Les machines à commande numérique par ordinateur (CNC) ont transformé le processus de fabrication de composants complexes et précis dans la fabrication moderne.
Ces merveilles sophistiquées combinent la puissance de l'automatisation, de la programmation avancée et de l'ingénierie de précision pour transformer les matières premières en produits finis avec une précision remarquable. Préparez-vous à explorer cette percée technologique en vous guidant à travers le voyage des machines CNC. Dans cet article, nous allons démêler les mécanismes complexes, plonger dans la magie de la programmation et découvrir les étapes précises impliquées dans le fonctionnement de ces machines fascinantes.
Les machines à commande numérique par ordinateur (CNC) représentent un saut dans l'automatisation, pilotées par des systèmes informatiques exécutant des ensembles préprogrammés d'instructions précises, en contraste frappant avec les machines traditionnelles qui reposent sur une commande manuelle via des volants, des leviers ou uniquement une automatisation mécanique via des cames. Les machines CNC introduisent la puissance de la technologie pour révolutionner le processus de fabrication. Ces machines avancées incarnent la fusion de la compétence informatique et de la précision mécanique, offrant une efficacité, une précision et une polyvalence accrues dans diverses industries.
La machine CNC s'appuie sur des dispositifs spécifiques pour entrer le programme de pièce pour son fonctionnement. Parmi les périphériques d'entrée couramment utilisés figurent les disques flash, les disques compacts, les lecteurs de bande perforée, les lecteurs de bande magnétique et divers composants modernes de transfert de données. Étant donné que le système CNC fonctionne sous la direction d'un système de contrôle spécialisé, une coordination efficace entre les données préprogrammées et le système désigné est cruciale. Cela garantit une intégration et une synchronisation transparentes, permettant à la machine CNC d'exécuter des tâches avec précision et efficacité.
Ce système avancé possède une précision remarquable et permet la fabrication de produits finaux. Il contient à la fois les broches de coupe et les systèmes de contrôle régissant les composants d'usinage. En tant qu'élément intégral des pièces de la machine CNC, l'unité de traitement fonctionne conformément à une logique de commande assistée par ordinateur préprogrammée.
Le système CNC repose sur un panneau de commande logique pivot d'une importance significative qui comprend une unité de traitement de données (DPU) et une unité de boucle de commande (CLU). L'élément DPU a pour but de recevoir et de déchiffrer efficacement les programmes. Après avoir été traduit en langage machine, l'interpolateur, situé sur le DPU, calcule les positions précises des broches de coupe. Une fois interprétées, les données décodées sont transmises au CLU sous forme de signaux électriques. Ensuite, les composants d'usinage du dispositif sont mis en mouvement sur la base des signaux relayés.
Chaque machine-outil à commande numérique est équipée à la fois d'une table coulissante et d'une broche, qui supervisent collectivement la régulation de la position et de la vitesse. La table de la machine fonctionne sous le contrôle des axes X et Y, déterminant son mouvement dans les directions horizontale et verticale. Inversement, la broche est régie par l'axe Z, dictant son mouvement le long de l'axe vertical.
Le système d'entraînement d'une machine CNC comprend des circuits amplificateurs, des moteurs d'entraînement et des vis à billes. Le MCU (Microcontroller Unit) transmet des signaux sur la position et la vitesse de chaque axe aux circuits amplificateurs. Par la suite, les signaux de commande sont amplifiés pour activer les moteurs d'entraînement. Ces moteurs d'entraînement activés, à leur tour, initient la rotation de la vis à billes, ajustant ainsi la position de la table de la machine.
Ce système intègre des transducteurs qui servent de capteurs, communément appelés système de mesure. Dans ce système, des capteurs de position et de vitesse sont utilisés pour surveiller en permanence la position et la vitesse précises de l'outil de coupe à tout moment. Le MCU reçoit des signaux de ces transducteurs et utilise la disparité entre les signaux de référence et de rétroaction pour générer des signaux de commande. Ces signaux de commande contribuent à corriger les erreurs de position et de vitesse, garantissant une précision et des performances optimales.
Un moniteur présente les programmes, les commandes et d'autres données pertinentes d'une machine CNC.
Le processus d'usinage à commande numérique par ordinateur commence par un logiciel de CAO qui conçoit les pièces nécessaires. Ce modèle 3D sert de base pour calculer les dimensions et les propriétés requises du produit final. Alors que certains progiciels de CAO incluent des solutions de CAO-FAO, d'autres nécessitent l'utilisation d'un logiciel de FAO désigné. Si vous utilisez des logiciels de CAO et de FAO de la même famille de produits, aucune traduction de fichier n'est nécessaire. Cependant, si vous utilisez un logiciel différent, vous devez importer le fichier CAO pour continuer.
