Machines CNC ont entraîné une transformation massive des processus de fabrication. Toutes les entreprises manufacturières, petites ou grandes, adoptent les machines CNC. Chaque machine CNC se compose d'un système CNC, qui en est l'élément clé. Mais la question qui se pose est la suivante : combien de types de systèmes de contrôle existe-t-il pour les machines CNC ?
Il convient de noter qu'il existe de nombreux types de systèmes de commande CNC. Chacun de ces types fonctionne d'une manière unique. Il est essentiel de comprendre ces types de systèmes si vous souhaitez choisir une machine CNC spécifique. Si vous n'y connaissez rien, ne vous inquiétez pas ! Ce guide vous donnera toutes les informations sur ces systèmes.
Qu'est-ce qu'un système CNC ?
Le système CNC contrôle la fonctionnalité des machines par le biais de programmes informatisés. Il comporte de nombreux autres composants qui fonctionnent en harmonie. Il s'agit notamment des unités de commande, des dispositifs d'entrée, des programmes CNC, des systèmes de retour d'information, etc. Tous ces éléments font partie intégrante du système CNC.
Il existe différents types de machines CNC. En voici quelques exemples machines à fraiser, machines de tournage, Presses plieuses à commande numériqueetc. Toutes ces machines dépendent du système CNC. Ce système reçoit des instructions sous forme codée. Après traitement, ce système CNC vous donne le résultat souhaité.
Tout d'abord, la conception assistée par ordinateur est réalisée en fonction de la forme requise de la pièce. Cette conception est convertie en code G spécialisé à l'aide d'un logiciel de FAO (fabrication assistée par ordinateur). Ces instructions codées sont transmises à l'unité de commande des machines CNC.
Le système CNC traite les instructions et nous donne un résultat. Quelle que soit la complexité de la forme dont vous avez besoin, le système CNC donne toujours une précision de 100%. Dans le passé, ce système CNC était considéré comme peu fiable.
Cependant, avec le temps, la technologie CNC s'est considérablement améliorée. Un opérateur peut rapidement obtenir une précision et une exactitude idéales grâce à ces machines. Ce qui distingue la CNC, c'est sa capacité à offrir un délai d'exécution rapide. Vous pourrez créer des formes complexes en quelques minutes.
Types de systèmes de commande CNC
Il existe de nombreux types de systèmes de commande CNC. Chacun d'entre eux est unique dans son fonctionnement. Cependant, ils offrent tous d'excellents moyens d'automatiser les machines. Voici une liste des types de systèmes CNC les plus courants :
- Système CNC à commande en boucle
- Contrôle de mouvement Contrôleurs CNC
- Contrôleurs CNC de type axe
Notamment, chacun de ces types principaux comporte d'autres subdivisions et parties. Examinons chacun de ces types plus en détail.
1- Système CNC à contrôle de boucle
Le système CNC à commande en boucle existe depuis des années. Au départ, ces machines comportaient de nombreuses erreurs. La raison en est que la technologie n'était pas encore à jour. Aujourd'hui, deux grands types de systèmes CNC sont disponibles sur le marché. Voici leurs noms :
- Machines à commande numérique à boucle ouverte
- Machines CNC à commande en boucle fermée
N'oubliez pas que les machines qui composent ces deux systèmes CNC se comportent différemment. Avant tout, ces deux systèmes CNC diffèrent en termes de précision, d'exactitude et de prix. Les machines équipées de systèmes de commande en boucle ouverte sont moins chères et moins précises, et inversement. Voyons maintenant plus en détail ces deux systèmes et leur fonctionnement.
Machines à commande numérique à boucle ouverte
Les systèmes CNC à boucle ouverte sont une technologie ancienne et moins coûteuse. La machine CNC qui utilise ce système produit des dessins imprécis. La raison en est qu'elles ne disposent d'aucun mécanisme de rétroaction. En d'autres termes, ce système ne dispose pas d'une supervision automatisée.
Examinons les mécanismes d'une manière plus directe. Tout d'abord, la CAO (conception) est envoyée au logiciel de FAO. Ce logiciel transforme le dessin en instructions codées (sous forme de code G). Ces codes sont transmis aux machines CNC. Les machines commencent alors à travailler.
La machine est dotée d'un système CNC à boucle ouverte, c'est-à-dire qu'elle ne dispose d'aucun système de rétroaction ou de correction. Elle essaiera de suivre les instructions codées. Toutefois, en raison de facteurs externes, il y aura de légères déviations par rapport aux machines. La machine ne suivra pas exactement les instructions codées. En raison de ces écarts mineurs, la machine ne donnera pas une précision de 100%.
Bien que cet écart puisse être faible, il est important lorsque vous avez besoin d'une précision de 100%. Le système en boucle ouverte ne comporte pas de fonction intégrée permettant de superviser la précision de la machine. C'est l'homme qui doit vérifier les performances de la machine.
