Usinage CNC : types, classifications, principes de base des machines-outils

Introduction

 

Bienvenue dans notre guide complet sur l'usinage CNC ! Dans cet article, nous explorerons les différents types et classifications d'usinage CNC, ainsi que les principes de base des machines-outils. Que vous soyez débutant ou professionnel chevronné, ce guide vous apportera les connaissances nécessaires pour comprendre et exceller dans le monde de l'usinage CNC. Alors, c'est parti !

 

 

 

Qu'est-ce que l'usinage CNC?

 

 

L'usinage CNC (Computer Numerical Control) est un processus de fabrication qui utilise des commandes informatisées et des machines automatisées pour créer des pièces et des composants précis et complexes. Il a révolutionné l'industrie manufacturière en offrant une efficacité, une précision et une répétabilité supérieures par rapport aux méthodes d'usinage traditionnelles.

 

Il existe de nombreux types de machines d'usinage CNC, qui peuvent être classées en différentes catégories sous différents angles et selon différentes normes de classification. Aujourd'hui, nous allons présenter l'une des deux méthodes de classification. Elle est classée selon le mode de mouvement et le mode de contrôle. Le contenu spécifique est le suivant :

 

 

 

 

Selon le point de mouvement de la machine-outil d'usinage CNC :

 

 

 

(1) Système de contrôle de position

 

Seule la position de l'outil de contrôle peut être déplacée d'un point à un autre, et en cours de déplacement. L'usinage CNC tel qu'une aléseuse à gabarit, une perceuse, une poinçonneuse, etc. Les coordonnées ont une précision de positionnement élevée. Afin d'améliorer l'efficacité de l'usinage CNC, le groupe de machines-outils d'usinage CNC avec la vitesse d'avance la plus élevée est utilisé pour se déplacer, graduer ou décélérer en continu avant de fermer le point d'ancrage, de sorte que la faible vitesse atteigne la ligne d'arrivée, réduisant ainsi le mouvement de l'usinage CNC L'inertie des pièces est surajustée, provoquant des erreurs de positionnement. Le mouvement dans le processus de positionnement ne nécessite pas d'usinage CNC, il n'y a donc aucune exigence de trajectoire.

 

 

 

(2) Système de contrôle linéaire

 

Le système de contrôle linéaire désigne le mouvement précis qui est contrôlé d'une position à une autre à une certaine vitesse dans la direction parallèle à l'axe. Également connu sous le nom de système de contrôle de mouvement linéaire ponctuel.

 

 

 

(3) Système de contrôle de profil

 

Il s'agit de contrôler deux axes ou plus en même temps (deux demi-axes, deux axes, trois axes, 4 axes, liaison cinq axes). Il contrôle non seulement les coordonnées de début et de fin des pièces mobiles de la machine, mais contrôle également l'ensemble du processus La vitesse, la direction et le déplacement de chaque liaison, à savoir le traitement du contrôle de trajectoire, formuler le contour requis. La pente de la trajectoire est n'importe quelle ligne droite, arc, spirale, etc. Ce type de dispositif de commande numérique de machine-outil a les fonctions les plus complètes. Il peut contrôler plus de deux coordonnées et liaisons de coordonnées, et peut contrôler des points et des lignes.

 

 

 

 

 

Types de machines CNC

 

 

Selon la fonction ou le type de pièces usinées par CNC, les machines-outils d'usinage CNC peuvent être divisées en cinq types : fraiseuse CNC , tour CNC, perceuse CNC, machine de découpe plasma CNC et rectifieuse CNC.

 

 

1. Usinage et fraisage CNC

 

Utilisé pour l'usinage CNC et la fabrication de formes, rainures, trous, encoches, rainures, poches et surfaces spéciales, et exécute le processus d'usinage de pièces de fraisage CNC, c'est-à-dire l'outil de coupe rotatif sur la rectifieuse pour retirer la CNC de la pièce fixe Traitement des matériaux.

