Machines-outils CNC
Qu'est-ce qu'une machine-outil CNC ?
CNC Machine Tool, acronyme de Computer Numerical Control, fait référence à la mise en œuvre de la technologie informatique dans le contrôle des machines-outils, les transformant en machines CNC hautement sophistiquées.
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Fonctionnant sur un ensemble d'instructions numériques prescrites, les machines CNC utilisent des fichiers informatiques pour exécuter un projet. Ces instructions numériques sont créées dans des fichiers de conception assistée par ordinateur (CAO) ou de fabrication assistée par ordinateur (FAO).
Une fois le programme téléchargé, un opérateur exécute un programme de test, souvent appelé « air de coupe ». Cet essai est une première étape importante pour vérifier à la fois la vitesse et la position de l'outil, car tout écart peut entraîner des dommages à la machine ou à la pièce en cours de création.
Pour maximiser l'efficacité, les machines CNC combinent plusieurs outils dans des cellules ou unités communes. Ils produisent le produit final souhaité en supprimant des matériaux de la source de stock d'origine. Il en résulte un produit fini plus solide et plus durable.
Avantages :
Ils peuvent fonctionner 24 heures sur 24.
Ils peuvent produire des travaux avec une exactitude et une précision supérieures à celles des autres machines manuelles.
Les opérateurs peuvent apporter des modifications facilement, ce qui réduit le délai.
Moins de travailleurs sont nécessaires pour faire fonctionner ces machines, ce qui permet de réduire les coûts de main-d'œuvre.
Les machines CNC ont la capacité de créer des conceptions complexes avec une grande précision en peu de temps.
Le logiciel de conception moderne pour machines CNC élimine le besoin de produire un prototype ou un modèle avant d'exécuter un projet, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent à long terme.
Quels sont les différents types de machines CNC ?
Il existe aujourd’hui d’innombrables types de machines CNC. Les machines CNC sont des machines-outils qui coupent ou déplacent des matériaux comme programmé sur le contrôleur, comme décrit ci-dessus. Le type de découpe peut varier de la découpe plasma à la découpe laser, en passant par le fraisage, le routage et les tours. Les machines CNC peuvent même ramasser et déplacer des articles sur une chaîne de montage.
Vous trouverez ci-dessous les types de base de machines CNC :
Tours :Ce type de CNC fait tourner la pièce et déplace l'outil de coupe vers la pièce. Un tour de base comporte 2-axes, mais beaucoup plus d'axes peuvent être ajoutés pour augmenter la complexité de coupe possible. Le matériau tourne sur une broche et est pressé contre un outil de meulage ou de sculpture qui donne la forme souhaitée. Les tours sont utilisés pour fabriquer des objets symétriques comme des sphères, des cônes ou des cylindres. De nombreuses machines CNC sont multifonctions et combinent tous les types de découpe.
Routeurs :Les routeurs CNC sont généralement utilisés pour couper de grandes dimensions dans le bois, le métal, les tôles et les plastiques. Les routeurs standard fonctionnent sur des coordonnées à 3 axes, ce qui leur permet de couper en trois dimensions. Cependant, vous pouvez également acheter des machines 4,5 et 6 axes pour des modèles prototypes et des formes complexes.
Fraisage :Les fraiseuses manuelles utilisent des volants et des vis mères pour articuler un outil de coupe sur une pièce à usiner. Dans une fraiseuse CNC, la CNC déplace les vis à billes de haute précision jusqu'aux coordonnées exactes programmées à la place. Les fraiseuses CNC sont disponibles dans une large gamme de tailles et de types et peuvent fonctionner sur plusieurs axes.
Coupeurs de plasma :Le découpeur plasma CNC utilise un laser puissant pour couper. La plupart des découpeurs plasma découpent des formes programmées dans une feuille ou une plaque.
Imprimante 3D :Une imprimante 3D utilise le programme pour lui indiquer où déposer de petits morceaux de matériau pour créer la forme souhaitée.. 3Les pièces D sont construites couche par couche avec un laser pour solidifier le liquide ou l'énergie à mesure que les couches grandissent.
Machine de sélection et de placement :Une machine CNC « pick and place » fonctionne de la même manière qu'un routeur CNC, mais au lieu de couper du matériau, la machine est dotée de nombreuses petites buses qui ramassent les composants à l'aide d'un aspirateur, les déplacent vers l'emplacement souhaité et les déposent. Ceux-ci servent à fabriquer des tables, des cartes mères d'ordinateurs et d'autres ensembles électriques (entre autres).
