Processus d'usinage CNC expliqués : perçage et tournage

Les processus de fabrication ont évolué depuis les temps primitifs, parallèlement aux progrès des produits et services. La révolution industrielle a marqué une ère d’usinage pour l’humanité, et les humains ont commencé à utiliser des machines pour produire des biens et des produits en masse. Cependant, l’invention des ordinateurs a encore amélioré les processus de fabrication, donnant naissance à la commande numérique par ordinateur.

L’introduction de la CNC dans les processus d’usinage a fait évoluer la fabrication, et la précision, la cohérence et la polyvalence offertes par ces processus sont devenues partie intégrante de l’industrie manufacturière d’aujourd’hui. La CNC est utilisée dans presque tous les processus d'usinage qui étaient effectués manuellement ou mécaniquement dans le passé.

Dans l'article d'aujourd'hui, nous examinerons les principaux processus d'usinage réalisés avec l'application de la CNC et quels processus sont les mieux adaptés à vos besoins. Nous nous concentrerons sur les outils et processus de tournage, de fraisage et de perçage dans les centres d’usinage CNC.

Cet article s'adresse à vous, que vous soyez un industriel, un nouveau venu dans l'industrie ou un étudiant en technologie curieux de connaître l'utilisation et les applications des processus d'usinage CNC comme le tournage, le fraisage et le perçage.

Alors allons-y.

Qu’est-ce que l’usinage CNC ?

Comme déjà mentionné, CNC signifie Computer Numerical Control et cette technologie est largement utilisée dans les processus de fabrication dans les centres d'usinage. La CNC s’est avérée être un changement de paradigme majeur de la fabrication mécanique à la fabrication informatisée de pièces et de produits.

C’est entre les années 1940 et 1950 que l’idée de la commande numérique a été introduite. Il a été affiné en s'intégrant à des systèmes électroniques numériques pour développer des commandes numériques informatisées.

Nous pouvons définir l'usinage CNC dans le processus de fabrication comme suit :

Il représente le logiciel informatique préprogrammé qui dicte le mouvement et les fonctions des outils et des machines de l'usine. La précision et l'exactitude des processus d'usinage sont obtenues en utilisant les instructions numériques des fichiers CAM (fabrication assistée par ordinateur) et CAO (conception assistée par ordinateur) sur différentes machines et outils tels que des fraises, des routages, des tours, des meuleuses, etc.

Les processus d'usinage CNC sont effectués sur différents types de machines et d'outils. Cependant, dans l’article d’aujourd’hui, nous nous concentrerons sur le perçage, le fraisage et le tournage.

Forage

Nous commencerons par les opérations de perçage sur centres d'usinage CNC. Il ne s’agit pas d’un processus d’usinage spécifiquement réalisé avec des centres CNC. Au lieu de cela, le perçage est un processus utilisé depuis l’ère des processus manuels et mécaniques.

Le perçage est le processus de coupe dans lequel des trous ronds sont créés ou agrandis à l'aide d'un outil de coupe multipoint appelé foret. Dans les opérations de perçage courantes, le foret est pressé contre la pièce et tourne à des vitesses permettant d'éliminer les copeaux de la pièce et de percer des trous.

Dans le perçage CNC, le principe de base du processus de perçage reste le même. Cependant, l’utilisation d’outils et de machines préprogrammés assistés par ordinateur permet d’obtenir une précision et une exactitude élevées dans le processus.

De la discussion, il est compréhensible que les principes fondamentaux du processus de perçage dans les machines CNC tournent autour de deux concepts principaux : les forets et la vitesse de rotation. Les forets déterminent la taille des trous, les géométries, le matériau sur lequel travailler, etc., et la vitesse de rotation du foret pendant les opérations de forage est déterminée par le matériau percé et le type de foret utilisé.

Opérations de perçage CNC

Lorsqu'on parle spécifiquement de perçage CNC, il est nécessaire de discuter des types d'opérations de perçage qui peuvent être effectuées dans les centres d'usinage CNC :

1. Forage par points

Le forage par points représente l'opération préliminaire sur une machine de forage dans laquelle des trous peu profonds sont dessinés pour guider le processus de forage ultérieur plus profond.

