Démystifier le fraisage CNC : Qu'est-ce que le fraisage CNC ?

Comprendre les bases : Qu'est-ce que le fraisage CNC et comment fonctionne-t-il ?

Le fraisage CNC, ou fraisage à commande numérique par ordinateur, est une technique de production qui fait appel à une fraiseuse dont le mouvement est déterminé selon un programme prédéterminé. Qu'est-ce que le fraisage CNC ? Essentiellement, Il s'agit d'un procédé de découpe qui utilise des fraises rotatives afin d'éliminer l'excès de matière d'un bloc fixe et de lui donner la forme souhaitée.. Par rapport aux autres types de fraisage les plus courants, le fraisage CNC ne nécessite pas d'opérateur physique car les instructions pour le dispositif de fraisage sont entrées numériquement dans un panneau de commande et permettent de fabriquer des composants complexes sans l'intervention d'un opérateur.

Le déploiement habituel des centres de fraisage CNC a généralement pour origine une prédiction du produit final représenté dans un modèle CAO. Ce modèle est incorporé dans un logiciel de FAO qui fournit les codes de conception et les commandes synchronisées. Ce code est utilisé pour télécharger le programme de la machine, qui commande la fraise sur les trajectoires préférées. Les types de fraiseuses CNC sont extrêmement variés, de sorte que différentes fraiseuses CNC ont des capacités différentes pour découper des pièces complexes différentes et avec une précision différente. C'est pourquoi on considère généralement qu'il s'agit à la fois d'une machine à commande numérique et d'une machine d'usinage. prototypage rapide et la production de masse à l'aide d'une fraiseuse à commande numérique.

Lors du fraisage CNC, des matériaux usinés tels que la fraise à queue et la fraise à bois coupent et façonnent un bloc de matériau qui peut être du métal, du plastique ou tout autre type de matériau. Ce processus de fabrication est qualifié de soustractif parce qu'il implique découper le matériau et il est très précis, avec un large éventail d'applications allant de l'aérospatiale aux appareils médicaux.

Explication des principaux composants des fraiseuses à commande numérique

Les fraiseuses CNC sont basées sur les principes de l'usinage multidimensionnel et peuvent produire des formes complexes et précises. Le tableau ci-dessous résume les principales pièces des fraiseuses et leurs fonctions.

Ces caractéristiques permettent aux fraiseuses CNC d'exécuter des coupes complexes et détaillées sans nécessiter trop d'intervention humaine, contrairement à leurs homologues mécaniques. Chaque segment de la machine est conçu pour supporter sa charge et pour fonctionner en va-et-vient avec d'autres composants de la machine afin de produire des tons d'une grande précision.

Types de fraiseuses CNC : Variantes à 3, 4 et 5 axes

Lorsque l'on parle des types de fraiseuses CNC, le nombre d'axes est primordial. Chacun de ces "axes" correspond à une direction dans laquelle il est possible d'effectuer un mouvement, soit en tournant l'outil de coupe, soit en tournant la pièce à usiner. Examinons à présent les variétés les plus courantes :

• 3-AxeCNC Machines : La fraiseuse à 3 axes est la plus simple des variantes puisqu'elle travaille dans les directions X, Y et Z. Elle est surtout utilisée pour le fraisage simple, où la pièce est fixe pendant que l'outil l'entaille. Elle est surtout utilisée pour le fraisage simple, où la pièce est fixée pendant que l'outil la perce. Meilleure pour les surfaces planes, elle est plus adaptée à la fabrication de morceaux et à des usinages généraux simples.
• 4-AxeCNC Machines : Une rotation de l'extension de l'axe X permet à la machine à 4 axes de tourner plus librement et de réaliser des conceptions encore plus complexes. Les types de fraisage CNC de ce niveau permettent de réaliser des coupes angulaires et des travaux assez détaillés dans des conceptions qui impliquent des coupes sur la surface incurvée de l'objet.
• 5-AxeCNC Machines : La fraiseuse à 5 axes est la plus sophistiquée car elle incorpore la rotation sur les axes X et Y. Cette configuration permet d'usiner sous plusieurs angles sans avoir à repositionner la pièce. Cette configuration permet d'usiner sous plusieurs angles sans avoir à repositionner la pièce, ce qui la rend utile dans des domaines tels que l'aérospatiale et l'industrie médicale, qui exigent une production de haute qualité.

