Usinage CNC de précision : signification, avantages et applications

Qu’est-ce que l’usinage CNC de précision ?

L'usinage CNC de précision consiste à fabriquer des composants en découpant et en façonnant des matières premières. Les plans de fabrication assistée par ordinateur (FAO) et la conception assistée par ordinateur (CAO) aident à sélectionner la procédure de découpe correcte. Ces programmes sont essentiels lors de la phase de conception car ils comportent souvent des contours 3D complets qui garantissent une fabrication réussie des pièces.

L'usinage de haute précision devient un élément essentiel de l'industrie. Il nécessite l'intervention de concepteurs qualifiés et d'ingénieurs experts. Les concepteurs sont chargés de la conception et de la réalisation des pièces. interprétation des conceptions dans les instructions de fabrication. L'opérateur transmet ensuite l'instruction codée finale à l'équipement CNC en langage machine, permettant ainsi le démarrage du processus de fabrication.

Étapes du processus d'usinage CNC de précision

Les processus d'usinage CNC de précision utilisés par les entreprises sont assez similaires, à savoir :

Créer le modèle graphique

Un modèle graphique est nécessaire à la construction de toute pièce. Ceci est réalisé à l'aide de Conception assistée par ordinateur (CAO) logiciel. Le programme de CAO permet au concepteur de construire des modèles 2D et 3D de n'importe quelle pièce à fabriquer.

Les croquis dessinés à la main sont couramment utilisés pour comprendre les concepts fondamentaux d'une pièce. Le concepteur CAO a ensuite recours à ces croquis pour réaliser le modèle graphique avec des mesures précises. Il existe de nombreux logiciels populaires de conception assistée par ordinateur, gratuits et payants. Les fabricants peuvent également externaliser le processus de conception pour tout développement de conception complexe.

Convertir CAO en CAM

La conception assistée par ordinateur génère une représentation graphique informatisée de la pièce. Cette représentation est simple à comprendre pour les concepteurs, les opérateurs et les fabricants. Cependant, les machines CNC qui réalisent la pièce n’appréhendent pas directement ce format numérique.

La machine comprend les coordonnées et peut déplacer l'outil de coupe ou déplacer la pièce en fonction de celles-ci. En conséquence, les machines CNC exigent que la conception des pièces soit dans un format incluant les instructions de fabrication essentielles. Le format lisible pour l'usinage CNC de précision est créé à l'aide du logiciel (CAM). Le logiciel CAM traduit le Format de fichier CAO dans un format que les machines CNC peuvent reconnaître.

Les logiciels de fabrication assistée par ordinateur (FAO) utilisent deux types de codes : les codes G et M. Code G régule les coordonnées de l'outil de coupe. Code M gère les fonctions auxiliaires de la machine, telles que l'activation ou la désactivation du débit de liquide de refroidissement.

Configurer la machine

Une fois les conceptions au format CAM terminées, il est temps de configurer la machine. Cela nécessitera généralement un calibrage de la machine-outil et le montage de la pièce sur la machine. Les machines-outils utilisées diffèrent en fonction du matériau de la pièce à usiner et de la conception finale de l'article. Des outils d'usinage CNC de précision sont disponibles pour diverses raisons. Il est essentiel de serrer correctement tous les colliers et de confirmer que les caractéristiques de la machine, telles que les niveaux de liquide de refroidissement, sont acceptables au cours de ce processus.

Exécutez la machine

Une fois la configuration terminée, le programme machine est prêt à être exécuté. La plupart des machines CNC comprennent un écran permettant de surveiller le programme et d'ajuster divers paramètres. Lorsque le programme est exécuté, la machine CNC commence un usinage CNC de précision.

Finition

La machine précise peut retirer la pièce une fois qu'elle a été créée. Selon les besoins, la pièce peut être envoyée pour des procédures secondaires telles que le meulage ou le polissage. Cependant, un produit fini usiné avec précision par CNC ne nécessite aucun traitement supplémentaire dans la plupart des cas.

