Un bref aperçu de l'usinage CNC

La commande numérique par ordinateur (CNC) est un processus de fabrication préprogrammé très répandu qui informe les équipements de l'usine sur les techniques et les méthodes. Ce type d'usinage est privilégié pour de multiples procédures complexes, allant du meulage CNC au routage CNC en passant par le lattage. En fait, la coupe tridimensionnelle se fait sans effort avec l'usinage CNC.

Mieux encore, les processus CNC fonctionnent à l'inverse des opérations manuelles où une ressource humaine est nécessaire pour envoyer des commandes par l'intermédiaire de roues, de leviers et de boutons. Pour une personne ordinaire, cet usinage à commande numérique par ordinateur peut sembler être un équipement normal, mais ce sont les consoles et les programmes logiciels qui le rendent approprié aux fins de la CNC.

Qu'est-ce que l'usinage CNC ?

Un système CNC fonctionne sur la base de commandes binaires et d'instructions graphiques qui sont déléguées aux machines et outils correspondants. Comme les robots, ce système travaille efficacement sur des tâches multidimensionnelles, produisant ainsi des produits précis et fonctionnels.

Malgré les erreurs dans les tâches multidimensionnelles, le système numérique reste souvent impeccable pour le générateur de code - tout le mérite en revient à la mise en place du système de contrôle.

Les machines à commande numérique utilisent des cartes perforées pour obtenir des instructions, tandis que les machines à commande numérique ont besoin de petits claviers pour saisir les informations. Les données sont conservées dans la carte mémoire tandis que les codes sont saisis ou modifiés par les programmeurs CNC. Les fabricants doivent s'assurer que la capacité de calcul est importante et que les programmeurs CNC ont accès à toutes les données pour apporter des modifications en fonction des besoins. (Lynch, 2022)

Historique de l'usinage CNC

L'invention des machines CNC est profondément ancrée dans l'idée des machines à commande numérique. En 1949, John T. Parsons a conçu une machine à commande numérique qui permettait de travailler directement sur des cartes perforées pour améliorer les mouvements.

La machine à commande numérique de Parsons a servi de base à une équipe de chercheurs qui a lancé le concept d'usinage CNC en 1952. Dirigée par J.F. Reintjes, cette équipe du MIT (Massachusetts Institute of Technology) a conçu le tout premier prototype de machine à commande numérique. Plus tard, ils ont collaboré avec Richard Kregg pour introduire la première machine CNC commerciale sur le marché. Baptisée Cincinnati Milacron Hydrotel, elle est devenue le premier fabricant de machines à commande numérique par ordinateur.

Les machines CNC sont conçues dans le but de fabriquer des formes complexes et des pièces précises et reproductibles sans engendrer de coûts énormes. Les fabricants ont la liberté de développer n'importe quelle forme complexe, ce qui n'est pas possible avec le fraisage traditionnel. En fait, l'usinage de courbes non linéaires est possible avec une précision de plus de 90%.

Types de machines CNC

Depuis leur invention en 1940, les machines à commande numérique par ordinateur ont parcouru un long chemin. Les progrès technologiques ont remplacé les commandes analogiques par des versions numériques, ce qui a permis d'améliorer les performances, l'efficacité et la production de masse.

Aujourd'hui, la majorité des CNC sont automatisées et ont prouvé leur perfection dans de multiples opérations électroniques, en particulier le poinçonnage de trous, la découpe au laser et le soudage par ultrasons. Les fabricants n'ont plus qu'à choisir le bon type d'usinage CNC en fonction de leurs besoins de production.

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Broyeurs CNC

Moulins à commande numérique par ordinateur ont la capacité de lire des commandes numériques ou alphabétiques pour travailler sur des pièces réparties sur plusieurs machines. Le langage couramment utilisé est le code G, ou peut-être un support unique créé par l'équipe de fabrication. Les fraiseuses CNC de base peuvent facilement lire des images tridimensionnelles, c'est-à-dire X, Y et Z, mais si la production exige une machine multidimensionnelle, il existe des fraiseuses avancées sur le marché.

