Usinage CNC

Usinage CNC

1.Définition
L'usinage CNC (Computer Numerical Control) est un procédé électromécanique de grande précision qui utilise des commandes informatisées pour diriger les outils de coupe sur trois à cinq axes. En éliminant avec précision les matières excédentaires, il transforme les matières premières en pièces finies avec une précision exceptionnelle. Le processus commence par des modèles CAO (Computer-Aided Design), qui sont ensuite convertis en codes de programmation CNC qui guident les mouvements de la machine en temps réel.
L'usinage CNC assure une qualité exceptionnelle pour les composants tournés et fraisés en utilisant des techniques d'usinage verticales et horizontales. Il est largement utilisé dans les industries nécessitant une grande précision et une grande efficacité.

2.Histoire
Les premières machines à commande numérique ont été développées dans les années 1940 et 1950 en rétroéquipant des outils existants de moteurs qui déplaçaient l'outil ou la pièce selon des instructions encodées sur une bande perforée. Ces premiers systèmes à contrôle servo furent rapidement améliorés avec des ordinateurs analogiques et numériques, conduisant à la création des machines CNC modernes qui ont transformé les processus d'usinage dans le monde entier.

3.Processus
Conception Numérique (CAD)
Le processus CNC commence par la création de modèles 2D ou 3D précis à l'aide de logiciels CAD, définissant la géométrie, les tolérances et les dimensions de la pièce.
Programmation CAM
Le modèle CAD est importé dans un logiciel CAM, qui génère des trajectoires d'outils optimisées et convertit la conception en code lisible par la machine pour l'exécution CNC.
Installation de la Machine CNC
Les opérateurs installent les outils de coupe appropriés, définissent les décalages d'outils et préparent les systèmes de refroidissement et de lubrification. Les changements d'outils sont gérés manuellement ou via des changeurs d'outils automatiques (ATC).
Maintien du travail
Des fixations, des étaux ou des collets personnalisés maintiennent solidement la pièce en place, assurant stabilité, précision et reproductibilité pendant l'usinage.
Chargement du programme
Le code G est transféré à la machine CNC via USB, Ethernet ou panneau de contrôle. Certains codes sont rédigés manuellement ou générés via des interfaces conversationnelles pour des tâches simples.
Vérification et simulation
Un "essai sec" ou une simulation logicielle vérifie le programme à la recherche d'erreurs, de collisions et de précision du parcours d'outil avant le début de la production.
Usinage de pièces
La machine CNC effectue les opérations de fraisage, tournage, perçage et filetage. Le premier article est mesuré par rapport au modèle CAD pour confirmer la précision avant la production en série.
Assurance qualité
Les inspections en cours de processus, les systèmes de mesure automatisés et les contrôles de finition de surface assurent une cohérence et une conformité avec les spécifications.

 

4.Application
L'usinage CNC est largement utilisé dans divers secteurs, y compris l'automobile, le ferroviaire, les engins de construction, l'équipement minier, la logistique et l'agriculture. Il est apprécié pour sa grande précision, sa reproductibilité et sa capacité à gérer des conceptions complexes avec de faibles tolérances.

5.Types d'usinage CNC
Tournage CNC (Tour)
Fait pivoter la pièce contre un outil fixe pour créer des formes cylindriques, coniques ou sphériques. Idéal pour les arbres, les roulements et les pièces filetées.
Usinage CNC
Utilise des fraises rotatives multi-points sur 3+ axes pour diverses tâches comme le creusement, l'ébavurage, l'enfouissement, l'ajustage et l'alésage. Gère des surfaces complexes et des pièces de précision.
Forage à la CNC
Perçage automatisé de trous précis ; les machines avancées supportent des motifs de perçage angulaires et complexes.
Affûtage CNC
Un processus de finition utilisant des roues abrasives pour atteindre de faibles tolérances et des surfaces lisses, souvent utilisé après l'usinage brut.
Découpe laser CNC
Découpe sans contact avec des lasers focalisés pour des formes délicates sur métaux, plastiques, bois et composites. Rapide avec un impact thermique minimal.
Découpe plasma CNC
Utilise un gaz ionisé pour découper les métaux conducteurs avec des bords propres et précis. Idéal pour de grandes pièces en acier épais.
Routeur CNC
Idéal pour le bois, les plastiques, la mousse et les métaux doux ; excelle dans la gravure détaillée, la signalisation, la menuiserie et le travail artistique.
Usinage CNC à cinq axes
Ajoute deux axes rotatifs à l'usinage traditionnel à trois axes, permettant des coupes complexes et multidirectionnelles en un seul positionnement. Essentiel pour l'aéronautique, le médical et la fabrication de moules haute précision.
Découpe au jet d'eau
Utilise de l'eau sous haute pression mélangée à des abrasifs pour découper pratiquement n'importe quel matériau sans endommagement thermique. Parfait pour les matériaux sensibles à la chaleur ou composites.

6.FAQ
1) Qu'est-ce que l'usinage CNC ?
L'usinage CNC est un procédé de fabrication où un logiciel informatique préprogrammé contrôle le mouvement d'outils d'usinage pour découper et façonner des matériaux en pièces précises.
2) En quoi l'usinage CNC diffère-t-il de l'usinage manuel ?
Contrairement à l'usinage manuel, l'usinage CNC est entièrement automatisé, guidé par des programmes informatiques (G-code), ce qui améliore la précision, la reproductibilité et l'efficacité.
3) Qu'est-ce que le G-code ?
Le G-code est le langage de programmation utilisé pour contrôler les machines CNC, spécifiant les trajectoires d'outils, les vitesses et les taux d'alimentation pour les opérations de usinage.
4) Comment sont créés les programmes CNC ?
Les programmes sont créés en traduisant des modèles CAD (Conception Assistée par Ordinateur) en code machine à l'aide de logiciels CAM (Fabrication Assistée par Ordinateur).
5) Quelles industries utilisent couramment l'usinage CNC ?
Les industries telles que l'aérospatiale, l'automobile, le médical, l'électronique, l'extraction minière et la construction dépendent fortement de l'usinage CNC.
6) Quelles mesures de sécurité sont impliquées dans l'usinage CNC ?
La sécurité inclut une programmation correcte, l'entretien des machines, l'utilisation de refroidissant, la formation des opérateurs et la protection des parties mobiles.