Explorez les types de machines CNC et leurs catégories :un guide complet

La machine CNC est aujourd’hui l’une des machines les plus importantes de l’industrie manufacturière. Il existe aujourd'hui de nombreux types de machines CNC sur le marché, et elles diffèrent par leur mode de fonctionnement, leur outil de coupe, leurs matériaux et le nombre d'axes qu'elles peuvent couper simultanément.

Dans cet article, nous fournirons la définition de la machine CNC, les différents types de machines CNC et comment sélectionner les meilleures machines CNC. Alors, continuez à lire pour obtenir ces informations intéressantes.

Qu'est-ce qu'une machine CNC ?

Une machine CNC est un appareil contrôlé par ordinateur qui facilite la fabrication de pièces et de produits. La signification de l’acronyme CNC vient de Computer Numerical Control. Cette machine facilite la création ou la modification de pièces avec des matériaux comme le métal, le bois, le plastique et d'autres matériaux. En outre, il s’agit d’un système automatisé comportant trois composants principaux :un système d'entraînement/mouvement, un système de rétroaction et une fonction de commande.

La machine CNC dépend des instructions numériques créées par les logiciels de CAO et de FAO pour fonctionner de manière optimale. Le logiciel de CAO réalise la conception, tandis que la CAM convertit la conception CNC en un code G que la machine CNC peut lire.

De plus, leur système de traitement automatisé rend souvent la fabrication de pièces plus rapide et plus précise que les machines manuelles.

Éléments de base du système de machine CNC

Vous trouverez ci-dessous les éléments ou pièces que l'on trouve généralement dans un système de machine CNC.

• Les périphériques d'entrée/sortie d'informations incluent les lecteurs de disque, les périphériques d'informations spéciaux, les claviers et les ordinateurs.
• Connexion Internet pouvant inclure Ethernet, HSSB (port de transmission de données à haut débit), LAN de traitement, port RS 232C et autres réseaux
• Unité de commande d'arbre mécanique externe, telle qu'un banc d'échange, un robot de déchargement et de chargement, l'arbre d'entraînement du magasin d'outils
• Servomoteur d'alimentation et unité moteur
• Moteur de broche et unité d'entraînement
• Unité de commande CNC (partie commande numérique)
• Contrôleur PMC
• Unité de retour d'informations et de mesure de position de la machine
• Unité d'entrée et de sortie du signal de commande de l'armoire de puissance de la machine

Différents types de machines CNC

Il existe différents types de machines CNC allant du fraisage, du meulage et du perçage à la découpe plasma. Dans cette section, nous examinerons une liste de types et d'utilisations de machines CNC, ainsi que leur application et leurs limites.

1. Fraiseuse CNC

Les types de fraiseuses CNC enlèvent de la matière d'une pièce et la façonnent avec précision selon les spécifications requises à l'aide d'outils de coupe à grande vitesse. De plus, les types de fraiseuses sont disponibles dans une grande variété et remplissent diverses fonctions. Quelques exemples courants incluent les fraises en bout, les alésoirs, les fraises à surfacer, les tarauds et les forets.

Cependant, la taille qu'elle peut usiner dépend de la taille de l'enceinte abritant la machine et de la distance la plus élevée que les outils de coupe peuvent parcourir.

2. Tour CNC

Le fonctionnement des tours CNC consiste à faire tourner le matériau de la pièce autour d’un axe principal. Les outils de coupe du tour retirent le matériau de la pièce et le façonnent selon les besoins.

Les tours CNC sont parfaits pour diverses tâches, notamment l'usinage suisse, le perçage, le moletage, le tournage et le ponçage. Les machines CNC de cette catégorie ont des applications dans la production de pièces automobiles, d'arbres à cames, de vilebrequins, d'instruments de musique, de canons d'armes à feu, de battes de baseball et de meubles.

Cependant, en raison de la manière dont cette machine fabrique les produits, il est préférable de fabriquer des pièces symétriques.