Les machines CNC peuvent faire beaucoup de choses. Aujourd’hui, la technologie informatique peut être installée sur presque toutes les machines imaginables. La CNC remplace l'interface humaine nécessaire pour déplacer les pièces de la machine afin d'obtenir le résultat souhaité. Les CNC d'aujourd'hui sont capables de partir d'une matière première, comme un bloc d'acier, et de fabriquer une pièce très complexe avec des tolérances précises et une répétabilité étonnante.
Quels sont les matériaux utilisés dans l’usinage CNC ?
Les machines CNC sont utilisées sur une vaste gamme de matériaux. Chaque matériau possède son propre ensemble optimal de paramètres d'usinage (vitesses et avances) pour usiner avec succès le matériau. Les matériaux les plus courants sont :
Métal
La farine est de loin le matériau le plus couramment utilisé dans l’usinage CNC. Les machines CNC peuvent couper presque tous les types de métaux, du laiton d'usinage libre-aux superalliages de nickel comme l'Inconel. L'usinage des métaux couvre une gamme d'applications allant des moules à injection aux arbres et engrenages.
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Plastique
Alors que la grande majorité des pièces en plastique sont fabriquées par moulage par injection, l’usinage CNC peut être utilisé pour produire certains composants en plastique. Les matériaux typiques peuvent inclure l'ABS (acrylonitrile butadiène styrène), le nylon et le polycarbonate. Les applications d'usinage du plastique peuvent inclure des corps de vannes, des bagues et des prototypes de moulage par injection pour vérifier le fonctionnement global de la pièce avant d'investir dans des outils de moulage coûteux.
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Bois
Les routeurs CNC sont le plus souvent utilisés pour couper du bois et sont généralement moins chers que les machines CNC standard de découpe de métal. L'usinage CNC du bois est le plus souvent réalisé à des fins décoratives. Les applications courantes incluent les meubles, les cadres de fenêtres et les panneaux ornementaux.
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Mousse
La mousse de polyuréthane (à cellules fermées ou ouvertes-) est couramment utilisée dans les applications d'usinage CNC. Les blocs de mousse peuvent être découpés dans des emballages confortables pour des produits-de grande valeur à l'aide d'un routeur CNC. Un exemple est la mousse utilisée dans les boîtes à outils pour maintenir les outils en sécurité pendant le transport.
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Composites
Les machines CNC sont régulièrement utilisées lors du traitement de pièces composites. Les composites peuvent inclure n'importe quoi, de l'aramide à la fibre de verre en passant par la fibre de carbone. Ces matériaux sont extrêmement abrasifs pour les outils de coupe. Les composants composites aérospatiaux et marins sont usinés pour ajouter des trous de fixation et pour un découpage général après le processus de moulage.
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Comment configurer une machine CNC à 5 axes ?
L'un des avantages d'un centre d'usinage 5-axes est qu'aucun système de serrage ou dispositif de serrage complexe n'est requis pour maintenir la pièce à usiner. Par conséquent, il est plutôt facile de configurer une pièce à usiner sur une telle machine.
L'équipement de maintien ou la pièce à travailler doit de préférence être monté au centre de la table de la machine. L'équipement de maintien peut être soit un étau à serrage zéro, une pince hydraulique ou simplement un bloc sur lequel la pièce à usiner est montée solidement.
Plus important encore, la pièce doit être librement accessible par l'outil de coupe sur les 5 côtés et solidement fixée de telle sorte qu'elle ne puisse pas bouger ou vibrer. Les outils de coupe et le porte-outil doivent ensuite être préparés, mesurés et chargés dans le magasin du changeur d'outils automatique (ATC) de la machine.
Un point essentiel souvent négligé est le calibrage de l’ensemble de la machine avant le démarrage de la production. Cet étalonnage nécessite un logiciel bien spécifique et une sonde de mesure automatique (opérée soit par infrarouge, soit par radio). L'ensemble de la fonction d'étalonnage peut prendre environ 45 secondes (dans le cas de Hwacheon) ou un maximum de 2 à 3 minutes, selon la marque et le type de machine.
En exécutant un tel cycle d'étalonnage, la machine est fraîchement et correctement calibrée sur tous les axes et aucune tolérance n'est accumulée entre chaque axe. Cela doit être fait au moins une fois par mois (de préférence une fois par semaine), et certainement avant chaque cycle de production.
