La CNC a révolutionné le secteur manufacturier en optimisant l’ensemble du processus de production tout en permettant l’exécution efficace de tâches complexes. La CNC, ou Computer Numerical Control, est le contrôle automatisé des outils d’usinage utilisés en production. Cependant, les connaissances de base des machines CNC reposent fortement sur des logiciels et des codes préconfigurés. Ces programmes instruisent chaque machine sur des mouvements et des fonctions précis.
De plus, une machine CNC est une sorte de matériel permettant de gérer divers produits et pièces. Il amplifie l'efficacité de la production en éliminant le besoin d'un opérateur humain. Ainsi, même si une partie du travail manuel reste cruciale, les entreprises de haute technologie s'appuient désormais sur des machines-outils CNC avancées pour rendre le flux de travail durable. Dans cet article, vous passerez en revue les connaissances de base des machines CNC et leurs éléments.
Les machines CNC sont des ensembles de matériel à commande numérique qui fabriquent des pièces et des embouts spécifiques. Ces machines peuvent effectuer diverses opérations sur des articles variés, notamment le fraisage, le tournage, le perçage, la découpe et le fraisage. Ces moteurs peuvent effectuer des usinages sur des configurations à trois ou six axes. Cela est dû à ses codes pré-écrits pour les PC.
De plus, la technologie CNC est largement utilisée pour fabriquer de nombreux produits divers. Il comprend des pièces aérospatiales, des fournitures médicales, des pièces automobiles, etc. Ces machines peuvent fournir des produits finis précis, exacts et efficaces. Les appareils CNC ont pour la plupart remplacé les modes de travail dans le secteur industriel actuel.
De plus, les machines CNC se présentent sous différentes formes et dimensions en fonction des exigences du travail à accomplir. Ils peuvent être adaptés à un large éventail d’outils. Les caractéristiques typiques incluent des vitesses d'avance, plusieurs axes de mouvement, des changements d'outils motorisés et des vitesses flexibles. En raison de leur précision, ces appareils peuvent fabriquer des produits avec des limites spécifiques. Par conséquent, avoir des connaissances de base sur une machine CNC est essentiel pour faire fonctionner des moteurs modernes.
Vous pouvez utiliser des machines CNC pour une fabrication précise et efficace en suivant ces étapes.
Étape 1. Sélectionnez Logiciel CAO/FAO. Pour la formation de modèles CAO, créez un modèle 3D de votre pièce à l'aide d'un logiciel de CAO. C'est similaire au moulage numérique d'objets.
Étape 2. Pour convertir le logiciel CAM, passez à ce logiciel une fois que votre modèle est prêt. Ce programme convertit votre modèle 3D en G-code, utilisé par les machines CNC.
Étape 3. Créez le chemin que votre machine CNC suivra dans le logiciel CAM. Indiquez la vitesse à laquelle il se déplace, coupe et change d'outil. Les parcours d'outils sont similaires à la chorégraphie de l'usinage CNC.
Étape 4. Utilisez le programme CAM pour vérifier et modifier le G-code. Ensuite, regardez la machine fonctionner grâce aux commandes du code G.
Étape 5. Sélectionnez le bon instrument de coupe, en tenant compte de facteurs tels que la durée de vie de l'outil, la vitesse de coupe et le type de matériau. L’utilisation du bon équipement améliore l’efficacité et le niveau du processus d’usinage.
Étape 6. Avant d'utiliser la machine CNC dans la vie réelle, testez le programme à l'aide de la fonction de simulation du logiciel CAM pour identifier les problèmes possibles.
Étape 7. Essayez le programme dans la simulation du logiciel CAM avant d'utiliser la machine CNC dans la réalité. Cela aide à trouver et à résoudre les problèmes.
Étape 8. Après avoir terminé le programme, utilisez le logiciel CAM pour créer le G-code final. Le G-code contient les instructions permettant à la machine CNC de générer l'élément requis.
Étape 9. Fournissez à la machine CNC le programme G-code. En fonction de votre outil et de votre configuration, vous pouvez gérer cela en utilisant une connexion USB, réseau ou d'autres techniques.
Étape 10. Essayez le logiciel sur des déchets avant de commencer à produire de grandes quantités. Cela garantit un fonctionnement correct et un assemblage précis des pièces.
Les composants d'usinage CNC sont classés sous outils CNC, règles de conception pour l'usinabilité (DfM) et sélection des matériaux.