3. Machine de perçage CNC

La perceuse est l’une des machines CNC les plus populaires que l’on trouve dans la plupart des ateliers d’usinage CNC. De plus, la machine de perçage CNC utilise un outil de coupe spécialisé appelé foret ou foret. Il est idéal pour percer des trous dans des matériaux contenant des vis, des exigences esthétiques ou à des fins d'assemblage secondaire.

Les machines de perçage CNC ont des applications dans la fabrication automobile, l'astronautique, la construction navale, la fabrication de moules, les machines d'ingénierie, la fabrication de meubles et d'autres travaux du bois.

Une limitation majeure de la machine est la dimension du trou qu’elle peut créer. Il est difficile de créer des trous suffisamment profonds ou suffisamment grands sans forets spécialisés.

4. Rectifieuse CNC

Cette machine utilise une meule pour enlever les matériaux d'une pièce. Les types de rectifieuses fonctionnent principalement pour le ponçage, le polissage ou la finition. Le matériau utilisé pour fabriquer la meule peut être un mélange de céramique ou du diamant. Cependant, sachez que les meules diamantées offrent souvent une finition secondaire de haute qualité.

Cependant, cette rectifieuse CNC enlève les matériaux d’une pièce à un rythme très lent. C'est pourquoi elle est principalement utilisée comme machine de finition ou de lissage.

5. Machine CNC de découpe laser

Cette machine CNC façonne des produits ou des pièces à l'aide d'un faisceau laser hautement focalisé. Le faisceau laser traverse les matériaux quelle que soit leur conductivité pour créer le produit ou la forme souhaitée. De plus, les machines CNC de découpe laser ont des applications dans trois industries principales :l'aérospatiale, l'automobile et le médical.

Cependant, l'une des limites d'une machine CNC de découpe laser est l'épaisseur maximale de 2,75 pouces du matériau que vous pouvez couper avec elle.

6. Machine CNC de découpe plasma

Un appareil de découpe plasma CNC produit une coupe très précise. Il ionise l'air et fait fondre la matière sur son passage à l'aide d'un arc de décharge électrique (semblable à une torche à plasma). La procédure ne fonctionne qu'avec des matériaux électriquement conducteurs puisqu'elle implique un arc électrique.

Le coupage au plasma est une machine populaire utilisée dans les grandes industries et les magasins amateurs. Il aide aux opérations de construction industrielle, de réparation et de restauration automobiles et de mise au rebut.

Cependant, ces machines produisent une chaleur énorme lorsqu’elles coupent les matériaux en les faisant fondre. Cette chaleur affecte souvent la finition de surface du matériau coupé, entraînant des zones affectées par la chaleur.

Une autre limitation est que cette machine dispose d'une gamme restrictive de matériaux qu'elle peut couper, car elle ne coupe que les métaux et autres alliages conducteurs.

7. Machine CNC de découpe au jet d'eau

Cette machine coupe les matériaux à l’aide d’un mince jet d’eau. La découpe au jet d'eau CNC est l'un des processus les plus adaptables en raison de sa capacité à couper n'importe quel matériau.

La machine de découpe au jet d'eau est très polyvalente, car elle peut façonner le caoutchouc, le cuir, la fibre de verre, les couches, les circuits imprimés, la mousse, le papier, la céramique, le verre, la pierre et la tôle.

L’un des plus gros inconvénients est que la vitesse de découpe au jet d’eau est plus lente que celle des autres alternatives de découpe. Cette vitesse plus lente est particulièrement évidente autour des coupes et des coins courbes.

8. EDM (Machine à décharge électrique)

L'EDM utilise un arc électrique pour éliminer les matériaux d'une pièce. Son fonctionnement est similaire à celui du découpeur plasma. En outre, cette machine produit des pièces selon un processus sans contact et usine les pièces quelle que soit leur dureté.

Néanmoins, cette machine ne fonctionne que sur des matériaux conducteurs comme le coupage plasma. En d'autres termes, vous ne pouvez pas utiliser cette machine pour fabriquer de la céramique, du bois, du plastique et d'autres matériaux non conducteurs d'électricité.