2. Forage de trous profonds

Le forage de trous profonds est le processus secondaire après le forage par points. Une fois le spot foré, le forage profond permet des trous plus détaillés et plus profonds pouvant atteindre 10 fois le diamètre du foret.

3. Contre-alésage

Le contre-alésage est une opération de forage dans laquelle des trous élargis et à fond plat sont percés. Ces trous sont également percés après un perçage ponctuel et sont particulièrement utiles pour permettre aux têtes de vis de reposer au ras ou en dessous de la surface de la pièce.

4. Fraisage

Le fraisage est l'opération de perçage dans laquelle des trous coniques sont créés sur des trous pré-percés. Ces types de trous percés sont utiles pour que les têtes de vis coniques affleurent la pièce.

5. Tapotement

Enfin, les perceuses permettent également de tarauder différentes pièces. Le taraudage consiste à couper des filetages à l'intérieur des trous percés pour accueillir des attaches filetées.

Matériaux

Le perçage peut être effectué sur divers matériaux grâce à la polyvalence offerte par les forets. Le spectre des matériaux à travailler est très large dans les opérations de forage. Un bref aperçu des matériaux qui peuvent être percés sur les machines CNC est le suivant :

Les métaux

Les métaux ferreux comme l’acier et la fonte peuvent être facilement percés. Les métaux non ferreux comme l’aluminium, le cuivre, le magnésium, le titane et leurs alliages peuvent également être percés sur des machines CNC. En outre, le zinc est également un métal non ferreux adapté aux fonctions de forage.

Plastiques

Les plastiques comme l'acrylique, le polyéthylène, le polycarbonate, le polystyrène, le polypropylène, le nylon, le téflon et l'ABS conviennent pour Perçage CNC.

Matériaux composites

Les composites tels que les plastiques renforcés de fibres de carbone, les résines, les liants et les plastiques renforcés de fibres de verre sont adaptés au perçage.

Bois

Le bois et les produits en bois peuvent également être traités sur les perceuses. Il comprend les feuillus, les résineux, les panneaux de fibres de densité moyenne et le contreplaqué, etc.

Céramique et Verre

La céramique et le verre font également partie des matériaux pouvant être traités à l'aide de perceuses CNC.

Autres matériaux

Les autres matériaux pouvant être traités à l'aide de perceuses CNC sont le caoutchouc, la mousse, la pierre, le granit, les stratifiés, etc.

Avantages

Les principaux avantages de l'utilisation d'outils et de machines de perçage CNC pour le traitement de diverses pièces sont les suivants :

Précision

La précision offerte par les perceuses CNC est sans précédent par rapport au perçage manuel. Par conséquent, les systèmes CAD/CAM sont utilisés pour percer des trous dans différents matériaux pour une précision et une exactitude élevées.

Opérations de mise à l'échelle

Les machines CNC sont très efficaces dans leurs opérations et peuvent atteindre un très haut niveau de précision quelle que soit la répétabilité. Par conséquent, l’industrie manufacturière s’appuie fortement sur le perçage CNC pour augmenter la production.

Déchets minimisés

La minimisation des déchets est encore un autre avantage du perçage CNC. Cela implique que le gaspillage de pièces dû à un perçage imprécis est très faible, voire minime, dans les opérations CNC.

Surveillance et rétroaction numériques

Avec les machines à commande numérique, la surveillance et le retour d'information en temps réel sur le fonctionnement garantissent que les problèmes ou anomalies des machines et des outils sont détectés et corrigés en temps opportun.

Quels outils de perçage ou machines CNC pouvez-vous utiliser ? 

Supposons que vous vous demandiez où trouver les meilleures perceuses et outils CNC pour effectuer des opérations de perçage ou d'alésage. Dans ce cas, vous pouvez envisager de vérifier la perceuse CNC de Yangens, spécialement conçue pour effectuer des opérations de perçage et de taraudage :

MACHINE de perçage et de taraudage CNC YST-700

Tournant

La deuxième opération des machines CNC dont nous allons parler dans l’article d’aujourd’hui est l’opération de tournage. L’opération de tournage CNC est comparable à l’opération de perçage car les deux impliquent l’élimination du matériau supplémentaire de la pièce. Un outil enlève les copeaux de la surface intérieure, tandis qu'une autre machine enlève le matériau des surfaces extérieures.

