L'usinage CNC est un processus de fabrication, et la machine CNC est le dispositif mécanique qui exécute le processus. Les deux coopèrent et promeuvent conjointement le développement de la fabrication moderne.
Vous verrez probablement une machine CNC fonctionner dans différentes installations de fabrication. L'intégration des machines d'usinage CNC permet d'accélérer la production tout en réduisant les coûts globaux.
Les programmes informatiques et les logiciels permettent l'automatisation du travail à temps partiel ou complet. Les programmes informatiques limitent les erreurs humaines tout en augmentant la productivité et l'efficacité. Cette condition idéale contraint de nombreuses industries à abandonner le travail manuel et à passer à l'usinage CNC.
Nous examinerons ci-dessous le fonctionnement des machines CNC, ce qu'est la CNC et les différents types de machines.
Qu'est-ce que la CNC ?
La commande numérique par ordinateur, ou CNC, est une technologie qui s'appuie sur des programmes et des logiciels informatiques. La CNC est aujourd'hui à la base de l'automatisation de l'usinage grâce à un langage informatique préprogrammé.
L'intégration de ces programmes dans les machines rend la fabrication précise, rapide et efficace. Ils sont basés sur des langages normalisés, les codes G et les codes M. Les codes G contrôlent les mouvements, la vitesse et la direction de la machine. Les codes M automatisent diverses tâches de la machine, comme le démarrage et l'arrêt de certains programmes ou actions.
Alors que la CNC moderne semble être une technologie très récente en raison de la complexité de la programmation, la CNC remonte aux années 1940. Elles ont évolué à partir des premières machines à commande numérique de 1949. Elle a été utilisée pour la première fois dans une fraiseuse expérimentale mise au point par John T. Parsons, un pionnier de l'informatique.
Parson a utilisé un poinçon de calcul IBM 602A pour résoudre les coordonnées de l'écoulement de l'air afin de développer des pales d'hélicoptère. Les innovations successives ont abouti à l'usinage CNC que nous connaissons aujourd'hui. Une méthode automatisée utilisée dans tous les domaines et dans diverses applications. Les possibilités de conception et de production semblent infinies.
Qu'est-ce que l'usinage CNC ?
L'usinage CNC est une fabrication contrôlée par ordinateur. C'est l'apogée du progrès technologique et de la recherche de l'automatisation de la fabrication.
En intégrant les commandes CNC ou informatiques, une machine devient à commande numérique. Le logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) crée des modèles 2D et 3D à partir de l'ordinateur. Le logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) commande la machine pour fabriquer ces modèles.
L'usinage CNC combine des éléments de conception, de mathématiques, de dessin technique et de programmes informatiques. Les machines à commande numérique les plus courantes sont les tours, les perceuses, les imprimantes 3D et les fraiseuses.
Voici ce qui rend possible l'usinage CNC :
- Programmation. Les codes G et les codes M spécifient les instructions et les actions d'usinage. Le langage informatique configure l'ensemble de l'action de la machine pour une conception et une coupe précises.
- Ordinateur. Une unité informatique devient le cerveau de la machine. Il lit et interprète les codes. Des ordinateurs très perfectionnés permettent une automatisation complète de la machine.
- Contrôle des machines. Après avoir interprété les codes, l'ordinateur intégré envoie des signaux aux composants mécaniques. Les moteurs et les actionneurs reçoivent des ordres de démarrage et d'arrêt.
- Mouvement de précision. La vitesse, la cadence et le mouvement des pièces sont contrôlés avec précision. La machine automatise avec précision où et comment couper pour obtenir la pièce souhaitée.
Différents types de machines CNC
La praticité et l'efficacité des machines CNC ont également conduit au développement de types de machines plus spécifiques. Aujourd'hui, les différents types de machines CNC répondent aux différents besoins et applications de l'industrie.
Maintenant que vous savez ce qu'est un système CNC, examinons les différents types de machines CNC et leur fonctionnement.
1. Machine à router CNC
Les fonctions d'un routeur CNC comprennent le perçage, le fraisage et la découpe. Elles sont généralement utilisées sur des matériaux plus souples comme le bois, l'aluminium et les matériaux composites. Bien que les défonceuses CNC soient similaires aux fraiseuses, elles produisent des finitions moins précises.
Ces machines sont idéales pour la sculpture et la gravure sur des pièces plates. Elles peuvent être utilisées pour fabriquer des enseignes, des instruments de musique et des décorations. Les défonceuses sont dotées de différents mèches de défonceuse qui constituent leur principal outil de coupe. Une broche fait tourner ces outils de coupe à grande vitesse pour créer des dessins et des coupes spécifiques.
Cependant, vous devez faire face à un certain niveau de bruit lorsque vous les utilisez. Néanmoins, elles sont idéales pour le travail du bois et du métal.
2. Tour CNC
Cette machine est idéale pour la fabrication de composants nécessitant des caractéristiques telles que des alésages, des filetages et des trous percés. Les tours sont équipés d'une barre rotative et d'un outil de coupe fixe. La pièce à usiner est tournée par une broche le long de l'outil de coupe fixe afin d'obtenir une coupe spécifique.
Souvent, les tours fabriquent des vis, des boulons et des arbres. Ils utilisent divers outils de coupe pour des applications telles que le filetage, la finition et le rainurage. Les tours CNC sont également très utiles pour le travail du bois.
3. Fraiseuse CNC
Une fraiseuse est semblable à un tour. Mais au lieu d'utiliser une barre rotative et une fraise fixe, elle utilise une barre fixe et des fraises mobiles. Et au lieu d'une seule fraise, elle a des fraises à plusieurs points.
