Comprendre les types de machines CNC : guide complet

L'usinage CNC est devenu l'une des méthodes les plus populaires de découpe et de production de pièces et composants dans l'industrie manufacturière, car les processus contrôlés par ordinateur peuvent effectuer rapidement et avec précision tout en offrant des économies de coûts significatives par rapport aux processus d'usinage traditionnels. Cependant, il existe de nombreux types différents de machines CNC, y compris des machines qui fraisent, percent 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 devraient utiliser pour leur industrie spécifique.

Dans cet article, nous expliquons les applications et les limitations de chaque type de machine CNC pour vous aider à décider laquelle sera la mieux adaptée à vos exigences 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 multi-axes.

Une machine CNC 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 5 axes continu
• Fraisage-tournage

Machines CNC 3 axes

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

• Axe X : gauche-droite
• Axe Y : avant-arrière
• Axe Z : haut-bas

Il existe deux types de machines CNC 3 axes : les machines de fraisage et les machines de tournage.

Machines de fraisage CNC

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

Avantages :

• Relativement facile à programmer
• Fonctionne mieux que d'autres configurations
• Faible coût

Applications :

• Bon pour produire des géométries standards

Limitations :

• Non adapté aux applications où deux combinaisons ou plus des axes sont requises pour produire la forme requise

Machines de tournage CNC (Tours)

Les machines de tournage CNC peuvent produire plus de volume de travail à un coût moindre par pièce que la machine de fraisage. Dans ce cas, la pièce est maintenue immobile sur une broche tandis qu'un outil d'usinage travaille son périmètre externe et interne pour atteindre la forme requise. La machine de tour peut également percer des trous au centre de la pièce avec des forets centraux et des outils de coupe internes.

Avantages :

• Faible coût par unité
• Excellente précision

Applications :

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

Limitation :

• Ne peut produire que des pièces sous forme cylindrique

Machine CNC 5 axes

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

Avantages :

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

Applications :

• Pièces impliquant des formes complexes et des jeux minimes comme les turbines, les ports d'admission, etc.

Limitations :

• Nécessite une configuration coûteuse et des opérateurs experts

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

Centre CNC fraisage-tournage

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

Avantages :

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

Applications :

• Utile pour créer des pièces rondes nécessitant fraisage ou perçage

Limitations :

• Rotation autour de l'axe Z impossible

Machine CNC 7 axes

Parfois, la conception de topographies complexes pour les 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 dans les machines CNC 5 axes. C'est là que les machines CNC 7 axes deviennent impératives. En plus de tous les axes d'une machine 5 axes, elles offrent un mouvement le long de l'axe Z et une rotation du bras pour gagner du temps sur le transfert de la pièce vers une autre machine.

Avantages :

• Rotation autour de la pièce
• Gain de temps sur le changement de machines
• Amélioration de la vitesse de traitement

Applications :

• Utilisées pour la conception de composants aérospatiaux et militaires complexes

Limitations :

• Plus chères 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 d'intervention humaine. Elles peuvent effectuer des opérations de fraisage, de perçage et de coupe 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, elles peuvent atteindre une précision dans 12 angles différents, comme montré dans la figure ci-dessous.

Avantages :

• Flexibilité de conception inégalée
• Changements de configuration rapides

Applications :

• Idéales pour les processus d'usinage les plus difficiles

Limitations :

• Nécessite une configuration hautement sophistiquée et des opérateurs experts

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