Système CNC en boucle fermée
Le système CNC en boucle fermée est plus avancé. Il offre une excellente précision car ce système consiste en un mécanisme de rétroaction. Les performances des machines sont surveillées. Les données relatives aux performances sont envoyées à l'unité de contrôle. En cas de problème de performance, l'unité de contrôle procède aux ajustements nécessaires.
Comme pour une machine CNC normale, les instructions sont transmises à la machine sous forme codée. La machine CNC commence à travailler. Si les machines ne suivent pas les instructions et ne produisent pas les résultats en conséquence, il y aura des problèmes de précision. Pour résoudre ce problème, ce système dispose d'un système de retour d'information ou de correction.
Le mécanisme de rétroaction du système CNC en boucle fermée envoie un rapport de performance à l'unité de contrôle. Si la machine ne suit pas les instructions avec précision, l'unité de contrôle procède à un ajustement rapide. Cet ajustement de l'unité de contrôle garantit que les machines offrent une précision de 100%. L'action de l'unité de contrôle est immédiate.
En d'autres termes, le système en boucle fermée est doté d'une machine à rétroaction. Cette fonction de rétroaction vérifie le fonctionnement de la machine et envoie des données à l'unité de contrôle. En revanche, le système à boucle ouverte ne dispose pas de telles fonctionnalités. Les machines dotées de systèmes CNC à boucle fermée sont donc coûteuses. Toutefois, leur précision idéale en vaut la peine.
2- Contrôleurs CNC Motion Control
Ce système CNC est le cerveau central lorsqu'il s'agit de contrôler le mouvement des composants d'une machine. Comme vous le savez, chaque machine CNC se compose de différents éléments. Par exemple, les fraiseuses ont des broches, des outils, des tables de travail, etc. Les outils se déplacent et coupent la pièce à usiner.
Ce système garantit que le mouvement de ces outils est 100% précis. Le dessin sous forme de code G est transmis à la machine. Il est maintenant essentiel que la découpe se déplace conformément aux instructions codées. Si les outils ne se déplacent pas avec précision, la coupe sera imprécise. Dans de telles conditions, les contrôleurs CNC à commande par mouvement s'avèrent très utiles.
Le contrôleur de mouvement du système CNC est doté d'un mécanisme de rétroaction qui informe le contrôleur de la précision des mouvements. Si les outils ne se déplacent pas avec précision, le contrôleur effectue les ajustements nécessaires. Ces ajustements garantissent que le mouvement de l'outil est corrigé conformément aux instructions fournies.
En bref : Ce système de commande de mouvement contrôle également le mouvement des outils sur différents axes. Ce système garantit la précision de la coupe sur les axes X, Y ou Z. Cela est dû à la présence de mécanismes de rétroaction. Grâce à l'automatisation, les risques d'erreur sont nuls.
Contrôleurs CNC à 3 axes
Ce système de commande CNC assure le déplacement précis des outils de coupe sur les différents axes. N'oubliez pas que les machines CNC peuvent travailler sur des pièces complexes. Elles peuvent facilement donner des formes très complexes. Ces formes complexes exigent que les outils de coupe se déplacent sur plusieurs axes.
Le contrôleur CNC de type axe vérifie et s'assure que les outils se déplacent sur le bon axe. N'oubliez pas qu'il existe des machines dotées de mouvements à axes multiples. Les machines CNC les plus courantes possèdent généralement des axes X, Y et Z pour la découpe. Toutefois, pour les travaux complexes tels que la sculpture, il faut davantage d'axes. Voici une liste des différents contrôleurs d'axes :
- Contrôleurs CNC à 2 axes
- Contrôleurs CNC à 3 axes
- Contrôleurs CNC 4 axes
- Contrôleurs CNC à 5 axes
Contrôleurs d'axe avec différents axes
Comme je l'ai dit, les contrôleurs d'axe assurent un mouvement précis des différents axes. Chacun d'entre eux fonctionne d'une manière particulière. Explorons plus en détail ces contrôleurs d'axes et leurs différentes directions.
- Un contrôleur CNC à 2 axes permet aux machines-outils de se déplacer sur deux axes seulement, X et Y. Les outils de coupe de ces machines ne se déplacent pas sur les axes Z. Les tours et les découpeurs laser sont des exemples de machines de ce type.
- Le contrôleur CNC à trois axes permet aux outils de se déplacer dans trois directions. Ces directions se situent le long des axes X, Y et Z. Ces machines CNC à trois axes sont les plus courantes. Il s'agit par exemple des fraiseuses et des défonceuses à commande numérique.