Tolérances dans l'usinage de précision CNC

Bien que les outils d'usinage CNC précis soient extrêmement précis, ils ne peuvent pas recréer les dimensions du produit exactement telles qu'elles apparaissent dans le plan CAO. Les machinistes utilisent des tolérances.

Tolérance CNC de précision n'est pas normalisé. Les niveaux de tolérance varient selon la méthode de production. Le nombre de décimales d'une valeur de tolérance témoigne de la rigueur de la mesure. Voici les différents types de systèmes de mesure de tolérance :

Tolérances limites

Cela se produit lorsque la valeur de tolérance est placée dans une plage. Par exemple, si la tolérance de l'arbre est de 15.5 mm et que la valeur nominale est de 15 mm, il s'agit d'une tolérance limite.

Mesure de tolérance unilatérale

L'écart n'est autorisé que d'un côté de la valeur nominale dans cette mesure de tolérance. Cela signifie que si la taille nominale d'un arbre destiné à entrer dans un roulement est de 20 mm, un arbre plus grand que cette taille ne conviendra pas. En conséquence, les machinistes n'autorisent une déviation que sur le petit côté d'un tel arbre.

Tolérances bilatérales

Une tolérance de ce type permet une variation des deux côtés de la valeur nominale. Il est généralement représenté par une valeur +/-. Pour clarifier, si une pièce usinée mesure 25 mm et a une tolérance de +/- 0.05 mm, la valeur peut être comprise entre 24.95 mm et 25.05 mm.

Il est essentiel de comprendre quand il est judicieux de sélectionner des tolérances plus strictes pour votre fabricant de pièces. Bien que des tolérances strictes ne soient pas requises pour l'ensemble du produit, des pièces structurelles critiques, comme celles qui s'intégrer dans d'autres composants, nécessitent peu d'écart par rapport à la valeur nominale car une inexactitude peut compromettre l'intégrité de la pièce.

Les tolérances sont importantes dans les opérations d'usinage CNC de précision car elles réduisent les coûts de production et les délais d'exécution. Aussi vitaux soient-ils, ils nécessitent beaucoup d’expertise et de temps pour être correctement mis en œuvre. Les machines CNC ont une tolérance typique de 0.005 pouces.

Méthodes et équipements d'usinage de précision

En raison de la vaste gamme d'applications, Usinage de précision CNC nécessite une large gamme de machines et d’équipements. Voici les machines et équipements :

Meuleuses de précision

Après l'usinage des pièces/composants, Rectifieuses d'usinage de précision CNC Les meules abrasives (ou meules) sont utilisées dans l'usinage de précision CNC pour obtenir une surface parfaitement plane et une finition lisse sur les pièces usinées. En éliminant les particules superflues, la rectification de précision permet d'obtenir des finitions aux tolérances serrées sur un produit fini.

Tournage CNC

La pièce tourne autour d'un axe central dans Tournage CNC Tandis qu'un outil de coupe à déplacement linéaire enlève de la matière de la pièce. Contrairement aux fraiseuses CNC, l'outil de coupe est généralement non rotatif. Les outils de coupe monopointe sont généralement utilisés pour cette opération.

Perceuses à colonne CNC

La pièce à usiner est stationnaire dans les perceuses à commande numérique par ordinateur, tandis qu'un foret rotatif tourne autour et perce des trous Dans la pièce. Les trous peuvent être destinés à l'assemblage de pièces ou à des fins esthétiques. En ajustant la taille du foret, les perceuses à colonne CNC peuvent créer des trous de différentes tailles. La profondeur du trou peut être modifiée en modifiant le calibrage de la machine-outil CNC.

Fraiseuses CNC

fraisage CNC Il s'agit d'un procédé de fabrication soustractive qui utilise des fraises rotatives pour enlever de la matière d'un objet. Différents effets de coupe peuvent être obtenus en variant l'angle, la direction, la pression et la vitesse de l'outil de coupe. Les fraiseuses CNC existent en plusieurs configurations : banc, caisson, raboteuse, à cadre en C, à portique, à alésage horizontal, au sol, à genouillère, à tourelle et à coulisseau.

