Fraisage CNC expliqué : techniques, applications et avantages

Le fraisage CNC est l'une des technologies les plus impressionnantes de ce siècle. En raison de la fiabilité et de la polyvalence du fraisage CNC, la technologie s'est rapidement étendue à de nouvelles industries telles que la fabrication d'instruments de musique, l'industrie électronique, le médical et l'automobile. C'est une méthode idéale pour le prototypage rapide et la production de masse de plastiques et de métaux. Bien que la plupart du fraisage CNC soit adapté au traitement des métaux, ces outils sont extrêmement polyvalents et peuvent produire des pièces de précision personnalisées pour diverses industries.

Même si le processus et l'utilisation du fraisage CNC sont bien connus de ceux de l'industrie, les personnes extérieures peuvent ne pas être familières avec son application et même son fonctionnement.

Par conséquent, nous allons étudier le fraisage en profondeur, en nous concentrant sur divers aspects du processus lui-même et de la machinerie. Cela vous aidera à comprendre si vous avez besoin de services de fraisage CNC pour produire des pièces.

Qu'est-ce que le fraisage CNC ?

Les gens demandent souvent l'usinage CNC lorsqu'ils cherchent du fraisage. L'usinage est divisé en fraisage et tournage, mais il y a une différence claire entre les deux. L'usinage mécanique fait référence à la technologie de coupe mécanique, qui utilise une variété d'outils pour enlever de la matière par contact physique. Le fraisage CNC est une méthode de fabrication qui utilise un système de commande numérique par ordinateur pour automatiser le processus.

Avant l'avènement de la technologie informatique, le fraisage était effectué manuellement ou mécaniquement. Aujourd'hui, il est réalisé par une fraiseuse à commande numérique par ordinateur. Le fraisage CNC (commande numérique par ordinateur) est un processus qui utilise un contrôle informatique et des outils de coupe rotatifs pour enlever progressivement la matière de la pièce brute et produire des pièces ou produits conçus sur mesure.

Ces machines sont appelées centres d'usinage, et elles sont horizontales ou verticales selon la direction de la broche de l'outil de coupe. Un centre d'usinage se compose d'un magasin d'outils, d'une table tournante, d'un système de changement d'outil automatique, d'un contrôle informatique, d'un boîtier et de liquide de refroidissement. Aujourd'hui, le fraisage est intégré au tournage et vice versa, ce qui peut offrir une plus grande flexibilité et augmenter la productivité. Le processus convient à l'usinage de divers matériaux, tels que le métal, le plastique, le verre et le bois, et à la production de diverses pièces et produits conçus sur mesure.

Le CNC contrôlé par ordinateur peut atteindre une précision inégalée, et convertir des codes numériques spécifiques en coordonnées cartésiennes, assurant ainsi que chaque pièce est produite avec une précision absolue au moindre détail, ce qui est presque impossible à réaliser manuellement.

Pour la production de pièces de précision, le fraisage CNC est vraiment inégalé. Assurez aux acheteurs la précision extrêmement élevée des pièces de fraisage CNC, qui est inégalée par les méthodes de fraisage traditionnelles. La production de pièces peut fournir un haut degré de répétabilité, qu'il s'agisse d'une seule pièce ou de plusieurs pièces, elle peut fournir une haute qualité, une précision précise.

Processus de fraisage CNC

Comme la plupart des processus d'usinage mécanique CNC traditionnels, le processus de fraisage CNC utilise un contrôle informatique pour opérer et manipuler des machines-outils qui peuvent couper et façonner des matières premières. De plus, le processus suit les mêmes étapes de production de base de tous les processus d'usinage CNC, y compris :

Conception de modèles CAO 2D ou 3D

Conversion du modèle CAO en programme CNC

Le programme peut être utilisé pour vérifier et modifier (si nécessaire) pour s'adapter à la fonction de la machine. De plus, les ingénieurs de fabrication peuvent utiliser ce logiciel pour simuler l'ensemble du processus de coupe.

Cela vous permet de vérifier les erreurs dans la conception et d'éviter de créer des modèles qui ne peuvent pas être produits.

Le programme peut également être écrit manuellement comme par le passé. Cependant, cela a considérablement allongé l'ensemble du processus. Par conséquent, nous recommandons de tirer pleinement parti des possibilités offertes par les logiciels d'ingénierie modernes.

Configuration de la fraiseuse CNC

Bien que la machine CNC effectue le travail de coupe automatiquement, de nombreux autres aspects du processus nécessitent encore l'aide de l'opérateur de la machine. Fixez la pièce sur la surface de travail de la machine-outil (c'est-à-dire la table) ou le dispositif de fixation de la pièce (comme un étau), puis installez l'outil de fraisage sur la broche de la machine-outil.

Une fois la configuration initiale terminée, l'opérateur vérifie le programme de la machine pour la dernière fois, puis fait démarrer la machine.