9. Machine de routeur CNC

Les routeurs CNC peuvent découper une variété de formes et de motifs sur des surfaces planes de n’importe quel matériau. La machine de routeur CNC est utilisée pour fabriquer des instruments de musique, des panneaux de signalisation, des sculptures de portes, des moulures et des décorations intérieures et extérieures.

Cependant, le fonctionnement global de la machine de routeur CNC peut être assez bruyant en raison de ses différents composants.

10. Machine CNC multi-axes

Cette machine CNC peut se déplacer dans quatre directions ou axes ou plus. Comparé à une machine à deux ou trois axes, l’usinage multi-axes est plus complexe et produit des pièces plus précises. Il offre également aux machinistes une plus grande flexibilité d’usinage. En outre, les machines de cette catégorie vont des machines 4 axes aux machines 12 axes.

Les machines de cette catégorie sont assez différentes des machines à 2 et 3 axes et nécessitent souvent l'expertise d'un professionnel pour fonctionner de manière optimale.

11. Imprimante 3D

Une imprimante 3D utilise un fichier numérique pour créer des objets solides 3D. Contrairement aux autres procédés évoqués dans cet article, l’impression 3D est un procédé de fabrication additive. C'est un processus qui crée successivement des produits en ajoutant des matériaux les uns aux autres.

Cependant, le coût d’acquisition de cet équipement CNC et de composants de fabrication utilisant ce processus est assez élevé. De plus, la vitesse d'impression 3D est lente, en particulier lorsqu'elle est utilisée pour des processus de production de masse.

12. Changeur d'outils automatique CNC

Également connu sous le nom d'ATC, il s'agit d'une variante de différents types de machines CNC. Cependant, cette machine change automatiquement l’outil de coupe de la machine. Cela augmente la vitesse de production et réduit les délais de livraison.

L'ATC effectue ce changement pour deux raisons principales :remplacer un outil cassé ou usé et remplacer un mauvais outil par le bon.

Types de machines CNC par nombre d'axes de coordonnées

Voici les différents types de machines CNC selon le nombre d'Axes parcourus par la machine.

Machines CNC 2 axes

Les systèmes CNC les plus fondamentaux disponibles sont les machines CNC à 2 axes. Les machines de cette catégorie se déplacent sur l'axe X (horizontal) et l'axe Y (vertical).

Généralement, ces machines produisent des coupes droites précises, percent des trous dans les planches ou traitent une seule surface de pièce sans la déplacer.

Machines CNC 3 axes

Le type de machine CNC le plus répandu est la machine à 3 axes. Comme les machines à 2 axes, les machines de cette catégorie travaillent également sur des pièces immobiles. Ces machines peuvent travailler sur les pièces fondamentales en 2,5 dimensions. Les machines CNC à 3 axes se déplacent sur les axes X et Y conventionnels, avec un axe Z supplémentaire pour la profondeur.

Machines CNC 4 axes

Cette machine possède un axe A, appelé axe de rotation, ainsi que des axes X, Y et Z. Cet axe permet la rotation de l'outil de coupe le long de l'axe X. Les découpes et la découpe à l'arc sont également d'excellentes utilisations pour ces machines.

Machines CNC 5 axes

La CNC à 5 axes fournit à l'outil de coupe un mouvement de pivotement le long d'un axe appelé axe C. L'axe C est l'axe sur lequel se produisent la rotation et le pivotement.

Ces machines peuvent usiner cinq surfaces de matériau simultanément, la surface de travail restant stationnaire, ce qui leur permet de produire des pièces complexes et précises. Ces machines sont extrêmement utiles dans la fabrication d'équipements utilisés dans l'industrie médicale en raison de leur excellente précision.

Machines CNC 7 axes

Sur les machines CNC de cette catégorie, il y a sept axes :trois axes conventionnels pour la rotation de la pièce, trois pour le mouvement de l'outil de coupe et un pour la rotation du bras, appelé axe E, cet axe.

En raison de la complexité des pièces qu'elles peuvent fabriquer, ces machines produisent fréquemment des équipements aéronautiques, médicaux et militaires.