Usinage par décharge électrique

Les décharges électriques (étincelles) façonnent le métal Usinage par électroérosion (EDM)Ce procédé est connu sous le nom d'usinage par électroérosion, d'enfonçage, d'érosion par fil ou d'électroérosion. Les métaux étant conducteurs d'électricité, l'usinage par électroérosion ne peut être utilisé que sur ces métaux.

Il utilise deux électrodes : une pour l'outil et une pour la pièce. Cette procédure d'usinage rapproche les deux électrodes mais n'établit pas de contact physique.

Un arc électrique se forme entre les électrodes, augmentant la température de l’électrode de la pièce et faisant fondre le métal. En raison de la difficulté de couper les métaux les plus durs à l'aide de fraiseuses, les applications d'électroérosion les intègrent généralement. L'EDM est fréquemment utilisé pour réaliser des trous, des fentes et des cônes dans les engrenages.

Usinage CNC multi-axes

L'usinage multi-axes CNC est un système d'usinage complet. L'outil peut se déplacer dans quatre directions ou plus. L'usinage CNC multi-axes permet la production de pièces complexes à l'aide de divers outils et méthodes de coupe, tels que le fraisage, la découpe au jet d'eau et la découpe laser.

Usinage suisse

Usinage suisse Il s'agit d'une avancée par rapport aux tours CNC traditionnels. Ce système utilise des tours CNC spécialisés de fabrication suisse pour un usinage économique et précis des pièces. Sur les tours CNC suisses classiques, la poupée fixe se contente de tourner la pièce. Avec l'usinage suisse, la poupée permet un mouvement linéaire et des possibilités d'usinage plus précises et sophistiquées.

Centres CNC de tournage et de fraisage

Les centres de tournage-fraisage CNC, également appelés machines de tournage-fraisage CNC, combinent fraisage et tournage de précision processus. Le fraisage et le tournage ont toujours été réalisés sur des machines CNC distinctes. Cependant, les combiner dans une seule machine CNC peut simplifier considérablement le processus de fabrication.

Les centres de fraisage-tournage CNC sont proposés dans des conceptions verticales et horizontales. En raison de l’effet de la gravité sur la configuration, la disposition verticale est considérée comme plus stable. Outre la poupée mobile, une douille de guidage coulissante se déplace le long de l’axe longitudinal de la pièce. La douille de guidage soutient la pièce à usiner lors d'un usinage de haute précision.

Machines laser CNC

Un faisceau laser haute fréquence est utilisé dans l’usinage laser CNC pour trancher ou graver des matériaux. Contrairement à l'usinage EDM, l'usinage laser peut usiner à la fois des métaux et des non-métaux.

Applications d'usinage de précision CNC

L'usinage de précision CNC gagne en popularité dans l'industrie manufacturière en raison de ses nombreuses applications, de son faible coût et de ses délais d'exécution rapides. La méthode est fréquemment utilisée dans diverses industries, notamment :

Industrie automobile

Constructeurs automobiles Les prototypes de ces pièces usinées CNC doivent être conçus avant la production, car des innovations sont ajoutées aux versions actuelles de leurs véhicules. L'usinage de précision CNC est chargé de développer ces prototypes selon des spécifications précises. Cette technique permet également de produire des composants pour d'autres modes de transport, tels que les navires, les camions, etc.

Industrie médicale

médicament Le secteur évolue rapidement et nécessite l'acquisition de nouveaux équipements d'usinage CNC de précision. Outre les équipements neufs, de grandes quantités d'équipements existants sont nécessaires. L'usinage CNC de précision est responsable de la production de ces équipements. Parmi les exemples, on peut citer les orthèses, les enceintes de sécurité, les implants, les appareils d'IRM, les équipements de recherche, etc.

Industrie militaire et de défense

La CNC n’a jamais été aussi importante, divers pays développant leurs idées pour de nouvelles munitions et systèmes de défense. Toutes ces idées prennent vie grâce au processus d’usinage de précision, qui utilise une variété de matériaux et de méthodes. Les exemples incluent des pièces d’avion, des composants de transport, des composants de communication, des munitions et d’autres articles créés pour cette industrie.