Tours

Pour les produits circulaires, aucune machine ne peut travailler aussi efficacement que Tours CNC avec des outils indexables. Ils ont prouvé leur capacité à travailler avec des conceptions complexes pour lesquelles une vitesse et une précision élevées sont cruciales. Toutefois, leur système de commande est similaire à celui des fraiseuses à commande numérique, ce qui permet aux fabricants de passer facilement des fraiseuses à commande numérique aux tours à commande numérique lorsqu'ils le souhaitent. En fait, les tours CNC fonctionnent également sur la base de codes G ou de commandes propriétaires uniques, mais sur deux axes, à savoir X et Z.

Coupeuses à plasma

Ces découpeurs sont idéaux pour travailler les matériaux métalliques, car leurs torches à plasma produisent suffisamment d'énergie et de vitesse pour découper les métaux. La combinaison d'arcs électriques et de gaz d'air comprimé permet aux découpeurs au plasma d'effectuer de nombreuses tâches lourdes.

Machines à décharge électrique ou EDM

Machines à décharge électrique est également connu sous le nom d'usinage par étincelles et d'enfonçage. L'électroérosion utilise des étincelles électriques pour transformer des matières premières en formes souhaitées. Lorsque deux électrodes entrent en collision et créent un courant, le matériau est découpé en pièces à usiner. En fait, les fabricants peuvent facilement augmenter ou réduire la distance entre deux électrodes pour renforcer ou affaiblir le champ électrique, respectivement.

Découpeurs à jet d'eau

Tout comme les machines à électroérosion et les découpeurs plasma, les découpeurs à jet d'eau sont également capables d'effectuer des travaux de découpe difficiles, en particulier dans le métal et le granit. La différence réside dans l'agent de coupe : comme son nom l'indique, la découpeuse à jet d'eau utilise de l'eau comme agent de coupe, qui est ensuite combinée à du sable ou à toute autre substance abrasive pour de meilleures performances. Les découpeuses à jet d'eau sont particulièrement importantes pour les matériaux qui ne tolèrent pas la chaleur, notamment dans les industries minière et aérospatiale. Elles sont nécessaires pour sculpter et découper les matériaux de manière à ce que leurs propriétés intrinsèques ne soient pas modifiées.

Types de systèmes d'usinage CNC

L'usinage CNC utilise le langage G-code, dont l'objectif principal est de maximiser le contrôle comportemental des machines correspondantes, comme la vitesse d'avance, la coordination et la vitesse.

Dans la pratique, il est assez facile de préprogrammer la position et la vitesse des machines-outils à commande numérique par le biais d'un logiciel dans des cycles répétitifs sous une supervision humaine minimale. Il suffit aux fabricants d'élaborer des diagrammes CAO en 2D ou en 3D et de les convertir en codes informatiques pour les rendre lisibles par les systèmes CNC.

Ce type d'usinage est particulièrement utile pour la fabrication de plastique et de métal. Il s'agit simplement de choisir la bonne programmation CNC en fonction des éléments suivants :

Système d'usinage en boucle ouverte ou fermée

Il est très important d'assurer le contrôle de la position au moyen de systèmes en boucle ouverte ou fermée. Dans les boucles ouvertes, les signaux circulent dans une seule direction, c'est-à-dire entre le moteur et le contrôleur CNC, tandis que dans les boucles fermées, il est très facile de recevoir un retour d'information de n'importe quelle direction. Cette efficacité permet aux fabricants et au système d'usinage de minimiser autant que possible les erreurs, en particulier en ce qui concerne le positionnement et la vitesse.

Il est intéressant de noter que les opérations sont effectuées sur deux axes, à savoir X et Y. Les outils utilisent des servomoteurs ou des moteurs pas à pas pour reproduire les mouvements commandés par le code G. Les systèmes à boucle ouverte sont idéaux pour les mouvements limités des machines CNC, avec une vitesse et une force minimales, tandis que les systèmes à boucle fermée conviennent parfaitement aux applications industrielles. Les systèmes en boucle fermée garantissent une précision, une vitesse et une cohérence accrues pour les travaux lourds tels que la métallurgie.

Usinage CNC automatisé

Les nouvelles technologies ont permis de maximiser la production grâce à des logiciels préprogrammés. Aujourd'hui, les fabricants n'ont plus besoin de recruter une main-d'œuvre nombreuse pour mener à bien leurs opérations. Les protocoles CNC permettent aux fabricants de lancer une production automatisée par le biais de conceptions CAO. Les dimensions sont clairement mentionnées sur ces diagrammes, qui sont saisis à l'aide d'un logiciel de CAO ou de conception assistée par ordinateur avancé. Les diagrammes sont ensuite convertis efficacement en produits finis à l'aide d'un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO).