Les tours manuels datent de 1300 avant JC et sont originaires d'Égypte. Les tours ou tours ont été officiellement fabriqués en 1718. Avec les progrès de la technologie et l'invention des ordinateurs, les tours CNC ont remplacé les tours manuels. Les tours CNC d’aujourd’hui utilisent un logiciel préprogrammé pour leurs opérations.

L'opération de tournage est le processus au cours duquel la pièce est usinée et découpée au diamètre requis. L'excédent de matière du diamètre extérieur de la pièce est éliminé à l'aide des tours ou des outils. Les opérations de tournage CNC sont généralement pertinentes pour les pièces de forme cylindrique.

On peut définir un tour CNC comme une machine de fabrication qui permet une fabrication contrôlée et opérée par ordinateur. Le tour peut avoir trois, quatre, voire cinq axes. La pièce à usiner est fixée et l'outil de coupe sur la broche effectue l'opération par un mouvement linéaire. Les tours CNC sont très performants et peuvent effectuer plusieurs opérations d’usinage avec exactitude et précision.

Types et configurations de centres de tournage

Il existe deux types de centres de tournage : les centres de tournage verticaux et les centres de tournage horizontaux. Chaque type de centre de tournage présente ses propres avantages et inconvénients. Les centres d'usinage verticaux ont l'axe de la broche orienté verticalement et les fraises sont maintenues dans la broche pour tourner sur l'axe. En revanche, les centres horizontaux sont généralement utilisés pour les surfaces planes.

Comme mentionné précédemment, les centres d'usinage pour les opérations de tournage peuvent être horizontaux ou verticaux. Mais ce qui compte le plus, c’est la configuration dans laquelle vous disposez d’un tour. Il peut y avoir plusieurs configurations comme multi-axes, standard, à banc incliné, à plat, de type suisse, etc. Cependant, les opérations de tournage ne se limitent pas aux centres de tournage CNC.

Au lieu de cela, les tours conventionnels peuvent également utiliser des protocoles CNC pour les opérations de tournage. La principale différence entre un tour CNC et un centre de tournage CNC réside dans la variabilité des opérations et de l'avancement. Les centres de tournage CNC sont plus avancés et capables d'effectuer plus d'opérations que le simple tournage.

Opérations pouvant être effectuées avec des centres de tournage CNC

Étant donné que notre sujet pour l’article d’aujourd’hui est plus concentré sur les opérations de tournage et de perçage sur les machines CNC, nous y resterons pertinents. Nous avons déjà

discuté de ce que sont les opérations de tournage. Puisque nous parlons à nouveau de machines à tourner. Discutons des différentes opérations qui peuvent être réalisées sur un centre de tournage :

Tournant

Il s'agit de l'opération fondamentale du tour ou du tour CNC dans laquelle la pièce tourne et l'outil de coupe se déplace selon une trajectoire linéaire pour enlever de la matière de la pièce et lui donner une forme.

Orienté vers

L'opération de dressage produit des surfaces planes lorsque l'outil de coupe se déplace radialement lorsque la pièce tourne sur le centre de tournage.

Ennuyeux

L'opération de forage agrandit les trous créés lors des opérations de forage. L'opération permet de réaliser des trous de diamètres précis pour le filetage.

Rainurage

Le rainurage consiste à découper des rainures étroites sur la surface de la pièce.

Moletage

L'opération de moletage implique le processus dans lequel un motif est roulé sur la surface d'une pièce pour améliorer l'adhérence.

Tournage conique

Le tournage conique est l'opération dans laquelle des formes coniques et coniques sont créées en faisant pivoter la pièce à un angle requis à l'aide d'un accessoire conique.

Tournage de contour

Lors de la formation aux contours, les tours CNC avancés exécutent des contours programmés pour créer des formes et des profils complexes sur la pièce.