Industrie aérospaciale

Les véhicules aérospatiaux, des avions de transport aux navettes spatiales, nécessitent des engins très précis, car une seule imprécision pourrait gravement endommager les différents véhicules aéronautiques. L'usinage de précision CNC produit plusieurs composants dans ce secteur, notamment des ports de train d'atterrissage, des bagues, des collecteurs, des profils aérodynamiques, etc.

Avantages de l'usinage CNC de haute précision

L’utilisation de ces appareils de haute précision dans votre processus de production apportera sans aucun doute de nombreux avantages. Usinage de haute précision est l’option la plus rentable, surtout si vous n’avez besoin que de quelques à une centaine d’articles. En raison des dépenses de production du moule, la procédure nécessite un coût initial inférieur à celui du moulage par injection.

Par rapport au moulage par injection, les machines CNC offrent une vitesse plus rapide. Contrairement au moulage par injection, qui peut prendre des mois pour créer un moule et garantir que les pièces usinées respectent les tolérances, l'usinage CNC peut livrer des articles en quelques semaines.

Inconvénients de l’usinage CNC de haute précision

Malgré les nombreux avantages de l’usinage de précision CNC, les entreprises doivent faire preuve de prudence lorsqu’elles exigent des tolérances serrées. Bien qu'un usinage de précision CNC puisse être requis pour des caractéristiques et des dimensions particulières, exiger un usinage de précision CNC alors que les tolérances d'usinage normales suffiraient peut constituer un énorme gaspillage de ressources.

En effet, une pièce avec une tolérance de 0.01 mm peut nécessiter une configuration de machine complètement différente de celle d'une pièce avec une tolérance de 0.05 mm, ce qui augmente considérablement les coûts de main-d'œuvre. Si votre demande de devis (RFQ) donne une estimation plus élevée que prévu, envisagez de réduire les tolérances pour les paramètres non critiques.

Matériaux adaptés à l'usinage de précision

L'usinage de précision peut être utilisé sur divers métaux, polymères et matériaux composites. Voici quelques exemples courants Matériaux d'usinage CNC pour un usinage précis :

Métaux et alliages

• Laiton
• Acier Inoxydable
• Acier au carbone
• de bronze
• Copper
• Titane
• Alliages exotiques
• Aluminium
• Acier
• Acier à outils

Plastiques et autres non-métaux

• Polycarbonate (PC):
• Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)
• Graphite
• Polyoxyméthylène (POM)
• Le verre
• Polyméthacrylate de méthyle (PMMA)
• Polyamide (PA)

Coût de l'usinage CNC de précision

Le coût de l'usinage de précision Les coûts varient en fonction de divers facteurs. L'usinage CNC comporte plusieurs composants, chacun ayant un prix variable. Par exemple, le nombre d'axes peut être sélectionné pour les équipements d'usinage de précision.

Lorsque l’on compare les tarifs horaires, une machine multi-axes peut coûter deux à trois fois plus cher qu’une machine à trois axes. Les dépenses supplémentaires incluent les honoraires du concepteur pour le plan de fabrication assistée par ordinateur (FAO), le coût horaire de la main-d'œuvre d'un machiniste de précision, etc.

Conclusion

L'usinage de précision CNC est une méthode efficace pour produire des pièces sur mesure de haute précision. Outre la production de composants de haute qualité, il permet également de réaliser des économies et de commercialiser vos produits plus rapidement. Un atelier d'usinage CNC de précision peut ainsi améliorer les performances de vos pièces et, par conséquent, optimiser les résultats de votre entreprise. Pour des résultats optimaux, faites appel à une entreprise de machines CNC réputée, dotée d'un service d'ingénierie interne.

AT-Usinage propose des services d'usinage CNC de précision, soutenus par des experts qualifiés et hautement expérimentés dans les procédures d'usinage avancées. Demandez un devis aujourd'hui pour des services d'usinage de précision CNC de premier ordre.