Différentes fraiseuses CNC conviennent à différents types d'opérations, qui peuvent aller du simple contournage au fraisage angulaire d'alliages durs et de substances plus sophistiquées.

Processus de fraisage CNC étape par étape : Du modèle CAO au produit final

Il est avantageux de maîtriser l'ensemble du processus de fraisage CNC, notamment pour comprendre comment les pièces finies sont obtenues à partir de matières premières brutes. Vous trouverez ci-dessous un cadre d'opération tridimensionnel pour la création d'un modèle numérique jusqu'à un produit fini et évalué.

1. Créer un modèle CAO

La première étape de la procédure de fraisage CNC consiste à créer un modèle CAO de la pièce avec ses dimensions. Ce modèle présente les angles des photographies, les dimensions et les détails géométriques spécifiques sur la base du modèle de conception.

2. Convertir en CAM et générer un code CNC

Les modèles CAO, une fois terminés, sont exportés vers un logiciel de FAO qui les convertit en codes CNC, tels que le langage G-code, qui indique à la machine exactement ce qu'elle doit faire. Ce code définit chaque mouvement, chaque rotation et chaque coupe qui seront effectués par la machine attractive CNC.

3. Téléchargement du programme vers la machine CNC

Le programme terminé est ensuite transféré à l'unité de commande de la machine CNC, qui est prête à être mise en œuvre conformément aux instructions fournies par le logiciel de FAO.

4. Mise en place de l'outillage et de la pièce

Un outil de coupe Sic est boulonné sur la broche et la pièce massive est serrée sur la table verticale de la machine CNC. Ce détail est très important car il favorise la précision du fraisage.

5. Réglage des paramètres de la machine

Auparavant, en tenant compte des caractéristiques du matériau et des objectifs de la conception, des paramètres tels que la vitesse de la broche, la vitesse d'avance et la profondeur de coupe sont choisis et réglés. Ces paramètres contribuent de manière significative à la précision et à la qualité du travail.

6. Démarrer le processus d'usinage.

La machine de découpe CNC commence alors le processus de découpe. L'outil programmé pénètre dans la surface de la pièce et la traverse en suivant les trajectoires de travail programmées. Des parties sont enlevées étape par étape jusqu'à ce que la forme requise de la pièce soit obtenue.

7. Inspections et modifications ultérieures.

L'opérateur observe le processus afin de garantir la qualité et la précision. Si ces étapes s'écartent des normes requises, des ajustements mineurs sont effectués.

8. Examen du produit fini

Après l'usinage, la pièce est nettoyée et soumise à un contrôle visuel et dimensionnel détaillé. En cas d'imperfections ou d'aspérités, des processus de finition sont mis en œuvre pour répondre aux exigences industrielles.

Le processus d'usinage CNC comporte plusieurs phases, de la création de modèles logiciels CAO à l'inspection finale du modèle CAO Gerber, en passant par la préparation d'un fichier CAO pour l'usinage CNC des axes. Toutes les opérations sont effectuées de manière fiable et efficace pour que le produit final réponde exactement à la qualité et aux exigences requises. De nos jours, en raison de la nature de l'environnement de fabrication, ce processus complet se retrouve dans les industries de production de pièces qui nécessitent des structures très complexes et de la précision, telles que l'aérospatiale, le médical et l'automobile.

Matériaux utilisés pour le fraisage CNC : Métaux, plastiques et autres

L'usinage par fraisage CNC est efficace et précis, et permet de travailler sur une grande variété de matériaux, allant des métaux comme l'aluminium, l'acier et le titane aux matériaux non métalliques comme les plastiques et l'acrylique. Les applications industrielles ont tendance à utiliser des métaux durs, mais pour les prototypes ou les pièces qui ne nécessitent pas de résistance, les matériaux durs sont remplacés par des matériaux plus souples.