Parfois, la fabrication peut nécessiter l'utilisation de machines-outils telles que des fraises ou des perceuses afin d'éviter tout compromis sur la qualité des produits. Les fabricants peuvent soit utiliser des équipements dotés de plusieurs fonctions d'usinage CNC, soit installer plusieurs machines avec des mains robotisées pour effectuer les opérations. Pour ce faire, un programme distinct est nécessaire pour diriger les robots afin qu'ils transfèrent les pièces d'un endroit à l'autre.

Différents procédés d'usinage CNC

En fonction des exigences industrielles, les fabricants de CNC ont découvert de nombreux processus dans lesquels l'usinage CNC fonctionne différemment et efficacement. Jetons un coup d'œil à certains d'entre eux :

Tournage CNC

Les tours CNC sont utilisés dans le tournage CNC pour mouler les plastiques et les métaux dans les tailles et les formes souhaitées. Ces tours ont fait leurs preuves dans la production de pièces de tournage CNC robustes qui promettent une grande précision pour des industries telles que les appareils médicaux, l'automobile, l'électronique, l'aérospatiale, etc.

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Fraisage CNC

Le fraisage CNC consiste à découper un grand bloc de métal ou de plastique en petites pièces de différentes géométries. Ce processus soustractif fonctionne avec des machines à 3, 4 et 5 axes pour produire des pièces avec une tolérance de 0,01 mm. Les fabricants doivent simplement se souvenir d'une règle : plus le nombre d'axes est élevé, plus la capacité à obtenir des angles de coupe et des pièces complexes est grande. Du prototypage aux produits personnalisés, ils doivent choisir la bonne fraiseuse CNC pour obtenir des produits de haute qualité et de grande précision.

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Découpage par fil et électroérosion

Ce type de processus de découpe CNC fait appel à des fils de molybdène, de cuivre ou de graphite pour obtenir les angles vifs souhaités, les contre-dépouilles et même l'élimination des déchets des pièces. En fait, l'électroérosion est largement utilisée pour l'outillage rapide et le moulage. Elles se répartissent en plusieurs catégories :

• Rough Cut (premier passage) : Connue pour travailler sur des surfaces plus rugueuses afin de réaliser des conceptions spécifiques, la machine d'électroérosion Rough Cut est fière d'offrir une tolérance de 0,002 (+/-). Avec une précision de 90% lors de la première passe, le niveau de tolérance est idéal pour répondre aux exigences de finition de surface.
• Coupe de finition (deuxième passage) : Pour de meilleurs résultats, la coupe de finition apparaît comme un processus de deuxième étape avec une tolérance allant jusqu'à 0,0005 (+/-). La finition de la surface devrait également être de 72 µin, dont la différence est indiscernable à l'œil nu.
• Détails granulaires (troisième passage) : Cette méthode est idéale pour obtenir les finitions les plus fines et les coupes de fil les plus délicates pour les applications sensibles telles que les pièces pour l'aérospatiale et les appareils médicaux. Ce processus en trois étapes permet aux fabricants de réduire la finition à 35 µin pour créer des produits exceptionnels.

Meulage CNC

Pour travailler sur des surfaces planes ou des pièces rondes, la rectification CNC s'est avérée être le choix idéal. De plus, la tolérance pour ces produits est de 0,005 mm (+/-), en fonction de la demande de production.

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Usinage suisse

Pour les pièces complexes ou minces, les fabricants doivent choisir l'usinage suisse en raison de son efficacité de coupe. Ce procédé permet de découper facilement des matériaux dans des espaces étroits et à proximité du support pour éviter les déformations.

Swiss machining peut prendre en charge l'ensemble du processus, du prototypage à la production en série, pour les matériaux plastiques et métalliques. Les produits ainsi développés promettent la fonctionnalité souhaitée pour une plus longue période.

Fraisage CNC

Le détourage CNC fonctionne sur des matériaux souples comme l'EVA, la mousse EPS et même le bois, ainsi que sur certaines pièces métalliques ou en plastique. Les machines peuvent créer des produits avec des tolérances serrées et des arêtes vives.