Le logiciel de fabrication assistée par ordinateur joue un rôle central dans la préparation du modèle pour l'ensemble du processus de fabrication. Dans un premier temps, il examine minutieusement le modèle pour identifier et rectifier toute erreur.Par la suite, il génère un programme CNC (Computer Numerical Control) qui sert de modèle pour la fabrication de la pièce physique. Ce programme comprend une série de coordonnées qui guident la tête de coupe tout au long du processus de fabrication. La troisième étape implique la sélection des paramètres appropriés, y compris la vitesse de coupe, la tension, les RPM (Revolutions Per Minute), et plus encore.
Ces paramètres sont déterminés en fonction de la géométrie de la pièce et des machines et outillages disponibles. La dernière étape implique que le logiciel détermine l'imbrication optimale des pièces par rapport aux matières premières, ce qui implique de vérifier l'orientation et le placement pour minimiser les déchets. Après avoir calculé ces informations, elles sont traduites en code M et en code G, qui sont des instructions lisibles par machine qui permettent aux machines d'exécuter le plan.
Ce processus est communément appelé fabrication soustractive, et c'est parce que le matériau est éliminé plutôt qu'ajouté. Le processus d'usinage CNC commence par un matériau sous la forme d'un bloc solide appelé ébauche. La machine CNC élimine l'excédent de matériau en utilisant des fraises à grande vitesse. Cela façonne et sculpte le flan dans le produit fini souhaité. L'usinage CNC englobe plusieurs processus automatisés, notamment le fraisage, le tournage, le meulage, le routage, le perçage, etc.
Fraisage est une opération caractérisée par la rotation d'un outil de coupe. Lorsque l'outil de fraisage interagit avec la pièce, il élimine efficacement les copeaux, façonnant ainsi le matériau. Cette méthode de fabrication polyvalente offre une précision exceptionnelle et des tolérances précises, ce qui la rend adaptée à divers matériaux. De plus, le broyage est connu pour sa rapidité, permettant des temps de production efficaces. L'un des avantages significatifs du fraisage est sa capacité à fabriquer des pièces complexes et complexes, offrant aux fabricants une flexibilité et une polyvalence considérables dans leurs processus de production. Des exemples de fraiseuses CNC sont;
● Fraisage CNC Coupe Perçage et Gravure Centre d'Usinage Vertical YS-770
● Centre d'usinage CNC Usinage de gravure YS-760B
● Centre de gravure et de fraisage Centre d'usinage CNC YS-870A
● Centre de gravure et de fraisage CNC YS-870B
● Centre d'usinage d'alésage horizontal CNC YSBD-130/20T
● Centre d'usinage à alésage horizontal Centre d'usinage CNC YSBD-130/8T
Tournant, par opposition au fraisage, représente une opération où l'outil de coupe est mis en contact avec la pièce en rotation pour enlever de petites portions de métal, communément appelées copeaux ou copeaux. Ce processus permet une grande précision, principalement lorsqu'il est appliqué à des limites appropriées et s'adapte au système. Le tournage est une méthode précieuse pour façonner des composants cylindriques, offrant un contrôle précis des dimensions et des finitions de surface.
Les rectifieuses CNC utilisent une meule rotative pour éliminer la matière, dans le but d'obtenir une finition de haute précision pour les pièces métalliques. L'objectif principal est d'obtenir une qualité de surface exceptionnelle avec une précision remarquable. En conséquence, le meulage est couramment utilisé comme opération de finition plutôt que comme moyen de créer la pièce finale directement à partir de matières premières.
Les routeurs CNC et les fraiseuses CNC partagent certaines similitudes dans leurs fonctionnalités. Les deux utilisent une tête de coupe rotative comme élément clé. Cependant, la principale distinction réside dans les types de matériaux qu'ils sont capables de couper. Les routeurs excellent dans la découpe de matériaux plus tendres, à l'exception des métaux, qui ne nécessitent pas de coupes extrêmement précises. Cela est dû à leur puissance de sortie relativement plus faible par rapport aux fraiseuses. D'autre part, les routeurs offrent une vitesse plus élevée, ce qui leur permet de fabriquer des pièces dans un délai plus court.
En usinage, il existe une distinction entre l'équipement de fraisage et les forets lorsqu'il s'agit de la production de trous. Alors que les outils de fraisage comportent des arêtes de coupe réparties autour de la périphérie de la tête de coupe, les forets s'appuient uniquement sur la pointe de l'outil pour créer un trou. La principale différence réside dans le mécanisme de coupe utilisé par ces outils. Les outils de fraisage comportent des arêtes de coupe positionnées le long de la périphérie de la tête de coupe, tandis que les forets utilisent la pointe de l'outil pour percer un trou. Commande numérique par ordinateur (CNC) perceuses sont largement utilisés pour rationaliser et améliorer le processus. Ces systèmes automatisés garantissent une précision et une rentabilité accrues dans la production de trous. Exemples de machines CNC de perçage;
● Meilleure machine de centre de perçage et de taraudage CNC YST-600
● Perceuse et taraudeuse CNC YST-700
● Centre d'usinage de perçage et de taraudage YST-800
Les machines CNC ont la capacité d'atteindre des niveaux de précision considérablement élevés par rapport aux techniques d'usinage manuelles conventionnelles. Cet avantage découle du contrôle informatisé des machines CNC, leur permettant d'exécuter des mouvements exacts avec une cohérence exceptionnelle. En conséquence, cela a accrula précision contribue à produire des biens de qualité supérieure et à réduire le gaspillage de matériaux.
