À quoi sert une machine CNC ?

Une commande numérique informatisée (CNC) Une machine est un outil d'usinage qui découpe des matières premières selon les formes souhaitées. Les machines CNC utilisent un logiciel conçu pour contrôler le mouvement de machines complexes telles que les fraiseuses, les rectifieuses et les tours. Ces méthodes de fabrication assistée par ordinateur permettent de réaliser un grand nombre de travaux d'usinage CNC complexes et précis. L'usinage CNC est largement utilisé dans les secteurs de l'aérospatiale, de la défense et de l'automobile.

Dans l'industrie, la CNC est souvent utilisée pour découper des pièces en métal et en plastique. Les outils de coupe courants comprennent les fraiseuses, les tours, les fraiseuses, les perceuses, les meuleuses, les jets d'eau et les lasers. Ces outils peuvent être automatisés pour fonctionner avec la CNC. De plus, la CNC peut être utilisée pour manipuler des outils non mécaniques, tels que des machines de soudage, d'assemblage d'équipements électroniques ou de bobinage.

À travers le contenu suivant, regardons de plus près : une machine CNC fait-elle l'affaire ?

Histoire de la commande numérique par ordinateur

Au cours des dernières décennies, la technologie CNC a évolué des dispositifs contrôlés par des courroies perforées vers des machines capables de lire le code CNC et de créer des pièces mécaniques tridimensionnelles très précises.

John Parsons est l'inventeur des machines CNC. Il a construit la première en 1949. Cette machine fonctionnait grâce à un jeu de cartes perforées qui lui indiquaient les actions à effectuer. Plus tard, en 1952, un groupe d'experts du Massachusetts Institute of Technology a construit le Cincinnati Milacron Hydrotel, la première machine CNC accessible au public.

Comment fonctionnent les commandes numériques par ordinateur ?

Dans un système CNC, l'unité de commande machine (MCU) est un micro-ordinateur connecté à la machine. Ce micro-ordinateur stocke et exécute un programme informatique unique pour chaque pièce à fabriquer. Ces programmes sont généralement écrits en code G, un langage de programmation standard international. Le code M peut également être utilisé conjointement avec le code G pour les opérations CNC.

Le code G indique à la machine-outil comment se déplacer et travailler, tandis que le code M indique au programme comment se déplacer vers l'extérieur. Le programme contient également des instructions et des paramètres pour la machine-outil, tels que la vitesse d'alimentation de la matière, ainsi que la position et la vitesse de déplacement de la pièce.

Au début du processus, l'ingénieur utilise la conception assistée par ordinateur (CAO) pour dessiner un schéma de la pièce à fabriquer. Le dessin est ensuite converti en code G. Le programme est installé sur le microcontrôleur, puis un test est effectué sans matières premières pour s'assurer que tout est correctement configuré et fonctionne correctement. Cette étape est cruciale, car un mauvais réglage de la vitesse ou de la position peut endommager la machine et la pièce.

Une fois tout prêt, la machine CNC lance le programme et termine le travail comme prévu. Ces pièces peuvent être fabriquées de toutes pièces, imprimées ou découpées.

Types courants de machines CNC inclure, sans toutefois s'y limiter :

• Tours CNC : Utilisé pour les opérations de tournage
• Fraiseuses CNC : Utilisé pour les opérations de coupe et de perçage
• Découpeurs plasma CNC : Utilisé pour couper le métal à l'aide d'une torche à plasma
• Routeurs CNC : Utilisé pour couper divers matériaux comme le bois, le plastique et le métal
• Imprimantes 3D : Machines de fabrication additive qui construisent des objets couche par couche

En savoir plus:Ce que vous devez savoir avant l'usinage de production CNC

Fonctions principales des machines-outils CNC

Dans l'industrie, les machines CNC sont le plus souvent utilisées aux fins suivantes :

Coupe

Les machines CNC sont idéales pour les projets nécessitant une découpe précise et rapide. Elles peuvent prendre en charge deux des technologies de découpe les plus avancées : l'électroérosion (EDM) et les machines de découpe au fil.