De nombreux centres d'usinage 5-axes sont malheureusement vendus sans cette fonction et l'équipement nécessaire, principalement pour économiser de l'argent. Même si des sommes d’argent initiales peuvent être économisées, cela se fait au détriment de la précision. Au fil du temps, ces coûts seront amplifiés, entraînant un usinage de qualité inférieure. Cela ne fait certainement pas partie des meilleures pratiques de l'industrie.
Un autre point important à noter est de vérifier soigneusement s'il existe des zones de collision potentielles avant d'appuyer sur le bouton de démarrage du cycle. Ensuite, laissez l'ensemble du programme s'exécuter, étape-par-étape, pour vous assurer que chaque position est correcte et que chaque outil modifié est le bon.
Sans consacrer du temps à la vérification, un crash peut survenir. Cela coûte non seulement beaucoup de temps à réparer, mais peut également entraîner des réparations très coûteuses ainsi que la nécessité de réalignement de tous les axes.
Différence entre l'usinage à 3 axes et à 5 axes
Pour mieux répondre aux besoins de plus en plus sophistiqués d'industries avancées telles que l'ingénierie aérospatiale, le médical, la défense, la robotique et la fabrication automobile, les fabricants de machines-outils CNC ont constamment innové en développant des machines-outils plus récentes, plus complexes et en même temps plus puissantes.
L’une des étapes majeures dans ce domaine est le développement des centres d’usinage 5 axes. La capacité et la flexibilité de ces machines sont bien supérieures aux centres d’usinage 3 axes standard. Certains des points clés peuvent être consultés dans le tableau ci-dessous :
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Différence |
3 axes |
5 axes |
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1. |
Les matériaux sont alimentés et travaillés uniquement sur 3 axes : axes X, Y et Z. |
Les matériaux sont alimentés et travaillés sur 5 axes – Axes X, Y, Z, A & B/C. |
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2. |
Difficile de manipuler des pièces complexes en un seul réglage ainsi que des pièces présentant des cavités ou des formes profondes et étroites. Limitation due au mouvement de l'axe 3D-. Pour les opérations plus complexes, les pièces doivent être repositionnées et serrées dans des fixations sur mesure. |
Conçu pour les pièces complexes avec des résultats d'usinage très précis. Peut utiliser des outils de coupe plus courts avec des vitesses d'outil plus rapides à un niveau de vibration inférieur. Cela permet d'économiser considérablement du temps et des efforts d'usinage tout en permettant la fabrication de pièces plus sophistiquées. Capable d'atteindre 5 côtés sur n'importe quelle pièce pour obtenir des contours complexes. Par exemple, turbine, moule de pneu, pièces en forme 3D. |
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3. |
Pour obtenir des finitions de surface de qualité, les pièces devront peut-être être repositionnées. Non seulement cela prendra plus de temps, mais le risque d’erreurs est élevé. |
Les machines CNC à 5 axes sont capables de positionner les pièces sur l'outil de coupe dans une position optimale les unes par rapport aux autres (90 degrés). En même temps, les 5 côtés d'une pièce peuvent être atteints. Même les contours et les formes les plus complexes peuvent être usinés en utilisant simultanément les 5 axes. |
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4. |
Moins d’axes simplifient la programmation avec une préparation et des délais d’exécution plus rapides. |
Les systèmes CAD/CAM sont utilisés pour programmer facilement des opérations complexes. |
Notre usine
Guangdong Anda Automation Solutions Co., Ltd. est un fabricant d'équipements et de systèmes intelligents qui propose une intégration verticale de la recherche et du développement, de la fabrication, de la vente et du service pour les applications fluides et les systèmes d'automatisation intelligents. Les principales gammes de produits d'Anda comprennent des machines de distribution de haute précision, des systèmes de revêtement conforme, des équipements de traitement au plasma, des systèmes de durcissement, des systèmes d'assemblage multifonctionnels-, des équipements de fabrication de semi-conducteurs, des machines de distribution et d'assemblage d'électronique médicale et des solutions de systèmes de fabrication intelligents. L'équipement Anda couvre les applications de l'électronique grand public, de l'électronique automobile, de l'électronique de communication, des équipements d'instruments, des appareils électriques, des nouvelles énergies, de l'alimentation électrique, des LED, de l'électronique militaire, de l'électronique médicale, des semi-conducteurs et d'autres industries.
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