 

Les fraiseuses CNC, également appelées centres d'usinage, sont l'un des types de machines CNC les plus courants. Elles utilisent des fraises rotatives pour retirer de la matière d'une pièce, ce qui permet d'obtenir la forme souhaitée. Les fraiseuses CNC sont très polyvalentes et peuvent effectuer une large gamme d'opérations, notamment le perçage, le taraudage, le fraisage et le contournage.

 

 

 

 

 

 

2. Tour CNC

 

Elle est utilisée dans l' usinage CNC et la fabrication d'objets cylindriques et de pièces tournées . Lorsque le bloc de matériau tourne rapidement sur la broche, l'outil façonne la pièce usinée. Les tours CNC sont idéaux pour la production de pièces symétriques telles que des arbres, des barres et des anneaux. Ils offrent une excellente précision et permettent de réaliser facilement des formes complexes.

 

 

 

 

 

 

3. Perceuse CNC : utilisée pour percer des trous dans des pièces usinées CNC. Cet outil permet un positionnement rapide et précis du perçage. La perceuse de précision peut également effectuer des opérations d'alésage, de perçage arrière et de taraudage.

 

 

4. Machine de découpe plasma CNC

 

Un chalumeau de découpe plasma pour couper le métal, y compris l'utilisation de jets accélérés par plasma thermique pour couper des matériaux conducteurs.

 

Les découpeurs plasma CNC utilisent un jet de gaz ionisé (plasma) à grande vitesse pour couper des matériaux conducteurs d'électricité tels que l'acier, l'aluminium et le laiton. Ils sont couramment utilisés dans les industries de fabrication de métaux, où une découpe de précision et des formes complexes sont nécessaires.

 

 

5. Rectifieuse CNC

 

La machine utilise une roue rotative pour meuler ou broyer le matériau dans la forme souhaitée, ce qui est plus facile à programmer que les fraiseuses et les tours CNC.

 

 

 

6. Machines d'électroérosion à commande numérique (CNC)

 

Les machines CNC EDM (Electrical Discharge Machining) utilisent des décharges électriques pour enlever de la matière et façonner la pièce. Elles sont très efficaces pour usiner des pièces complexes et complexes, en particulier celles fabriquées à partir de matériaux durcis. Les machines CNC EDM sont largement utilisées dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de la médecine.

 

 

 

 

 

 

Classifications des machines CNC

 

 

 

Selon le nombre d'axes, les machines-outils CNC peuvent généralement être divisées en cinq catégories : machines-outils CNC à 2 axes, machines-outils CNC à 2.5 axes, machines-outils CNC à 3 axes, machines-outils CNC à 4 axes et machines-outils CNC à 5 axes.

 

 

Machine d'usinage CNC à 2 axes

 

Une machine n'est autorisée à entrer que dans deux axes, comme un tour, et l'outil se déplace dans deux directions, comme X et Z.

 

 

 

Machine d'usinage CNC à 2.5 axes

 

Il s'agit également d'un système à trois axes, mais le mouvement n'est pas tridimensionnel. L'axe X et l'axe Y se déplacent d'abord vers la position, puis le troisième axe commence à fonctionner, comme les perceuses et les taraudeuses.

 

 

 

Machine d'usinage CNC à 3 axes

 

Les trois axes (X, Y et Z) se déplacent simultanément dans les trois dimensions. C'est la machine-outil la plus utilisée et la plus polyvalente. Elle peut atteindre une grande précision et une grande précision, et peut être utilisée pour des opérations automatiques/interactives et le fraisage de rainures. , Perçage et découpe d'arêtes vives.

 

 

 

 

 

Machine d'usinage CNC à 4 axes

 

Une machine-outil à trois axes qui tourne à nouveau sur l'axe A ou l'axe B. Les exemples courants sont les machines-outils verticales ou horizontales. Dans le cas de l'usinage CNC à 4 axes, le fraisage est effectué sur l'axe supplémentaire et les opérations sur X, Y et Z sont les mêmes que dans le système à trois axes, et la rotation sur l'axe A ou B est effectuée autour de l'axe X.