Dans le cas des dispositifs médicaux ou des prototypes aérospatiaux, le choix du matériau est très important. L'acier inoxydable et le titane sont recommandés car ils sont très résistants et s'adaptent aux pièces complexes. D'autre part, les applications légères ou rentables ont tendance à utiliser des plastiques.

Le cycle d'usinage dépend également du matériau à usiner. Plus précisément, pour le cintrage de matériaux durs, une faible vitesse est nécessaire, ainsi que des outils de coupe puissants, notamment des fraises de haute précision.

Avantages et limites du fraisage CNC pour la fabrication

Compte tenu de la précision et de l'efficacité du fraisage CNC, il devient un processus fondamental pour les secteurs qui ont besoin de pièces fabriquées selon des spécifications détaillées. Comme toute technologie, elle présente des avantages et des inconvénients comparatifs.

Avantages du fraisage CNC

• Précision et Cohérence: Les fraiseuses CNC sont capables de tolérances proches de zéro, ce qui est important dans des secteurs tels que l'aérospatiale et la médecine.
• Automatisation et intervention minimale : Les machines CNC, une fois programmées, fonctionnent de manière indépendante, ce qui garantit un fonctionnement sans heurts pendant le travail.
• Conception à haute complexité : Les formes complexes en 3D peuvent être facilement usinées à l'aide de machines CNC multi-axes, qui sont idéales pour la fabrication de pièces uniques et de prototypes.
• Variété de matériaux : Des matériaux allant des métaux aux plastiques peuvent être fraisés à l'aide du fraisage CNC, ce qui offre une grande polyvalence pour différentes applications.

Inconvénients du fraisage CNC

• Coûts d'installation élevés : Le coût des machines de pointe et des outils de conception unique fait grimper le coût au début, ce qui le rend moins favorable pour les petites entreprises.
• N'est pas destiné à la production en discontinu : Par rapport à d'autres procédés tels que le moulage par injection, le fraisage CNC est plus lent et son coût par pièce est plus élevé pour les gros volumes.
• Déchets de matériaux : Le fraisage CNC est un processus soustractif qui gaspille davantage de matériaux, en particulier des matériaux coûteux.
• Compétences requises : La programmation et la mise en place nécessitent du personnel qualifié, ce qui peut augmenter encore les coûts opérationnels.

Conclusion

Bien qu'elle soit très utile pour les séries de production de faible à moyen volume de petits composants nécessitant des tolérances de haute précision, elle peut entraîner des pertes et des coûts d'installation potentiellement élevés. La décision d'utiliser ou non des fraiseuses à commande numérique dépend des exigences du travail à effectuer, où les coûts et les précisions doivent être comparés.

Applications du fraisage CNC dans diverses industries

La pratique du fraisage CNC est bénéfique dans de nombreux secteurs et industries ; dans l'industrie aérospatiale, par exemple, elle permet de fabriquer des pièces présentant des tolérances élevées et des formes géométriques irrégulières. Le secteur médical utilise le fraisage CNC pour fabriquer divers composants d'appareils médicaux répondant à des exigences de qualité scrupuleuses, tandis que l'industrie automobile l'utilise pour produire diverses pièces allant des composants de moteur aux surfaces planes.

En raison de cette diversité d'utilisation, le fraisage CNC peut être considéré comme l'une des principales technologies de fabrication dans le monde. Déploiement pour le prototypage, ainsi que pour la production de masse ou l'outillage spécialiséLe fraisage CNC permet aux fabricants de fabriquer des composants de haute précision et de qualité stable, capables de répondre aux différentes exigences de l'industrie moderne. Pour atteindre de tels niveaux, il faut maîtriser les techniques nuancées des fraisage et tournage CNC est absolument indispensable.

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