Exécution des opérations de fraisage

Le processus de fraisage utilise un outil rotatif qui entre en contact avec la pièce pour créer des copeaux. Une fois le processus de fraisage CNC lancé, la machine-outil commence à tourner et à couper à une vitesse allant jusqu'à plusieurs milliers de tr/min pour produire la forme désirée. Le fraisage utilise des outils de coupe cylindriques qui peuvent tourner dans différentes directions. Contrairement au perçage traditionnel, l'outil peut se déplacer le long de plusieurs axes. Il a également la capacité de créer diverses formes, rainures, trous et autres empreintes nécessaires. De plus, la pièce de la fraiseuse CNC peut être déplacée à travers l'outil dans une direction spécifique.

Opérations de fraisage CNC

Le fraisage CNC convient à de nombreuses fonctions différentes, y compris filetage, chanfreins, rainurage, poches, etc. Cela permet de produire des conceptions complexes avec une précision enviable sur un seul centre de fraisage CNC. La tolérance est d'environ +/- 0,1 mm. La haute précision de SANS est dans une tolérance de +/-0,003 mm. Les opérations de fraisage CNC les plus courantes incluent :

• Fraisage de face
• Fraisage de surface
• Fraisage angulaire
• Fraisage de forme
• Fraisage de profil

Fraisage de face

Le fraisage de face fait référence aux opérations de fraisage dans lesquelles l'axe de rotation de l'outil de coupe est perpendiculaire à la surface de la pièce. Cette méthode utilise une fraise à face, qui a des dents à la fois sur la périphérie extérieure et sur la surface de l'outil. Les dents de la périphérie extérieure sont principalement utilisées pour la coupe, tandis que les dents de face sont utilisées pour la finition et sont responsables de la finition de surface. Généralement, le fraisage de face est utilisé pour créer des surfaces planes et des contours sur les pièces finies, et peut produire une finition de meilleure qualité que les autres processus de fraisage.
Les types de fraisage de face incluent le fraisage en bout et le fraisage latéral, qui utilisent respectivement des fraises en bout et des fraises latérales.

Fraisage de surface

Le fraisage en plan, également appelé fraisage de surface ou fraisage de dalles. Il utilise une fraise horizontale et l'axe de rotation de l'outil de coupe est parallèle à la surface de la pièce. Selon les résultats nécessaires, il est possible d'utiliser des outils de surface larges ou étroits pour le fraisage de surface.

Selon les spécifications de l'application de fraisage, des couteaux étroits et larges peuvent être utilisés. Les couteaux étroits peuvent faire des coupes plus profondes, tandis que les couteaux larges peuvent être utilisés pour couper de plus grandes surfaces. Lors de l'utilisation de couteaux plus larges, des vitesses de coupe lentes et des vitesses d'avance rapides produisent la géométrie approximative des pièces conçues sur mesure.

Bien sûr, la finition de surface de cette coupe peut ne pas répondre aux exigences. L'opérateur a alors introduit des fraises à dents plus fines, des vitesses de coupe plus rapides et des vitesses d'avance plus lentes pour produire des détails plus précis de la pièce finie. Par conséquent, d'un point de vue économique, la combinaison des deux est un bon choix.

Fraisage angulaire

Le fraisage angulaire, également appelé fraisage d'angle. Grâce à cette opération de fraisage, l'axe de rotation de l'outil de coupe est à un certain angle par rapport à la surface de la pièce, nous pouvons créer des chanfreins, des rainures, etc.
Utilise une fraise à angle unique (l'angle est déterminé en fonction de la conception spécifique en cours de traitement) pour produire des caractéristiques angulaires telles que des chanfreins, des dents de scie et des rainures. Une application courante du fraisage d'angle est la production de queues d'aronde, qui utilisent des outils à queue d'aronde de 45°, 50°, 55° ou 60° selon la conception de la queue d'aronde.

Fraisage de forme

Le fraisage de forme fait référence aux opérations de fraisage impliquant des surfaces et des contours irréguliers. Des outils spéciaux sont nécessaires pour produire des contours de surface plus complexes. Les fraises convexes, concaves et les fraises à chanfrein arrondi sont tous des exemples d'outils utilisés ici. Ces outils peuvent aider à créer des rainures circulaires, des bords arrondis, etc., comme des pièces avec des designs complexes avec des surfaces courbes et planes ou entièrement courbes. Ces outils doivent avoir les paramètres corrects pour atteindre les résultats souhaités.

Fraisage de profil

Une opération de fraisage courante, la machine-outil crée un chemin de coupe sur la surface verticale ou inclinée de la pièce. Ce processus utilise des équipements de fraisage de contour et des outils de coupe, qui peuvent être parallèles ou perpendiculaires à la surface de la pièce, utilisés pour produire des pièces convexes et concaves. Le processus comprend 3 étapes : ébauche, semi-finition et finition.

Un tel travail bénéficiera grandement du fraisage CNC, car la technologie 4 axes et 5 axes peut grandement accélérer l'opération et fournir une qualité supérieure.