 

 

 

Machine d'usinage CNC à 5 axes

 

Une machine-outil à commande numérique (CNC) à trois axes, qui effectue également des rotations dans deux directions (Y et Z) sur les axes A et B respectivement, est mise en rotation par le banc et le mouvement de la broche (point de pivot). La machine-outil à cinq axes est une machine-outil à commande numérique de pointe. Sa rotation multidimensionnelle et le déplacement des outils permettent la fabrication de pièces usinées CNC précises et complexes . Ceci est dû à un meilleur accès au fond et aux cavités profondes, à une finition et une vitesse inégalées, généralement utilisées dans des applications aéronautiques de pointe telles que les composants aérospatiaux, les prothèses osseuses, les pièces en titane, les pièces de machines pour l'industrie pétrolière et gazière et les produits militaires.

 

 

 

 

 

Machines CNC multi-axes

 

Ces machines vont au-delà de cinq axes et peuvent avoir jusqu'à 9 axes ou plus. Les machines CNC multi-axes sont utilisées dans les applications aérospatiales, médicales et automobiles avancées.

 

 

 

 

Notions de base sur les machines-outils à commande numérique

 

Pour comprendre le fonctionnement des machines à commande numérique, il est essentiel de comprendre les fondamentaux des machines-outils qu'elles utilisent. Voici quelques concepts clés :

 

1. Outillage : Les machines CNC utilisent une vaste gamme d’outils de coupe, chacun conçu pour des tâches spécifiques. Fraises, forets, tours et plaquettes de coupe ne sont que quelques exemples. Le choix et l’entretien appropriés des outils sont essentiels pour obtenir des résultats optimaux.

2. Logiciels CAO/FAO : Les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) et de fabrication assistée par ordinateur (FAO) jouent un rôle essentiel dans l’usinage CNC. Le logiciel CAO sert à créer le modèle 3D de la pièce, tandis que le logiciel FAO génère la trajectoire d’outil et convertit le modèle en instructions de code G, compréhensibles par la machine.

3. Dispositifs de maintien de la pièce : Les dispositifs de maintien de la pièce assurent sa fixation pendant l’usinage. Étaux, brides, mandrins et montages garantissent la stabilité et la précision des opérations de coupe.

4. Paramètres de coupe : Le choix des paramètres de coupe appropriés, tels que les vitesses d’avance, les vitesses de broche et la profondeur de coupe, est essentiel pour obtenir la finition de surface et la précision dimensionnelle souhaitées.

 

 

 

Avantages de l'usinage CNC

 

 

L'usinage CNC offre de nombreux avantages, ce qui en fait une méthode de fabrication privilégiée pour un large éventail d'industries. Parmi les principaux avantages, on peut citer :

 

Précision et exactitude : Les machines CNC peuvent atteindre des niveaux de précision exceptionnellement élevés, garantissant des résultats constants et précis.

 

Automatisation : L'automatisation des machines CNC réduit le besoin d'intervention manuelle, ce qui entraîne une efficacité accrue et une réduction des coûts de main-d'œuvre.

 

Complexité et polyvalence : les machines CNC peuvent créer des géométries complexes et sophistiquées qui seraient difficiles, voire impossibles à réaliser avec des méthodes conventionnelles.

 

Répétabilité : Une fois qu'un programme CNC est créé et testé, le même processus peut être facilement répété avec des résultats cohérents.

 

Variété des matériaux : Les machines CNC peuvent travailler avec une large gamme de matériaux, notamment les métaux, les plastiques, les composites et bien plus encore.

 

Réduction des déchets : L'usinage CNC minimise le gaspillage de matériaux grâce à une coupe précise et à des trajectoires d'outils optimisées.

 

 

 

Conclusion

 

En conclusion, l'usinage CNC a révolutionné l'industrie manufacturière grâce à sa précision, son efficacité et sa polyvalence inégalées. Comprendre les types, les classifications et les principes de base des machines CNC est essentiel pour exploiter pleinement le potentiel de cette technologie. Que vous soyez dans l'automobile, l'aérospatiale, le médical ou tout autre secteur, l'usinage CNC vous offre un avantage concurrentiel pour la création de produits de haute qualité.