Multi-axes dans l'usinage CNC

L'industrialisation a apporté un changement considérable dans les techniques, les méthodes et les processus d'usinage CNC. L'application de l'usinage CNC multi-axes a simplifié la création de formes pointues et complexes avec des caractéristiques complexes et une précision de fabrication étonnante.

Connu sous le nom d'usinage CNC multi-axes, ce système d'usinage moderne permet aux fabricants de produire des formes compliquées en suivant les étapes les plus simples.

Contrairement à l'usinage traditionnel sur les axes X, Y et Z, ce concept multiaxial s'enorgueillit de placer davantage d'axes sur la pièce ou l'outil, permettant ainsi des mouvements sur plusieurs axes. Il permet aux fabricants de réaliser des conceptions modernes et élégantes qui ne sont pas possibles avec des techniques d'usinage simples.

L'usinage CNC multiaxial est divisé en plusieurs catégories, qui revêtent une importance particulière en fonction de leurs applications :

Usinage CNC 3 axes

L'usinage à 3 axes est un processus typique qui s'articule autour de trois mécanismes. Il commence par un mouvement de broche de haut en bas, suivi d'un mouvement latéral et d'un mouvement de va-et-vient.

L'usinage à trois axes se concentre sur trois axes X, Y et Z qui fonctionnent selon les principes de coupe classiques pour découper des pièces uniformes. Cependant, il ne fonctionne pas sur les sections difficiles d'accès et les machines doivent travailler plusieurs fois sur une même pièce, ce qui finit par diminuer la productivité et l'efficacité.

Usinage CNC 4 axes

Compte tenu des limites de l'usinage à 3 axes, l'usinage à 4 et 5 axes peut être un excellent substitut.

L'usinage CNC à 4 axes suit le même mécanisme, mais il comporte un axe supplémentaire qui facilite quelque peu le travail. Au travail, la broche se déplace sur trois axes - d'avant en arrière, d'un côté à l'autre et de haut en bas - tout en maintenant la pièce à usiner immobile.

Dans l'usinage à 4 axes, la broche se déplace le long de l'axe A (ou de l'axe X) pour faire face à des situations telles que les découpes ou le perçage de trous. Cet axe supplémentaire augmente également la précision et l'efficacité de la production.

Usinage CNC 5 axes

Avec 2 axes supplémentaires, cette version de l'usinage CNC à 3 axes promet des performances et une satisfaction incroyables.

Dans le système d'usinage à 5 axes, l'outil de coupe et la broche travaillent sur trois axes, tandis qu'il y a d'autres rotations sur l'axe Z (également appelé axe C), l'axe Y (axe B) et l'axe X (axe A). Le système peut utiliser n'importe lequel des deux axes de rotation en fonction de ses besoins.

L'usinage à 5 axes se divise en plusieurs catégories :

Usinage CNC 3 + 2 axes

Connu comme le sous-type de l'usinage à 5 axes, l'usinage à 3 + 2 axes se situe quelque part entre le 5 axes et le 3 axes, ce qui en fait une méthode de fabrication très efficace et bénéfique. Parfois, on l'appelle aussi l'usinage 5 axes positionnel.

L'avantage de l'usinage 3+2 axes est qu'il ne modifie pas la position de l'outil avec la rotation de la table ou de la broche. Par conséquent, l'outil de coupe ne coupe pas parfaitement et permet d'obtenir des formes compliquées et irrégulières.

Usinage CNC 4 + 1 axe

Dans cette configuration d'usinage à 5 axes, les axes stationnaires sont à l'œuvre, c'est-à-dire qu'un axe place les substrats dans une position fixe. L'usinage 4+1 axes est connu comme la forme la plus simple de l'usinage 5 axes, car il utilise 1 axe rotatif et 3 axes de translation.

Il est intéressant de noter que les fabricants ne peuvent pas déterminer facilement l'angle de la surface en raison de la stabilité du mouvement. Cet usinage dépendant de la surface réduit la vitesse et l'efficacité et a donc des applications limitées pour les formes cylindriques.

Usinage CNC 5 axes simultanés

Dans ce système d'usinage dépendant de la surface, l'outil de coupe est placé sur le substrat et permet à l'outil de coupe de se déplacer selon 3 axes primaires. D'autre part, la pièce à usiner tourne également selon 3 axes de rotation, ce qui permet aux outils de fraisage ou de coupe d'atteindre des zones difficiles d'accès.