En électroérosion, l'érosion thermique est provoquée par l'interaction entre deux électrodes. L'une est une électrode en cuivre ou en graphite fixée à l'outil, et l'autre est un fluide diélectrique qui entoure l'objet. Étonnamment, l'outil et la pièce usinée ne sont jamais en contact direct pendant le processus. Travaux de découpe au fil sur le même principe que l'EDM, sauf qu'il utilise un fil-électrode comme outil de coupe précis.

Forage

Cette méthode de perçage précise utilise un outil de coupe rotatif pour percer des trous circulaires dans une pièce fixe. On peut citer comme exemples des perceuses ou des jets d'eau à grande vitesse. Dans la plupart des cas, ces trous servent à l'assemblage d'écrous et de boulons.

Affûtage

outils CNC Les pièces sont souvent équipées de meules pour obtenir une surface quasi parfaite. Ce meulage soustractif est bien plus précis que toute méthode de fabrication additive. Il permet d'éliminer des défauts aussi petits que 1/10 de la largeur d'un cheveu.

Fraisage

Les fraiseuses CNC sont similaires aux fraiseuses classiques et aux autres fraiseuses manuelles. Elles utilisent un tour, un jet d'eau ou un outil de tournage pour enlever de la matière d'une matière première fixe. Les fraiseuses CNC peuvent se déplacer sur plusieurs axes, permettant ainsi aux opérateurs d'effectuer des opérations précises horizontales, verticales, inclinées et fraisage de face travail. Étant donné que l'opérateur n'a pas besoin de changer et de fixer à nouveau la matière première plusieurs fois, ces capacités multi-angles accélèrent le processus de fabrication de pièces complexes en bois, en métal et en plastique.

Tournant

Ce procédé sur une machine CNC est similaire au fraisage, mais la matière première n'est pas fixée au poste de travail. Elle est fixée à un mécanisme de tournage rapide. L'opérateur utilise ensuite un tour ou une machine CNC équipée d'outils similaires pour retirer de petits morceaux de matière jusqu'à ce que la matière première atteigne la forme souhaitée.

Pourquoi la CNC est-elle importante ?

Avec CNC, différentes machines-outils Permet de créer des produits plus lisses et plus précis, plus rapidement. Ce procédé élimine le recours à l'usinage manuel et à une main-d'œuvre importante, ce qui permet de gagner beaucoup de temps et de réduire les coûts de main-d'œuvre.

Voici quelques-uns des avantages de la CNC :

Coûts réduits

L'usinage plus précis des outils CNC réduit les coûts de production et améliore ainsi la rentabilité. La réduction des déchets de matière, l'augmentation de la productivité et la possibilité d'évolutivité se traduisent par une consommation d'énergie réduite, ce qui diminue les coûts d'exploitation. De plus, les obligations financières liées à la sécurité des travailleurs sont éliminées, ce qui contribue également à la réduction des coûts.

Réduction des déchets

Grâce aux améliorations apportées à la simulation et à l'optimisation itérative, les logiciels utilisés pour exécuter différents types de machines CNC génère peu de déchets lors du processus de fabrication. Cela signifie que la réduction des déchets de matière permettra également de réduire les coûts d'usinage.

Amélioration de la sécurité des travailleurs

En éliminant toute interaction humaine excessive, les ordinateurs CNC garantissent la sécurité des travailleurs et préviennent les accidents. La plupart des machines CNC fonctionnent désormais de manière autonome, ce qui permet de les contrôler à distance pour les mises à jour logicielles, les modifications de conception ou toute autre opération de maintenance courante.

Réduire l'erreur humaine

Les machines CNC sont réputées pour offrir une précision, une complexité, une rapidité, une liberté et une répétabilité accrues. En effet, elles évitent les erreurs de fabrication. En fin de compte, cela signifie moins d'erreurs lors de la fabrication d'un produit.