- La machine CNC à 4 axes dispose d'un mouvement directionnel. Outre les axes X, Y et Z, ces machines permettent un mouvement de rotation supplémentaire autour de l'axe X. Ces machines sont utiles lorsque des formes et des géométries complexes sont requises.
- Le contrôleur CNC à 5 axes permet cinq mouvements directionnels. Les axes X, Y et Z sont communs. Deux axes supplémentaires, les axes X et Y, permettent aux outils de tourner. Les machines sont très complexes et utilisées à des échelles industrielles plus élevées.
N'oubliez pas que certaines machines CNC peuvent également avoir six mouvements directionnels. Le contrôleur d'axe CNC est utilisé dans tous ces types de machines. Ce système CNC veille à ce que les outils de coupe se déplacent dans l'axe et la direction corrects. En cas d'erreur de coupe, la machine à rétroaction en informe le contrôleur. Ce dernier procède alors immédiatement aux ajustements nécessaires pour garantir la précision de la coupe.
Pourquoi opter pour des machines à commande numérique ?
Les machines à commande numérique offrent une précision idéale que vous n'obtiendrez pas avec les machines manuelles. Elles offrent une excellente répétabilité et un délai d'exécution rapide. Le travail qui peut prendre des jours avec des machines manuelles peut être réalisé en quelques minutes avec des machines CNC. Les risques d'erreur sont négligeables. C'est pourquoi vous devriez la préférer.
Il est vrai que l'utilisation de machines manuelles peut donner lieu à des erreurs. Il y aura des ratés dus à des erreurs de l'opérateur ou à des facteurs externes. Toutefois, les machines à commande numérique éliminent le moindre risque d'erreur.
Le système de retour d'information comprend immédiatement le problème si la machine commet une erreur. L'unité de contrôle procède alors aux ajustements nécessaires et veille à ce que les machines travaillent avec précision. Quel que soit le nombre de pièces dont vous avez besoin, les machines CNC ne posent aucun problème. Vous pouvez fabriquer autant de pièces que vous le souhaitez.
La précision de ces machines ne sera pas affectée même si vous les utilisez toute la journée. La vitesse de ces machines est exceptionnelle. Surtout, vous n'aurez pas besoin d'embaucher davantage d'ouvriers pour superviser les machines. Toute erreur sera détectée automatiquement grâce à un mécanisme de rétroaction.
Vous n'aurez donc pas à gérer des coûts de main-d'œuvre élevés. Un seul opérateur suffit pour les machines à commande numérique. Les machines manuelles nécessitent généralement plus de ressources humaines pour la supervision. En raison de toutes ces caractéristiques, vous devriez préférer les machines CNC.
Questions fréquemment posées
Q1 : Qu'est-ce qu'un système de contrôle en boucle ouverte ?
Le système de contrôle en boucle ouverte ne contient aucun mécanisme de rétroaction. Il est sujet aux erreurs et à la fabrication de composants imprécis. Toutefois, les machines CNC utilisant ce système sont peu coûteuses.
Q2 : Les machines CNC peuvent-elles passer d'une commande en boucle ouverte à une commande en boucle fermée ?
Oui, certaines machines CNC modernes permettent de passer d'un système à l'autre. Toutefois, ces machines sont très coûteuses. C'est pourquoi vous devriez envisager d'équiper votre machine d'un système en boucle fermée. Vous obtiendrez ainsi une excellente précision.
Q3 : Qu'est-ce que la commande adaptative dans les machines à commande numérique ?
Les systèmes de contrôle adaptatif ou de contrôle en boucle fermée sont identiques. Ils se composent d'un mécanisme de rétroaction ou d'un détecteur d'erreurs. Si une machine commet une erreur, le mécanisme de rétroaction la détecte. Le contrôleur s'ajuste alors pour éliminer l'erreur. Il s'agit d'un ajustement en temps réel qui permet de préserver vos pièces de l'imprécision.
Q4 : Quand dois-je acheter des machines CNC ?
Si vous êtes un professionnel et que vous avez besoin de précision rapidement, pensez aux machines CNC. Toutefois, ces machines nécessitent un budget important. Vous pouvez opter pour des machines manuelles si vous travaillez à plus petite échelle. Elles sont peu coûteuses et nécessitent une supervision humaine.
Conclusion
Il ne fait aucun doute que le système CNC a transformé le processus de fabrication. L'efficacité du fabricant a augmenté. Tous les fabricants, qu'ils soient petits ou grands, adoptent cette nouvelle technologie. Cependant, les systèmes CNC ont certains types qui fonctionnent à leur manière.
Il est essentiel de comprendre ces types de machines pour pouvoir les utiliser avec succès. Même si vous envisagez d'acheter une machine CNC, il est indispensable de savoir comment fonctionne le système CNC. Ce guide couvre tout ce qui concerne les types de systèmes de commande CNC.