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Matériaux utilisés dans l'usinage CNC

L'industrie de l'usinage CNC s'est imposée comme l'un des domaines polyvalents permettant de faire preuve de créativité et d'innovation. Il permet aux fabricants de travailler sur plus de 150 types de plastique et de métal pour répondre aux exigences de leurs clients.

Matériaux	Description
Cuivre	Le cuivre offre une conductivité électrique et thermique exceptionnelle ainsi qu'une grande plasticité. En effet, il est résistant à la corrosion, ductile et facilement soudable.
Aluminium	L'aluminium est un métal ductile en raison de son incroyable rapport poids/résistance. Les fabricants peuvent choisir n'importe quel type de travail.
Acier inoxydable	En raison de sa faible teneur en carbone, l'acier inoxydable est un bon matériau pour les applications industrielles. En outre, il contient du chrome 10%.
Plastiques	Grâce à leur prix abordable, à leur rapidité d'usinage et à leur vaste choix, les fabricants de CNC peuvent produire une grande variété de produits avec les plastiques.
Titane	Le titane est connu pour sa résistance à la corrosion, sa capacité à tolérer des températures extrêmes et des réactions chimiques. Son secret réside dans son incroyable rapport poids/résistance.
Laiton	Le laiton est particulièrement utilisé pour sa faible friction, son aspect de laiton doré et sa conductivité électrique.

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Pourquoi choisir l'usinage CNC ? Principaux avantages

L'usinage de précision CNC peut coûter un peu plus cher que les méthodes d'usinage traditionnelles. Toutefois, à long terme, les avantages offerts par le processus valent certainement l'investissement substantiel.

Haute précision

Des tolérances serrées sont une indication directe que le produit final fabriqué par l'usinage de précision sera très précis. L'usinage de précision est généralement réalisé sur des pièces qui doivent être reliées à d'autres pièces. Une grande précision est donc essentielle pour que ces pièces spécifiques fonctionnent parfaitement à un stade ultérieur.

Haute répétabilité

Le concept de répétabilité est l'une des pierres angulaires de la fabrication moderne. Pour l'utilisateur final, chaque pièce fabriquée selon un processus donné ressemble à d'autres pièces. Tout écart par rapport à cette réplique est généralement considéré comme un défaut. L'usinage de précision est intéressant à cet égard. Grâce à l'usinage CNC de haute précision, il est possible de rendre chaque pièce identique à l'originale avec des écarts négligeables.

Faibles coûts de production

L'usinage de précision n'entraînant aucune déviation, les pièces défectueuses sont moins nombreuses. Par conséquent, le processus peut réduire de manière significative le taux de rebut des pièces. Par conséquent, les coûts des matériaux sont faibles. En outre, les processus de fabrication automatisés et assistés par ordinateur peuvent réduire les coûts de main-d'œuvre. La réduction combinée des coûts de main-d'œuvre et des coûts des matériaux signifie que l'usinage CNC est moins coûteux à produire que toute autre solution.

Vitesse et efficacité

L'usinage de précision fait appel à la robotique à grande vitesse qui permet de créer des pièces plus rapidement que la fabrication manuelle sur un tour traditionnel. En outre, ces pièces sont finies avec une grande précision et des tolérances serrées, de sorte qu'un usinage secondaire n'est pas nécessaire. Cela permet de réduire le temps de production et d'augmenter la productivité et l'efficacité de l'atelier.

Capacités d'usinage complexes

Les machines CNC peuvent effectuer des opérations d'usinage complexes telles que le fraisage de surfaces en 3D, la coupe hélicoïdale et l'usinage simultané sur plusieurs axes. Elles peuvent contrôler avec précision le mouvement des outils et des pièces à usiner selon des programmes pré-écrits, ce qui permet l'usinage de formes et de structures complexes.

Sécurité

Les machines CNC remplacent le travail humain par des commandes numériques informatisées et éliminent le facteur de risque d'erreur humaine dans le processus de coupe, ce qui réduit considérablement les dangers potentiels auxquels les travailleurs sont confrontés lorsqu'ils utilisent la machine. Les travailleurs sont également en mesure d'accéder à des postes à forte intensité de compétences, tels que les opérations de conception CNC.