Les outils de tournage CNC fonctionnent avec un tour qui fait tourner la pièce à des tours par minute élevés tandis que l'outil de tournage façonne la pièce dans la forme programmée. Il comprend des outils d'alésage, de chanfreinage, de moletage et de séparation. Le Fraiseuse CNC utilise Outils de coupe CNC pour enlever de la matière à divers endroits d'une pièce fixe dans un mouvement circulaire. Il comprend les fraises d'extrémité, de dalle, de face et creuses. Factures de forage travailler avec des forets hélicoïdaux ou des fraiseuses CNC ; ces trous sont réalisés à l'aide de cannelures et de pointes coupantes coniques. Il comprend des forets centraux, éjecteurs et hélicoïdaux.
Les contraintes de conception dans l'usinage CNC sont inhérentes à la mécanique du processus de découpe. La plupart des outils de coupe CNC ont une forme cylindrique avec une extrémité plate, limitant les géométries. Les surfaces inaccessibles à l'outil de coupe ne peuvent pas être usinées CNC. De même, le repositionnement manuel entraîne une erreur de position petite mais significative. Il s’agit d’un avantage crucial de l’usinage CNC à 5 axes par rapport à l’usinage CNC à 3 axes. En raison des forces de coupe et des températures créées lors de l'usinage, la pièce peut se déformer ou vibrer. Ainsi, les coins verticaux internes d'une pièce CNC auront un rayon, quelle que soit la taille de l'outil de coupe utilisé.
● Caractéristiques hautes : maximum. rapport: hauteur/largeur < 4
● Cavités et poches : profondeur : 4 x largeur de la cavité, profondeur : 25 cm (10’’)
● Bords internes : plus grand que 1/3 x la profondeur de la cavité
● Épaisseur minimale de paroi : 0,8 mm (pour les métaux) et 1,5 mm (pour les plastiques)
● Trous : diamètre: tailles de forets standard, profondeur : 4 x diamètre nominal
● Fils : longueur : 3 x diamètre nominal, taille : M6 ou plus, taille : M2
● Tolérances : standard : ± 0,125 mm, réalisable : ± 0,025 mm
L'option matérielle optimale dépend de votre utilisation spécifique. L'usinage CNC est principalement utilisé avec des alliages métalliques, notamment l'aluminium 6061, l'acier inoxydable, l'alliage, l'acier doux, l'acier à outils et le laiton. Les machines CNC en plastique sont destinées au prototypage avant le moulage. Ils comprennent l'ABS, le PC, le nylon, le POM et le PEEK.
● Résistance à la traction: PEEK, nylon, PC (faible < 100 MP a), aluminium (moyen < 500 MP a), acier inoxydable, acier à outils, acier allié (haute > 500 MP a)
● Dureté: Acier inoxydable, acier allié (90 HRB), acier à outils (> 50 R C)
● Volume élevé et facile à usiner : Aluminium, Laiton, POM
● Résistance chimique : Acier inoxydable, PEEK, Téflon
● Résistance à la température : Laiton, PEEK, Téflon (faible < 250º C), aluminium (moyen < 400º C), acier inoxydable, acier à outils, acier allié (haute > 500º C)
La programmation de machines CNC fait référence à l'écriture de code ou à un ensemble de commandes qu'un ordinateur peut utiliser pour faire fonctionner des outils et des machines CNC afin de créer un produit. Un programmeur CNC examine numériquement un modèle CNC d'une pièce avant de saisir un ensemble d'instructions dans un ordinateur.
L’usinage simple de pièces est une application parfaite pour la programmation manuelle. Cette méthode de programmation est inadaptée à la découpe de pièces complexes en raison de son taux d'erreur élevé. L'interface de programmation conversationnelle permet aux utilisateurs de saisir des commandes au lieu du G-code. Le logiciel CAM est le type de programmation CNC le plus populaire, en particulier pour l'usinage de prototypage CNC. Il existe des codes de langage de programmation CNC plus importants en plus du G-code et du M-code.
Le code T spécifie l'identification de l'outil. Les vitesses de broche d'outil prévues pour l'opération d'usinage avec Codes S. Code machine qui a un Codé N une ligne ou un bloc peut être identifié. Les opérations non géométriques de la machine CNC sont gérées à l'aide de codes M. Codes M gérer le liquide de refroidissement et la broche. Les différentes vitesses de coupe auxquelles l'outil doit se déplacer sont codées par Codes F & Codes G. Codes D fournir des données sur le décalage d'outil d'une machine CNC, en mesurant la saillie d'un outil par rapport au porte-outil ou en séparant le bord de coupe et la ligne centrale de l'outil.