Couper le long du contour

Avec une CNC, vous pouvez réaliser des opérations telles que le contournage. Cela vous permet d'usiner des formes courbes, comme en impression 3D et en conception. Cela ouvre également davantage d'options et de possibilités pour l'usinage des pièces.

Code MCU plus rapide

Certaines CNC peuvent intégrer des logiciels de CAO et de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Cela peut accélérer l'écriture des microcontrôleurs. Une programmation plus rapide se traduit également par des processus d'usinage plus courts, améliorant ainsi l'efficacité de l'usinage des pièces.

Améliorer l'intelligence opérationnelle

L'intégration d'un progiciel de gestion intégré (PGI) et de programmes associés, tels qu'un logiciel de gestion des actifs, peut simplifier les tâches opérationnelles et de veille stratégique. Cela contribuera à améliorer les performances et la maintenance de l'usine, pour une rentabilité accrue.

Pas de goulots d'étranglement

Les CNC améliorent les choses car elles utilisent davantage d’équipements automatisés, ce qui réduit le débit et les goulots d’étranglement de fabrication.

Bien que les machines CNC présentent de nombreux avantages, elles présentent également certains inconvénients. Les CNC sont plus chères, nécessitent plus d'entretien et obligent les entreprises à embaucher des programmeurs CNC qualifiés.

Domaines d'application importants de la CNC

Les machines CNC jouent un rôle important dans de nombreux secteurs clés tels que la santé, l'aérospatiale, l'armée et la défense. Les entreprises de ces secteurs ont besoin de pièces aussi précises que possible, car une pièce cassée peut mettre la vie en danger. Les outils CNC offrent cette précision.

Voici les industries courantes qui utilisent des machines CNC.

Aérospatial

La technologie CNC permet d'obtenir plus facilement la précision nécessaire à la fabrication de chaque pièce d'un avion, y compris les boîtiers extérieurs et les composants intérieurs. Usinage CNC de composants d'aéronefs, ils doivent être aussi précis et exacts que possible, car ils sont souvent critiques. De plus, l'usinage assisté par ordinateur est souvent le seul moyen de respecter des normes strictes de planéité, de circularité et de cylindricité. Des tolérances aussi faibles que 0,00004 pouce sont également courantes.

Usinage CNC aérospatial Le soudage peut être réalisé avec de nombreux matériaux différents, notamment l'aluminium, l'acier inoxydable, le laiton, le nickel, le bronze, la céramique, les plastiques, le magnésium, le titane et les métaux hautes performances comme l'Inconel.

Vous trouverez ci-dessous quelques exemples de pièces fabriquées à l'aide de machines CNC :

• Composants du train d'atterrissage
• carénages en titane
• Profils aérodynamiques
• Bagues
• Ensembles de stator
• Collecteurs
• Carters de boîte de vitesses en magnésium
• Connecteurs électriques

Équipement médical

Afin de répondre aux besoins des patients, le le domaine médical s'appuie fortement sur les machines-outils CNC Pour fabriquer des produits de précision, de qualité et personnalisés. Pendant la pandémie de COVID-19, le besoin croissant de masques et de respirateurs a accru le recours aux machines CNC. Les personnes recevant des soins médicaux utilisent également souvent des instruments médicaux jetables pour prévenir les maladies infectieuses. De ce fait, il est d'autant plus important pour le secteur médical d'utiliser des machines CNC pour produire plus rapidement davantage de fournitures médicales.

Voici quelques-uns des produits courants qui peuvent être fabriqués sur des machines CNC :

• Machines d'imagerie par résonance magnétique
• Implants
• Dispositifs orthopédiques
• Boîtiers électroniques pour appareils de surveillance
• Équipement de recherche
• Boîtiers blindés
• Pièces fabriquées à partir de plastiques haute température
• Instruments médicaux
• Emballage stérile personnalisé
• Produits approuvés par la Food and Drug Administration

Automobile

L'industrie automobile est l'un des secteurs les plus importants pour l'usinage CNC. De la création de prototypes pour la recherche et le développement à la production de pièces en grande série, chaque aspect de l'industrie automobile doit être amélioré grâce à l'usinage CNC.