Autres opérations de fraisage

En plus des opérations ci-dessus, la fraiseuse peut également être utilisée pour effectuer d'autres opérations de fraisage et d'usinage spécialisées. Exemples d'autres types d'opérations de fraiseuse disponibles :

Fraisage en étau : Le fraisage en étau fait référence aux opérations de fraisage dans lesquelles la machine-outil traite deux ou plusieurs surfaces de pièce parallèles en une seule coupe. Ce processus utilise deux outils sur le même mandrin de machine-outil, qui sont disposés de manière que les outils soient situés de chaque côté de la pièce et que les deux côtés puissent être fraisés simultanément.

Fraisage en groupe : Le fraisage en groupe fait référence à l'utilisation de deux ou plusieurs outils (généralement des outils de tailles, formes ou largeurs différentes) sur la même broche de machine. Chaque fraise peut effectuer la même opération de coupe ou différentes opérations de coupe en même temps, produisant ainsi des conceptions plus complexes et des pièces complexes en un temps de production plus court.

Fraisage d'engrenages

Oui, le fraisage peut également être utilisé pour produire des engrenages. Le premier est le fraisage d'engrenages. La flexibilité du matériau le rend plus facile à fabriquer, tout en atteignant de grandes tolérances. Ensuite, l'engrenage subit un processus de traitement thermique pour durcir la surface. Après cela, le tournage CNC sera responsable du résultat final.

Avantages de l'usinage CNC

Comme d'autres types de commande numérique par ordinateur utilisés dans les applications d'usinage, le fraisage CNC présente les avantages suivants :

Haute précision

Que vous produisiez un prototype initial ou un produit final, vous pouvez être assuré que le projet correspondra aux dimensions spécifiées dans le fichier CAO ou FAO. Une telle haute précision peut vous apporter de nombreux avantages, notamment une productivité accrue et une réduction des déchets de matériaux. Elle maximise également le coût du matériel de traitement.

La précision et l'exactitude extrêmement élevées du fraisage CNC le rendent utilisé dans les domaines de l'aérospatiale et de la médecine, qui doivent effectuer chaque détail sans aucune erreur.

Polyvalence

La disponibilité de fraiseuses CNC verticales et horizontales et de centres de fraisage CNC multi-axes offre une excellente polyvalence. En conséquence, elles peuvent traiter avec précision des projets de complexité et de paramètres variés.

Haute reproductibilité

Peu importe comment vous appliquez le CNC, qu'il s'agisse de tournage, de fraisage ou de perçage, vous pouvez compter sur la machine pour produire des produits basés sur des fichiers CAO ou FAO à chaque fois. Cela apporte des avantages similaires à ceux fournis par la précision du centre de fraisage CNC, tels que la réduction des déchets et l'augmentation de l'efficacité.

Haute efficacité

Parce que les fraiseuses CNC peuvent réellement fonctionner en pilote automatique et ne nécessitent pas beaucoup d'intervention humaine, elles peuvent fonctionner en continu pendant plusieurs jours sans temps d'arrêt, produisant ainsi constamment des pièces avec la même précision. Le processus automatisé sur lequel le fraisage CNC est basé signifie également que moins de personnes sont nécessaires pour le surveiller et l'exploiter, ce qui non seulement améliore l'efficacité, mais réduit également les coûts de production.

Seuls quelques experts qualifiés sont nécessaires pour superviser l'ensemble du processus, ce qui signifie une plus grande rentabilité pour le client final.

Possibilités avancées

Grâce aux logiciels d'automatisation et de conception avancés, même si le processus de fabrication lui-même est similaire, les fraiseuses CNC peuvent surpasser les techniciens les plus qualifiés qui opèrent des machines manuelles.
Cela signifie non seulement une meilleure cohérence et l'élimination des erreurs humaines, mais aussi qu'il est possible de produire des conceptions beaucoup plus complexes avec différentes tailles, formes et même textures.

Haute cohérence

Puisque le processus derrière le fraisage CNC est principalement automatisé, il peut produire une excellente cohérence même si la personne gérant l'outil change.
Une fois le fichier maître de la conception créé, il peut être utilisé pour créer un nombre illimité de copies, toutes de la même qualité sans aucune déviation. Chaque pièce correspondra parfaitement à la version précédente, même pour l'opérateur manuel le plus qualifié.

Applications de l'usinage CNC

Parce que les machines CNC ont une précision extrêmement élevée, il est compréhensible qu'elles soient largement utilisées dans l'industrie aérospatiale, où la technologie joue un rôle crucial dans la production de diverses pièces utilisées pour assurer la sécurité et le fonctionnement normal des avions. Rôle important.

L'usinage CNC joue également un rôle vital dans le domaine de la technologie médicale car il permet l'utilisation de plusieurs grades de titane et d'acier inoxydable pour fabriquer des pièces et outils couramment utilisés pour fabriquer des scalpels, équipements médicaux et implants.

Avec l'avancement de la technologie CNC, la rendant moins chère et plus fiable, elle a été de plus en plus largement utilisée dans les produits de consommation, tels que les produits électroniques ou les équipements de sport, en particulier pour les pièces nécessitant une précision et combinant des matériaux métalliques et plastiques.

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