Générez et exportez un modèle 3D, créez et confirmez les parcours d'outils et téléchargez le code sur une machine CNC. Solidworks, Meshcam, Fusion 360, Vectric, et Mastercam font partie des meilleurs logiciels de programmation CNC actuellement disponibles. Par conséquent, avant d'écrire du code CNC, vous devez être familier avec les principes de l'usinage CNC, les logiciels de CAO/FAO et le langage de commande machine G-code.
Dans l'usinage CNC, une section de produit est supprimée à l'aide de diverses méthodes pour créer le résultat souhaité. La technique utilisée définit le style de suppression. Certaines opérations d'usinage CNC typiques utilisées dans le processus de pièces comprennent le perçage, le fraisage et le tournage CNC.
● Fraisage CNC : Dans l'usinage CNC, le fraisage enlève une partie d'une pièce à l'aide d'outils de coupe rotatifs. Avec le fraisage CNC, vous pouvez exécuter deux opérations principales.
● Fraisage du visage est utilisé pour couper des surfaces planes, des surfaces peu profondes et des cavités à fond plat.
● Fraisage CNC périphérique est utilisé pour créer des cavités profondes dans la pièce.
● Tournage CNC : Le tournage CNC utilise l'usinage CNC pour créer les sections intérieures et externes en spirale de ces deux composants. Les tâches suivantes sont possibles avec le tournage CNC : Alésage, Parement, Rainurage, et coupe-fil.
En fonction de votre fichier CAO, il existe des procédures d'usinage CNC supplémentaires potentielles. Ils comprennent Forage, Brochage, Sciage, Affûtage, Honing, et Rodage.
Voici le type de machine et leur configuration :
● Fraiseuses CNC sont idéaux pour créer des prototypes 3D complexes.
● Tours CNC peut être utilisé pour les composants cylindriques.
● Machines de découpe laser CNC sont parfaits pour une coupe de précision.
● Machines de découpe plasma CNC conviennent à la coupe du métal et des matériaux conducteurs.
● Machines de routeur CNC sont parfaits pour le travail du bois sur des matériaux plus tendres.
Des machines CNC avancées, où différentes broches sont sélectionnables et capables de déplacer, couper, percer et façonner des pièces contrôlées via plusieurs axes, peuvent être nécessaires pour les pièces destinées aux industries de l'automobile, de la défense, de l'aérospatiale ou de la médecine. Les centres de tournage 2 à 8 axes et les centres d'usinage 3 à 5 axes sont deux exemples de ces dispositifs.
Les conceptions à une, deux ou même multibroches sont autorisées. Considérer horizontal ou tours CNC verticaux de 2 à 5 axes ou des fraiseuses de 3 à 5 axes pour des travaux allant du simple au très compliqué ou pour des fabrications par lots.
● Machines 3 axes conviennent aux pièces simples comme les prismes, les poches et les surfaces planes.
● Machines 4 axes sont efficaces pour les pièces présentant des caractéristiques cylindriques ou angulaires.
● Machines 5 axes offrent la plus grande flexibilité pour les pièces complexes avec des géométries complexes et des surfaces non perpendiculaires.
Temps et coût de production : Les machines 3 axes sont souvent plus rapides et moins chères pour des pièces plus simples. Cependant, pour les pièces complexes, l’usinage sur quatre ou cinq axes peut être globalement plus rapide en éliminant le besoin de configurations multiples.
L'usinage CNC est largement utilisé pour fabriquer des pièces industrielles en raison de divers avantages. Vous trouverez ci-dessous quelques avantages du système par rapport à d’autres méthodes convaincantes.
Pour plusieurs raisons, les experts doivent maîtriser le fonctionnement des machines CNC. Vous pouvez réduire les délais, améliorer le rendement et simplifier les méthodes en obtenant des informations. Le contrôle du projet peut entraîner des économies grâce à une meilleure utilisation des ressources et de l’utilisation des machines. L'expertise dans les activités CNC peut vous donner un avantage sur le marché en répondant aux demandes des clients.
De plus, les experts peuvent améliorer la production et la croissance des entreprises en faisant des choix judicieux. Cela comprend la formation du personnel, le rendement des processus et les investissements en capital. Ainsi, ces travailleurs peuvent garder une longueur d’avance en suivant les avancées de la CNC et en utilisant de nouvelles fonctionnalités pour stimuler la créativité.