Réduire l'erreur humaine

Le fonctionnement des machines-outils à commande numérique étant contrôlé par des ordinateurs, l'impact des facteurs humains sur la qualité de l'usinage est réduit. Les erreurs humaines, telles que la fatigue, le manque de cohérence dans le fonctionnement et le jugement, conduisent souvent à des résultats d'usinage médiocres. L'utilisation d'une machine-outil à commande numérique réduit ces erreurs et améliore la cohérence et la précision de l'usinage.

Grande flexibilité

Les machines CNC peuvent être adaptées à différents besoins d'usinage en modifiant des programmes pré-écrits. Cette flexibilité permet d'usiner de nombreuses pièces différentes sur la même machine sans qu'il soit nécessaire de procéder à des modifications ou à des ajustements importants de l'équipement.

Applications de l'usinage CNC

Quels sont les types de pièces qui peuvent être usinées avec l'usinage CNC, si largement utilisé ? Ses principales pièces se répartissent en cinq catégories : les pièces de type boîte, les surfaces complexes, les pièces de forme irrégulière, les pièces de type disque/manchon/plaque et les opérations de traitement spéciales.

1. Pièces de type boîte

Les pièces de type boîte font généralement référence à des composants dotés de systèmes d'alésage multiples, de cavités internes et de rapports longueur/largeur/hauteur définis.

Ces pièces sont largement utilisées dans les machines-outils, l'automobile, la construction aéronautique et d'autres industries. Elles nécessitent un usinage multiposte des systèmes d'alésage et des plans avec des tolérances élevées, en particulier un dimensionnement et un tolérancement géométriques (GD&T) stricts.

Pour l'usinage de plusieurs postes de travail, ou lorsque la table d'usinage doit être tournée plusieurs fois pour compléter l'angle des pièces, on choisit généralement les centres d'usinage par alésage/fraisage horizontaux.

Lorsqu'il y a moins de stations à usiner et que la portée n'est pas importante, un centre d'usinage vertical (VMC) peut être choisi pour usiner à partir d'une extrémité.

2. Surfaces complexes

Les surfaces complexes occupent une place particulièrement importante dans l'industrie de la fabrication de machines, notamment dans l'industrie aérospatiale.

En particulier, les surfaces complexes sont difficiles, voire impossibles à réaliser avec les méthodes d'usinage ordinaires. La méthode traditionnelle consiste à utiliser le moulage de précision, et l'on peut imaginer que sa précision est faible.

Les pièces à surface complexe les plus courantes sont les diverses hélices, les éoliennes, les surfaces sphériques, les moules de formage incurvés, les hélices et les propulseurs, ainsi que d'autres surfaces de forme libre.

Principaux sous-types :

Cames et mécanismes de cames

En tant qu'éléments de base du stockage et de la transmission d'informations mécaniques, les cames et les mécanismes à cames sont largement utilisés dans diverses machines automatiques. Lors de l'usinage de ces pièces, les utilisateurs peuvent choisir des centres d'usinage simultané à 3, 4 ou 5 axes en fonction de la complexité.

Roues intégrales

Les pièces telles que les roues intégrales sont souvent utilisées dans les compresseurs pour moteurs aéronautiques, les détendeurs pour les équipements de production d'oxygène, les compresseurs d'air à vis unique, etc. L'usinage de tels profils ne peut être réalisé qu'avec un centre d'usinage simultané à quatre axes ou plus. L'usinage de tels profils ne peut être réalisé qu'avec un centre d'usinage à quatre axes ou plus simultanés. Pour un tel profil, il est possible d'utiliser plus de quatre axes du centre d'usinage pour réaliser l'usinage.

Moules

Moules tels que moules d'injection, moules en caoutchouc, moules de moussage sous vide, moules de moulage sous pression, etc.

Surfaces sphériques

Les surfaces sphériques peuvent être fraisées sur des centres d'usinage. Le fraisage à 3 axes se limite à une approximation inefficace avec des fraises à bouts ronds, tandis que le fraisage à 5 axes permet un usinage enveloppant efficace à l'aide de fraises à bouts plats pour s'approcher du profil sphérique.