Machines CNC 9 axes

Un système CNC combiné avec une fraiseuse à 5 axes et un tour à 4 axes est une machine CNC à 9 axes. Le tour complète les caractéristiques internes de la pièce, tandis que la fraiseuse travaille sur la surface pour obtenir la finition de surface nécessaire.

Pour cette raison, il est plus facile de produire des caractéristiques intérieures et extérieures de pièces à l’aide d’une machine à 9 axes. Des implants dentaires, des instruments médicaux et des équipements aéronautiques sophistiqués peuvent tous être produits à l'aide de ces appareils.

Machines CNC 12 axes

Les machines à 12 axes disposent de deux têtes de coupe pouvant se déplacer sur les axes X, Y, Z, A, B et C. Ces machines augmentent la vitesse de production tout en augmentant la précision de plusieurs ordres de grandeur.

Types de machines CNC selon le parcours en mouvement

Vous trouverez ci-dessous les types de systèmes de machines CNC en fonction du parcours en mouvement.

Contrôle des points

Dans un système de contrôle par points, les composants mobiles des machines CNC sont uniquement contrôlés avec précision d'un point à un autre, sans être usinés au cours du processus. Si un positionnement simultané n'est pas requis, ce positionnement est le système le plus rentable que vous puissiez utiliser pour le retournement, le taraudage, le soudage par points et le perçage.

Contrôle linéaire

En plus d'organiser avec précision les composants mobiles des machines CNC d'un endroit à un autre, les systèmes de contrôle linéaire régulent également le rythme et la trajectoire du mouvement entre deux sites connectés.

Avec un axe de coordonnées parallèle, cette commande assure un mouvement de coupe linéaire. C'est pourquoi ils trouvent souvent des applications dans de simples fraiseuses et rectifieuses CNC.

Contrôle des contours

La pièce à usiner se déplace selon la trajectoire et la vitesse programmées par rapport à la fraise sous le contrôle du système de contrôle de contournage, qui coordonne également le mouvement de plusieurs arbres d'alimentation simultanément. Cela permet une coupe continue pendant que le mouvement est effectué.

Le contrôle des contours facilite le traitement des courbes planes ou des contours de surfaces spatiales. Il trouve une application dans les rectifieuses CNC, les fraiseuses et les tours.

Types de machines CNC divisés par système servo

Voici les types de systèmes de machines CNC selon Servo.

Système de contrôle en boucle ouverte

Un dispositif de détection et de rétroaction n’est pas présent dans un système de contrôle en boucle ouverte. Le circuit d'entraînement amplifie la puissance avant que le signal d'instruction du dispositif CNC, qui est transmis dans une seule direction, entraîne le moteur pas à pas qui déplace la table de la machine.

L’un des avantages du système de contrôle en boucle ouverte est son faible prix, ce qui le rend abordable. Par contre, sa précision et sa stabilité sont médiocres, ce qui réduit la qualité du travail.

Système de contrôle en boucle semi-fermée

Le déplacement réel de la table de travail est calculé à l'aide du dispositif de détection de déplacement angulaire d'un système de contrôle en boucle semi-fermée installé directement à l'extrémité de l'arbre du servomoteur ou de la vis à billes.

Cet appareil compare la valeur calculée avec la valeur de déplacement de l'instruction d'origine de la table de travail, puis contrôle en utilisant la différence. Le prix de ce système est modéré, mais la précision et la stabilité sont élevées.

Système de contrôle en boucle fermée

Un système de contrôle en boucle fermée utilise un dispositif de détection de déplacement linéaire monté sur les pièces mobiles ou le plateau de la machine-outil. Le comparateur du dispositif CNC reçoit le déplacement réel découvert et le compare à la valeur de l'instruction du programme.

Contrôler la stabilité d'une machine CNC à commande en boucle fermée est assez difficile. Cependant, cette machine garantit une grande précision.

Comment sélectionner le meilleur type de machine CNC ?