L'usinage CNC offre quelques fonctionnalités pour une précision intense. Une fois la machine démarrée et le logiciel lancé, elle fonctionne librement sans aide humaine, ce qui réduit le taux d'erreur. Plusieurs activités peuvent être réalisées, accélérant le processus et facilitant la satisfaction d’une demande de volume important. La précision n'est en aucun cas altérée au cours de ce processus.
De plus, l’usinage CNC a rendu possible la modélisation 3D de pièces pour une utilisation ultérieure. Malgré le volume, la précision requise est atteinte. Dans les délais impartis, toutes les pièces d'un lot sont réalisées avec la même qualité. Il y a donc peu de déchets de matériaux, ce qui réduit les coûts du produit.
Étant donné que les fraiseuses CNC s'appuient sur des codes pour simuler des pièces, l'erreur humaine est supprimée. Cependant, l’opérateur d’une machine CNC a encore un certain contrôle sur le processus de production. L'opérateur affecte de manière critique la précision d'un projet de fraisage CNC. Il est en charge du calibrage des outils coupants et du réglage du travail.
Néanmoins, ils doivent également être capables de repérer les moments où leurs outils ne peuvent pas produire le meilleur résultat. Dans l’ensemble, le risque d’erreur humaine est bien moindre. Produire des pièces délicates avec des tolérances aussi minuscules que 0,004 mm est simple. Il est essentiel de se rappeler que toutes les machines CNC ne sont pas égales et ne produisent pas des pièces avec un haut degré de précision.
La production peut commencer une fois que le travailleur a configuré la machine avec les critères de conception requis. La création de pièces est relativement rapide une fois que la machine CNC est en production. Les machines CNC modernes sont très évolutives et peuvent produire de vastes pièces.
Leur capacité à créer de grandes quantités d’un seul article ou d’énormes lots les distingue des processus manuels et des outils habituels. La quantité de pièces que les machines CNC peuvent produire est illimitée. Cela permet donc aux entreprises de mieux utiliser leurs actifs et leurs aides financières.
Une machine CNC peut avoir un coût initial élevé mais des dépenses courantes réduites. L'usinage CNC est rentable en raison de son taux de production élevé et de son faible prix de production. Une autre façon de réduire les coûts consiste à exiger moins de formation. De plus, les opérateurs peuvent apprendre virtuellement à utiliser des machines CNC, renforçant ainsi l'attrait de l'usinage CNC.
De même, l’usinage CNC réduit le nombre de travailleurs nécessaires pour réaliser les opérations. Un seul opérateur compétent peut faire fonctionner de nombreuses machines CNC et y charger les conceptions requises. Ainsi, vous pouvez obtenir un avantage en répercutant les économies sur les coûts de main-d’œuvre sur vos clients.
Une machine CNC nécessite qu'un opérateur saisisse du code et effectue la maintenance de la machine. Tout le reste est automatisé. Les travailleurs n'ayant pas besoin d'être à proximité des outils de coupe peuvent accroître la sécurité sur le lieu de travail.
Depuis l’avènement des outils CNC, le traitement a connu une diminution des incidents impliquant la santé et la sécurité au travail. Une machine CNC peut être facile pour un utilisateur formé et expérimenté. Cela peut être plus difficile qu'une perceuse sans fil, mais un nouveau travailleur peut toujours manipuler une machine CNC complexe.
Les industries dépendent fortement des machines CNC. Leur entretien est essentiel pour garantir une production productive et réduire les temps d’arrêt. La longévité des machines peut être facilement prolongée en les nettoyant et en les huilant régulièrement. Les débris et une mauvaise lubrification peuvent entraîner une usure des outils et dégrader la qualité des pièces.
Ainsi, la création d’un plan de supervision régulier comprenant des contrôles d’alignement et la réparation des pièces usées conduit à la longévité. Un entretien précis du système de données avec une planification et une allocation efficaces des ressources est également essentiel. Des systèmes bien définis et des moyens simples de signaler les problèmes permettent de réagir rapidement aux problèmes.
De plus, la tenue d’un inventaire de pièces de rechange réduit les temps d’arrêt. Il offre un accès rapide aux éléments requis et difficiles à trouver. Ces actions fonctionnent ensemble pour maintenir les machines CNC dans des opérations optimales, permettant des processus productifs et continus.
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