacer par rapport à la pièce dans trois directions différentes :les axes X, Y et Z. La nomenclature de base de ces axes est la suivante :

• Axe X : gauche-droite
• Axe Y : aller-retour
• Axe Z : haut-bas

Il existe deux types de machines CNC 3 axes :les fraiseuses et les tours.

Fraiseuses CNC

Dans ce cas, la pièce est maintenue immobile au-dessus de l'étau et les matériaux en sont retirés à l'aide d'outils de coupe spéciaux. Ces outils de coupe sont fixés à une broche qui tourne à très grande vitesse selon trois axes linéaires :X, Y et Z.

Avantages :

• Relativement facile à programmer
• Fonctionne mieux que les autres configurations
• Économique

Candidature :

• Bon pour produire des géométries standard

Limites :

• Ne convient pas aux applications où deux ou plusieurs combinaisons d'axes sont nécessaires pour produire la forme requise

Machines de tournage CNC (tours)

Les tours CNC peuvent produire plus de volumes de travail à un coût par pièce moindre que la fraiseuse. Dans ce cas, la pièce est maintenue immobile sur une broche tandis qu'un outil de coupe usine son périmètre externe et interne pour atteindre la forme requise. Le tour peut également percer des trous au centre de la pièce avec des forets à centrer et des outils de coupe internes.

Avantages :

• Faible coût par unité
• Excellente précision

Candidature :

• Utile pour produire des filetages de vis, des surfaces planes ou des produits tridimensionnels complexes

Limite :

• Ne peut produire que des pièces de forme cylindrique

Machine CNC 5 axes

Une machine CNC à 5 axes surmonte facilement les limites d'un tour CNC. Comme son nom l'indique, ce type de CNC tourne dans cinq directions; X, Y, Z, A et B. L'axe A est appelé le quatrième axe et indique la rotation autour du lit, ou l'axe X. De même, l'axe B est le cinquième axe et indique la rotation autour de la tête de l'outil, ou l'axe Y.

Avantages :

• Facile à concevoir des géométries complexes plus rapidement grâce au positionnement à angle composé
• Réduire le temps de cycle pour optimiser les coûts d'usinage
• Stabilité dimensionnelle améliorée

Candidature :

• Pièces impliquant des formes complexes et des jeux minuscules comme les roues, les turbines, les orifices d'admission, etc.

Limites :

• Nécessite une configuration coûteuse et des opérateurs experts

Il faut savoir qu'il existe deux types de machines CNC 5 axes :le type indexé et le type continu. Le type continu permet un mouvement simultané des cinq axes en même temps, tandis que le type indexé n'offre pas de contact continu autour des axes A et B. Il tourne autour d'eux, reste immobile pendant le fonctionnement et se réoriente à nouveau pour le nouvel emplacement de coupe.

Centre CNC de fraisage

Les centres CNC de fraisage sont équivalents aux machines de tournage CNC mais ont des capacités de fraisage. Ainsi, il devient relativement plus facile d'enlever des matériaux de la pièce. La broche maintient la pièce à usiner et peut tourner comme un tour pour atteindre une productivité plus élevée. Les centres CNC de tournage-fraisage peuvent viser une flexibilité géométrique complexe comme une fraiseuse CNC 5 axes.

Avantages :

• Réduit les temps de serrage
• Réduit les coûts d'approvisionnement
• Économise le temps de changement d'outil
• Augmente l'efficacité des processus

Candidature :

• Utile pour créer des pièces rondes nécessitant un fraisage ou un perçage

Limites :

• La rotation autour de l'axe z n'est pas possible

Machine CNC 7 axes

Parfois, la conception de topographies complexes pour des pièces aérospatiales et militaires nécessite une rotation autour de la pièce ou une rotation de la tête d'outil. Ces fonctions ne sont pas disponibles sur les machines CNC 5 axes. C'est là que les machines CNC à 7 axes deviennent incontournables. En plus de tous les axes d'une machine 5 axes, ils offrent un mouvement selon l'axe Z et une rotation du bras pour gagner du temps lors du transfert de la pièce vers une autre machine.

Avantages :

• Rotation autour de la pièce
• Gagne du temps sur les changements de machines
• Améliore la vitesse de traitement

Candidature :

• Utilisé pour concevoir des composants aérospatiaux et militaires complexes

Limites :

• Plus cher que les machines 5 axes

Machines CNC 12 axes

Parmi tous les types de machines CNC disponibles, les machines CNC 12 axes sont les plus avancées. Ces machines offrent une grande autonomie d'usinage sans nécessiter aucune intervention humaine. Ils peuvent effectuer des opérations de fraisage, de perçage et de découpe sur des alliages légers comme l'aluminium. La meilleure partie est que ces machines CNC sont livrées avec deux têtes :un centre d'usinage vertical (VMC) et un centre d'usinage horizontal (HMC). Ainsi, ils peuvent atteindre une précision dans 12 angles différents, comme le montre la figure ci-dessous.

Avantages :

• Flexibilité de conception inégalée
• Modifications rapides de la configuration

Candidature :

• Idéal pour les processus d'usinage les plus difficiles

Limites :

• Nécessite une configuration hautement sophistiquée et des opérateurs experts

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