Lorsque des surfaces complexes sont usinées avec des centres d'usinage, la charge de travail de programmation est importante et la plupart d'entre elles nécessitent une technologie de programmation automatique.

03. Composants de forme irrégulière

Les composants de forme irrégulière sont des pièces de forme irrégulière, dont la plupart nécessitent un mélange d'usinage de points, de lignes et de surfaces.

Ces pièces sont généralement moins rigides. Elles sont faciles à déformer et difficiles à contrôler lors du processus de serrage, et il est difficile de garantir la précision de l'usinage. Même dans certains cas spécifiques, il est difficile d'usiner les pièces avec des machines-outils ordinaires.

Lors de l'usinage de pièces de forme irrégulière avec des centres d'usinage, il convient de prendre des mesures raisonnables en matière de processus. Par exemple, optimiser les processus en utilisant des configurations simples/doubles sur les centres d'usinage afin de tirer parti de leurs capacités hybrides multi-opérations.

04. Disques/manchons/plaques

Les pièces de type disque, manchon et plaque font référence à des composants de type disque/manchon ou arbre comportant des clavettes, des trous radiaux ou des motifs de trous distribués sur la face d'extrémité et des surfaces incurvées. Il s'agit par exemple de manchons d'arbre à bride, d'arbres avec des rainures de clavette ou des extrémités carrées, ainsi que de pièces en tôle nécessitant un usinage important des trous, telles que divers capots de moteur. Les pièces de type disque avec des trous en bout et des surfaces incurvées sont recommandées pour les centres d'usinage verticaux, tandis que celles avec des trous radiaux peuvent être usinées sur des centres d'usinage horizontaux.

05. Traitement spécial

Après avoir maîtrisé les fonctionnalités des centres d'usinage, les opérateurs peuvent effectuer des opérations spécialisées en utilisant des montages appropriés et des outils dédiés, comme la gravure de textes, de lignes ou de motifs sur des surfaces métalliques.

En équipant la broche du centre d'usinage d'une alimentation EDM à haute fréquence, il est possible d'effectuer une trempe superficielle à balayage linéaire sur des surfaces métalliques.

L'installation d'une tête de rectification à grande vitesse sur le centre d'usinage permet de rectifier des engrenages coniques à développante de petit module ainsi que diverses courbes et surfaces.

Normes et tolérances de l'usinage CNC

Lorsqu'il s'agit d'obtenir des services d'usinage de précision, il est nécessaire de comprendre l'importance des normes d'usinage CNC et de leurs tolérances. Pour les mesures linéaires et angulaires des pièces, il s'agit de la norme ISO 2768-1, tandis que pour la rugosité de surface, il s'agit de la norme ISO 2768-2. Les fabricants doivent simplement être sûrs des tolérances requises pour obtenir des résultats fiables et précis.

Vous trouverez ci-dessous le tableau des tolérances d'usinage CNC qui décrit les variations dimensionnelles du processus d'usinage. Il permet aux ingénieurs et aux machinistes de se faire une idée précise des limites acceptables pour des paramètres tels que les états de surface, les caractéristiques géométriques et les dimensions. ^[1].

Gamme de dimensions linéaires (mm)	F (Fine)	M (Moyen)	C (grossière)	V (très grossier)
0,5 à 3	+/- 0.05	+/- 0.1	+/- 0.2	–
Plus de 3 jusqu'à 6	+/- 0.05	+/- 0.1	+/- 0.3	+/- 0.5
Plus de 6 jusqu'à 30	+/- 0.1	+/- 0.2	+/- 0.5	+ 1.0
Plus de 30 jusqu'à 120	+/- 0.15	+/- 0.3	+ 0.8	+ 1.5
Plus de 120 jusqu'à 400	+ 0.2	+ 0.5	+ 1.2	+ 2.5
Plus de 400 jusqu'à 1000	–	+ 0.8	+ 2.0	+ 4.0
Plus de 1000 jusqu'à 2000	+ 0.5	+ 1.2	+ 3.0	+ 6.0
Plus de 2000 jusqu'à 4000	–	+ 2.0	+ 4.0	+ 8.0

Tolérance unilatérale

Comme leur nom l'indique, les tolérances unilatérales sont autorisées dans une seule direction. Il peut s'agir d'une position ou d'une valeur négative. Par exemple, une tolérance unilatérale de 0,00 / - 0,07 mm indique que le produit peut être inférieur à 0,07 mm mais ne doit pas dépasser les dimensions spécifiées.