Les machines CNC séparent les machines de l'implication humaine, atténuant efficacement les risques potentiels qui pourraient survenir autrement. Ces machines peuvent fonctionner de manière autonome, réduisant ainsi les incidents accidentels pour assurer la sécurité des personnes. En fait, les machines CNC modernes possèdent des capacités remarquables, notamment la possibilité de changer d'outil automatiquement. Même lorsque des modifications sont nécessaires dans la conception, elles peuvent être initiées en modifiant simplement le logiciel, éliminant ainsi le besoin d'une interaction directe entre les humains et les machines.
Les machines CNC ont une productivité plus élevée par rapport aux méthodes d'usinage conventionnelles. Ils peuvent fonctionner en continu pendant des durées prolongées sans nécessiter d'interruption manuelle. De plus, les machines CNC peuvent souvent être programmées pour travailler sur plusieurs pièces simultanément, ce qui augmente encore les niveaux de productivité globale.
Malgré leur nature complexe et précise (avec une précision allant jusqu'à 0,0001), les machines CNC nécessitent des procédures de maintenance simples mais vitales. Tout dommage à ces machines peut être une erreur coûteuse qu'aucun atelier ne peut supporter. Bien que la liste complète des protocoles de maintenance soit longue et exhaustive, il est essentiel de revoir et de comprendre les principes fondamentaux de leur bon entretien. Voici quelques-uns des conseils de maintenance CNC sur lesquels vous devriez vous concentrer ;
Le mouvement rapide de l'outillage dans les processus d'usinage génère de la chaleur, ce qui présente un risque à la fois pour les pièces usinées et pour les outils eux-mêmes. Maintenir des niveaux et des concentrations appropriés de liquide de refroidissement prévenir les dommages et la détérioration est crucial. Un liquide de refroidissement insuffisant peut rapidement dégrader les pièces usinées et l'outillage, d'où la nécessité d'une bonne gestion du liquide de refroidissement.
Les broches fonctionnent à des vitesses élevées, dépassant souvent 10 000 tr/min, générant ainsi de la chaleur. Cependant, les problèmes thermiques potentiels peuvent être efficacement atténués en mettant en place un système de refroidissement approprié. En garantissant la présence d'un mécanisme de refroidissement efficace, les problèmes liés à la température peuvent être facilement évités. De plus, les capteurs de température permettent une détection et une notification rapides des conditions anormales, permettant une intervention et une maintenance rapides.
Dans la majorité des machines, l'application d'huile ou de graisse est essentielle pour assurer un bon fonctionnement. Les pièces mobiles ont tendance à s'assécher et nécessitent une lubrification pour minimiser l'usure indésirable. De même, les machines à commande numérique nécessitent le réapprovisionnement de divers niveaux de fluide, y compris le fluide hydraulique. Cependant, une consommation excessive de liquide indique que la machine peut rencontrer un problème nécessitant une attention et une enquête.
Si elle n'est pas surveillée, la saleté de l'atelier s'accumule et peut poser des problèmes. Pour maintenir un environnement de travail propre et propice, il est essentiel d'essuyer régulièrement toutes les surfaces ; si elle est laissée sans surveillance, la saleté de l'atelier peut s'accumuler avec le temps. Le maintien d'un lieu de travail hygiénique et efficace nécessite un nettoyage complet de toutes les surfaces, y compris les fenêtres, les portes, les lumières, les poignées et les autres zones applicables. Ce faisant, la visibilité est assurée, une bonne prise en main est maintenue et un sentiment général de propreté est atteint, favorisant une atmosphère de travail optimale.
Les machines CNC ont révolutionné le monde de la fabrication avec leurs mécanismes complexes, leurs mouvements précis et leur programmation avancée. De la conception numérique initiale au produit final, ces machines fonctionnent en parfaite harmonie, transformant les matières premières en créations extraordinaires avec une précision étonnante. Alors que nous concluons notre expédition dans les mécanismes internes des machines CNC, nous prévoyons d'avoir parcouru les fonctions captivantes de la technologie, de l'ingénierie de précision et de la créativité qui sous-tendent le rôle crucial de ces machines dans la fabrication moderne.
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