Tournage excentrique

Le tournage excentrique est le programme dans lequel le tournage décentré produit des profils excentriques.

Autres opérations D'autres opérations pouvant être effectuées sur le centre de tournage comprennent le filetage, le perçage, le tronçonnage, le chanfreinage, l'alimentation en barres, le brochage, etc., et des machines comme Tour CNC YSLC-500

peut être la solution idéale à cet effet.

Si vous souhaitez explorer l'un des meilleurs centres de tournage CNC, visitez le lien ci-dessous pour en savoir plus et acheter le meilleur centre de tournage :

Centres d'usinage verticaux Yangsen

Matériaux

Si vous vous demandez sur quels matériaux la machine peut travailler, voici une liste des matériaux qui peuvent bien s'accorder avec les centres de tournage CNC :

Les métaux

Les métaux ferreux, comme différentes variétés d'acier, peuvent être travaillés sur les centres de tournage. Les métaux non ferreux comme l’aluminium, le cuivre, le magnésium, le titane et leurs alliages peuvent également être utilisés pour travailler sur des machines CNC. En outre, le zinc et les métaux précieux comme l’or, l’argent et le platine sont également des métaux non ferreux adaptés aux fonctions de tournage spécialisées.

Plastiques

Les plastiques comme l'acrylique, le polyéthylène, le polycarbonate, le PVC, le polystyrène, le polypropylène, le nylon, le téflon, l'ABS, le PEEK et le Delrin conviennent aux opérations de tournage CNC.

Matériaux composites

Les composites tels que les plastiques renforcés de fibres de carbone, les résines, les liants et les plastiques renforcés de fibres de verre sont adaptés au tournage.

Bois

Le bois et les produits en bois peuvent également être traités sur les centres de tournage, mais se limitent généralement aux bois durs comme le chêne, l'érable, l'acajou et aux résineux comme le pin et le cèdre.

Céramique

Les céramiques avancées font également partie des matériaux pouvant être traités à l’aide de tours CNC.

Autres matériaux

Les autres matériaux pouvant être traités à l'aide de tours CNC sont le caoutchouc, la mousse, le graphite et les superalliages comme le Monel et l'Inconel.

Avantages

Les principaux avantages de l’utilisation des centres de tournage CNC dans différentes opérations sont les suivants :

Résultats précis et cohérents

La précision est l’une des principales raisons pour lesquelles les centres de tournage CNC ont remplacé les tours ou tours manuels. Ces machines offrent une grande précision sans sacrifier la cohérence des résultats. Ainsi, chaque pièce produite par les centres de tournage répond aux spécifications requises.

Prototypage rapide

Les centres de tournage CNC peuvent facilement basculer entre différentes opérations et différents matériaux. En modifiant le programme ou en ajustant quelques paramètres, les fabricants peuvent produire différentes pièces sans avoir besoin d’un réoutillage approfondi de la machine. Cette adaptabilité est particulièrement précieuse pour le prototypage rapide, permettant des itérations et des ajustements rapides en fonction de l’évolution de la conception.

Travail réduit

Même si vous avez besoin d'un contrôleur de centre de tournage CNC spécialisé pour vos employés, cela réduira le coût global de la main-d'œuvre. Le centre de tournage CNC n’est pas une machine à forte intensité de main-d’œuvre et ne nécessite aucune surveillance ou intervention manuelle. Les opérations automatisées réduisent le travail, améliorent le processus et assurent la sécurité des employés.

Efficacité et économies de coûts

Le processus de fabrication devient rapide et précis grâce aux opérations effectuées sur les centres de tournage CNC. Cela implique que les machines peuvent fonctionner pendant de longues périodes sans aucune anomalie ni problème. Par conséquent, l’efficacité conduit à un temps de production plus court et à un rendement plus élevé. À long terme, les centres de tournage entraîneront des économies pour les fabricants qui s'appuient sur ces machines.

Forage contre. Tournage : différences

Le liquide de refroidissement est important pour les trous plus profonds afin d'éviter l'accumulation de chaleur et d'éliminer les copeaux.

Le liquide de refroidissement peut améliorer la durée de vie des outils et la finition des produits lors des opérations de tournage.