Le fraisage L'usinage CNC est le plus efficace pour créer des caractéristiques sur des matériaux plats et irréguliers. Comme les tours, il est également idéal pour le filetage, le perçage et la création de fentes et de rainures. Mais comme il comporte de nombreuses fraises mobiles, il peut aussi transformer un seul bloc de matériau en une forme 3D.
4. Machine de tournage CNC
Les centres de tournage CNC sont une version améliorée des tours CNC et traditionnels. Ils présentent donc des similitudes en termes de conception et de fonctionnement.
Mais comme les centres de tournage constituent une mise à niveau, ils intègrent de meilleures capacités. Elles comprennent notamment le changement d'outil automatique et un enlèvement de copeaux plus efficace, pour n'en citer que quelques-unes. Contrairement au plateau plat d'un tour, les centres de tournage ont un plateau incliné pour un meilleur écoulement des copeaux. Ils sont également dotés d'une enceinte complète pour une meilleure protection de la machine.
Les tours CNC se distinguent également par une capacité de rotation plus élevée, un outillage en direct et une alimentation automatique des matériaux. Par rapport aux tours, ils peuvent comporter 3 à 5 axes pour une coupe plus rapide. Toutes ces conditions font que ces machines sont plus complètes que les tours CNC. Le seul inconvénient est qu'elles coûtent également plus cher.
5. Machines de découpe laser CNC
Les découpeurs laser CNC fonctionnent de la même manière que les découpeurs plasma. La seule différence est que les découpeurs plasma utilisent un flux de gaz à grande vitesse, tandis que les découpeurs laser utilisent des rayons lumineux intenses. Ce faisceau laser fait fondre et vaporise rapidement les parties du matériau à découper.
Cette machine utilise de l'air ou des jets pour solidifier la surface immédiate de la section chauffée. Le matériau est ainsi refroidi afin d'éviter une nouvelle fusion et d'obtenir des coupes précises. Les machines laser CNC sont un excellent complément aux machines d'usinage de la tôle.
6. Presse plieuse CNC
La forme traditionnelle des presses plieuses comprend les types hydrauliques et manuels. Toutefois, les presses plieuses à commande numérique sont plus efficaces grâce à l'intégration d'un ordinateur. Ces machines sont spécialement conçues pour plier des feuilles de métal selon différents profils et formes.
Les presses plieuses CNC sont les principales machines de tôlerie qui utilisent le tonnage pour plier les métaux. Elles peuvent être de type à formage descendant ou de type à formage ascendant. Le formage vers le bas se compose d'un banc fixe et d'une poutre supérieure mobile pour le pressage. Ces deux parties sont équipées de matrices interchangeables en fonction de l'application. À l'inverse, le formage vers le haut se caractérise par une partie supérieure fixe et une partie inférieure mobile.
7. Machine à cisailler CNC
Comme les presses plieuses à commande numérique, cette machine est également plus spécifique aux tôles. Les cisailles sont également appelées cisailles à guillotine et leur principale fonction est de couper. Elles se composent d'un porte-couteau et d'un couteau inférieur qui coupe les tôles.
Son fonctionnement est similaire à celui d'un ciseau. Tout d'abord, à l'aide de pinces et d'une aspiration magnétique, les matériaux sont placés sur l'établi. Le porte-couteau et le couteau inférieur se rapprochent pour couper les matériaux. Grâce à l'intégration de la commande numérique, la machine coupe avec une grande précision et une efficacité accrue.
Usinage CNC et usinage traditionnel
L'usinage CNC est devenu la nouvelle tendance, mais la fabrication traditionnelle reste pertinente. Ci-dessous, nous comparons les deux formes d'usinage et examinons leur pertinence respective.
- Processus. La CNC nécessite moins de supervision car la machine informatisée fait presque tout le travail. La fabrication traditionnelle nécessite une expertise pour faire fonctionner une machine et affiner le produit final. Le processus CNC est beaucoup plus efficace que le processus traditionnel.
- Polyvalence. Les machines CNC peuvent traiter des profils et des conceptions simples ou complexes. L'usinage traditionnel est limité à l'expertise et au savoir-faire de l'opérateur.
- Précision. Si certains artisans machinistes peuvent être précis, les machines à commande numérique sont inégalées. La commande intelligente de l'ordinateur réduit au minimum les risques d'erreurs et de défauts.
- Coût. Les coûts initiaux des machines CNC sont plus élevés que ceux des machines traditionnelles. Mais son efficacité et sa rapidité de traitement compensent cette valeur d'achat plus élevée. Si les coûts initiaux de l'usinage traditionnel sont moins élevés, les coûts de main-d'œuvre sont plus importants. Les machines à commande numérique restent le meilleur investissement pour la fabrication en grande série.
- Adéquation. Les machines à commande numérique sont idéales pour la fabrication en grande série qui exige précision et efficacité. L'usinage traditionnel convient mieux aux petites séries et à une production qui nécessite une touche plus artisanale.
Conclusion
L'avènement de l'usinage CNC concerne presque tous les domaines. En effet, l'usinage CNC offre une approche plus pratique de la fabrication industrielle.
Ce qu'est une machine CNC va au-delà de la description de la machine, c'est la révolution du fonctionnement des industries.
Mais pour passer à l'usinage CNC, vous devez comprendre ce dont vous avez besoin. Évaluez les types de machines dont vous avez besoin et les applications pour lesquelles vous les utiliserez. Si les machines CNC sont efficaces, elles doivent également être adaptées à la nature et aux besoins de votre production.