Dans la pratique, la tolérance unilatérale est appliquée aux conceptions de projets qui impliquent l'assemblage de plusieurs pièces. De cette manière, les mesures restent toujours les mêmes afin que chaque pièce puisse s'assembler comme il se doit.

Tolérances bilatérales

Dans la tolérance bilatérale, la différence par rapport aux dimensions extérieures requises peut être quelconque, c'est-à-dire positive ou négative, ce qui permet à la pièce d'être plus petite ou plus grande que les mesures. Par exemple, si la tolérance bilatérale est de +/- 0,06 mm, cela signifie que la pièce fabriquée peut être plus longue ou plus courte de 0,6 mm. ^[2].

Dimensionnement géométrique et tolérance

Elle est plus précise et plus complète que les autres tolérances d'usinage. La GD&T tient compte à la fois des mesures spécifiées et des écarts raisonnables. En outre, elle met en évidence le dimensionnement géométrique ainsi que les tolérances afin de garantir une production sans heurts.

Elle est connue pour être un système de tolérance d'usinage plus avancé et plus compliqué que l'usinage classique, qui met en évidence les mesures et les écarts appropriés. En outre, la GD&T décrit les caractéristiques géométriques des composants d'usinage, telles que la position réelle, les niveaux de planéité et le centrage. Le dimensionnement et la tolérance géométriques permettent aux fabricants de spécifier le diamètre en fonction des mesures souhaitées.

Conseils : En savoir plus sur le guide complet de "Dimensionnement et tolérancement géométriques".

Tolérance unilatérale

Comme leur nom l'indique, les mesures peuvent être plus longues ou plus courtes à la fois. Par exemple, une tolérance de +/-0,06 mm indique que la pièce fabriquée ne peut être que plus petite. Elle s'applique particulièrement aux pièces qui doivent s'adapter à d'autres composants pour que la machine soit utile.

Limite de tolérance

Dans la tolérance limite, plusieurs valeurs se situent toujours dans une certaine fourchette pour que la pièce soit utile. Par exemple, lorsque la plage est de 13 ~ 13,5, les mesures doivent se situer dans les limites supérieure (13) et inférieure (13,5).

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Comment choisir le bon fournisseur de services d'usinage CNC ?

Choisissez un fabricant possédant une vaste expérience et une expertise technique. L'usinage de pièces de précision exige des compétences et des connaissances avancées. Seuls les fabricants possédant l'expertise nécessaire peuvent fournir des produits de haute qualité. Évaluez leur expérience et leurs capacités en matière d'usinage en consultant leur site web ou en vous adressant directement à leurs représentants commerciaux.

Choisissez un fabricant équipé de machines modernes et de capacités de traitement efficaces. Un équipement et des processus de pointe sont essentiels pour l'usinage de précision. Une configuration complète de l'équipement garantit la précision et la stabilité du produit, tandis qu'une capacité de production efficace permet de respecter les délais de livraison.

Donner la priorité aux fabricants qui mettent en œuvre des systèmes et des normes de gestion de la qualité. Un contrôle strict de la qualité est essentiel pour assurer la conformité de l'usinage de précision. Optez pour des fabricants certifiés ISO ou bénéficiant d'une accréditation similaire, car une assurance qualité solide favorise les gains de temps à long terme.

Choisissez un fabricant qui offre un bon rapport coût-efficacité. Bien qu'il s'agisse d'un secteur à forte intensité technologique, le prix reste un élément clé. Demandez des devis à plusieurs fabricants et comparez non seulement les coûts, mais aussi les services inclus et l'assistance après-vente.

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Foire aux questions (FAQ)

Références

[1] JLCCNC. (n.d.). ISO 2768 Normes de tolérance pour l'usinage CNC. Extrait de JLCCNC.com : https://jlccnc.com/help/article/ISO-2768-Tolerance-Standards-for-CNC-Machining

[2] Lynch, M. (1997, 4 janvier). Concept clé de la CNC n° 1 - Les principes fondamentaux de la commande numérique par ordinateur. Atelier d'usinage moderne. https://www.mmsonline.com/articles/key-cnc-concept-1the-fundamentals-of-cnc