De plus, les fraiseuses et tours CNC sont utilisés pour fabriquer de nombreuses pièces, des grandes sections de bloc moteur aux petits engrenages et panneaux. Pour les moteurs à combustion interne, plusieurs outils CNC sont nécessaires. Ces outils permettent d'usiner d'énormes pièces de métal pour en faire des panneaux de carrosserie, ainsi que des cylindres, des pistons et d'autres pièces servant à assembler les composants du bloc moteur.

Voici quelques-unes des pièces qui peuvent être usinées avec des machines CNC :

• Boîtes de vitesses
• Pièces de moteur
• Essieux
• Vannes
• Panneaux du tableau de bord
• Blocs-cylindres
• jauges à essence

Électronique

La découpe CNC est à la fois précise et flexible, ce qui en fait un moyen efficace de fabriquer des articles pour l'industrie électronique. Par conséquent, les outils CNC peuvent travailler avec une variété de polymères et de métaux, y compris des matériaux conducteurs et non conducteurs.

La fabrication de composants informatiques par CNC est plus rapide, car elle ne nécessite pas de moule préfabriqué. Les conceptions peuvent également être modifiées et testées à l'infini, sans aucune aide. Apple possèderait 10 000 machines CNC et aurait fabriqué un grand nombre d'ordinateurs portables grâce à ces machines.

Les machines CNC peuvent fabriquer les produits suivants :

• Électronique grand public
• Semi-conducteurs
• Dissipateurs thermiques
• circuits imprimés
• Isolation électrique
• Boîtiers d'amplificateur
• Blindages contre les interférences radiofréquences

Gaz et pétrole

Les machines-outils à commande numérique (CNC) sont utilisées pour concevoir les grandes machines utilisées sur les plateformes de forage et dans les usines afin de garantir leur assemblage parfait. Si les pièces ne s'assemblent pas correctement, les cylindres risquent de ne pas se gonfler, les pistons de ne pas libérer suffisamment de pression et les soupapes de fuir. C'est pourquoi les compagnies pétrolières utilisent pièces usinées CNC pour garantir que les pièces s'adaptent parfaitement.

Voici quelques exemples de ce qui est fabriqué à l'aide de machines CNC :

• Forets
• Tiges
• Pistons
• Vannes
• Composants hydrauliques
• Systèmes de vannes

Marin

L'industrie maritime s'appuie fortement sur les machines-outils CNC, car les navires nécessitent des composants de haute précision pour rester à flot et fonctionner. Ces navires nécessitent de nombreux types d'équipements, tels que des capteurs sous-marins et des engrenages de transmission. Par conséquent, l'industrie maritime doit utiliser la précision CNC pour la fabrication de bateaux et d'autres équipements marins.

Voici quelques-unes des pièces courantes fabriquées sur des machines CNC :

• Hélices
• Boîtiers isolants
• Composants pour le moteur
• Moules prototypes
• Côtes
• Les piqûres

Remarques finales

En conclusion, les machines-outils CNC sont une merveille technologique qui a révolutionné la fabrication et l'usinage. Leur capacité à réaliser des tâches complexes avec précision et efficacité à partir de conceptions numériques a révolutionné des secteurs allant de l'aéronautique à la menuiserie.

Ces machines, pilotées par ordinateur, ont atteint des niveaux de précision et de répétabilité jusqu'alors inimaginables. Avec les progrès technologiques, les capacités des machines CNC devraient s'accroître, ouvrant de nouvelles perspectives de production complexe et efficace dans un large éventail de secteurs.

En substance, les machines CNC sont bien plus qu'un simple outil. Elles constituent la pierre angulaire de la fabrication moderne, rationalisant les processus et faisant progresser l'ingénierie de précision.