Lors de la sélection de la machine CNC idéale pour votre entreprise, de nombreux éléments doivent être pris en compte. La machine CNC adaptée à vos besoins dépend du type d'entreprise que vous dirigez, des articles que vous créez et du volume de production. Vous trouverez ci-dessous les facteurs à prendre en compte lors de la sélection d'une machine CNC.

Type d'activité

Votre type d’entreprise réduira les alternatives qui s’offrent à vous. Par exemple, si vous possédez un petit atelier d’usinage CNC, vous n’avez besoin que de quelques machines de routage CNC. D'un autre côté, si vous gérez une entreprise manufacturière de grande taille, vous aurez probablement besoin de machines plus grandes et multifonctions.

Disponibilité des pièces détachées

La machine CNC peut s’user ou mal fonctionner comme n’importe quelle autre machine. Assurez-vous donc que la marque ou le modèle que vous achetez peut être rapidement réparé par vos spécialistes et que les pièces de rechange sont accessibles pour être remplacées avant de les acheter. La raison en est que les pièces facilement disponibles déterminent combien de temps vous devrez attendre avant de recommencer la production.

Exigences relatives aux produits

La machine CNC dont vous aurez besoin dépendra principalement du travail effectué. Un tour CNC ou une fraiseuse 3 axes peuvent suffire pour des pièces simples. Pourtant, lorsque la complexité augmente, il devient moins coûteux de disposer de machines capables de fabriquer la plupart des pièces en une seule configuration. Les meilleures machines pour ce type de travail sont les machines CNC à cinq axes.

En outre, certaines catégories de produits nécessitent des équipements CNC spécialisés. Par exemple, un tour suisse spécialement conçu sera idéal pour produire des milliers de pièces cylindriques minuscules et complexes.

Connaître les exigences en matière d'alimentation

Ces machines nécessitent beaucoup d’énergie et utilisent fréquemment une alimentation triphasée pour fonctionner de manière optimale. Il est donc crucial de garantir que le bâtiment reçoive suffisamment d’électricité pour faire fonctionner les nouveaux équipements. Il est également utile de confirmer la consommation électrique actuelle. Lorsque toutes les machines actuelles fonctionnent, l'alimentation électrique de l'installation peut être suffisante, mais l'ajout d'une nouvelle CNC pourrait augmenter l'utilisation au-delà de la quantité d'alimentation.

Les matériaux à usiner

Le type de matériau traité est une considération essentielle lors du choix des machines CNC. Les machines doivent être suffisamment robustes pour usiner des pièces précises à partir d'alliages durs. Des machines de précision capables de maintenir les tolérances nécessaires peuvent être envisagées pour les matériaux plus tendres comme l'acier doux.

WayKen :service d'usinage CNC pour chaque projet CNC

Bien qu'une machine CNC soit généralement un processus simple, choisir celle qui convient le mieux à vos besoins devient une tâche ardue. De plus, les machines CNC sont assez chères, donc même si vous en avez une en tête, il peut être difficile de financer l'investissement initial élevé.

Mais il existe une alternative. Vous pouvez sous-traiter votre service d'usinage CNC à des fabricants industriels comme WayKen. Chez Wayken, nous disposons d'une gamme de machines CNC allant des simples machines 3 axes aux machines multi-axes pour tous vos besoins. Notre équipe d'ingénieurs spécialisés est toujours disponible pour répondre à vos besoins en matière de produits, quelle que soit leur complexité.

Alors pourquoi attendre ? Contactez-nous dès aujourd'hui afin que nous puissions commencer à travailler sur vos projets CNC.

FAQ

Les machines CNC sont-elles chères ?

Une machine CNC est un investissement coûteux. Cependant, la machine justifie son coût par sa haute précision et son niveau de tolérance.

Quels sont les principaux composants d'une machine CNC ?

Un système de commande numérique par ordinateur (CNC) comprend trois composants de base :l'appareil de traitement, également appelé machine-outil, l'unité de commande de la machine et le logiciel CNC, qui est un ensemble d'instructions.

Quel est le type de machine CNC le plus courant ?

La fraiseuse CNC est l'un des types de machines CNC les plus courants, car elle a une variété d'applications allant du taraudage au tournage.