Types de commande numérique par ordinateur (CNC) : Une vue d'ensemble

La commande numérique par ordinateur (CNC) a donné un tout nouveau visage à la fabrication, car il est désormais possible de faire fonctionner des machines avec une précision et une automatisation extrêmes. L'application de systèmes neuronaux informatiques par le biais de logiciels programmés garantit que les machines-outils à commande numérique se déplacent facilement et que des pièces complexes peuvent être produites avec un minimum d'intervention humaine. La CNC est largement utilisée dans diverses industries, y compris les machines de découpe plasma CNC et les machines à décharge électrique CNC ; par exemple, l'automobile, l'aérospatiale et les appareils médicaux. Les systèmes CNC sont de différents types et s'adaptent individuellement aux tâches et aux besoins d'usinage. Dans cet article, nous aborderons une variété de CNC et leur utilisation, et nous jetterons un peu de lumière sur le processus d'usinage CNC dans le processus de fabrication moderne, y compris la conception de machines CNC à plusieurs axes.

L'un des types de machines CNC les plus courants comprend les fraiseuses CNC, les tours CNC, les défonceuses CNC et les découpeuses laser CNC, qui sont toutes construites dans l'optique d'un processus de fabrication spécifique, avec une grande précision, notamment grâce à l'utilisation de rectifieuses CNC. Ces machines, y compris les perceuses à commande numérique, peuvent prendre en charge un large éventail de matériaux, des métaux, tels que l'aluminium et l'acier, aux plastiques et aux composites, ce qui permet une utilisation étendue dans le cadre de différents besoins de production. Avec l'évolution des besoins de fabrication, la technologie CNC évolue en incorporant des logiciels haut de gamme, des systèmes de surveillance en temps réel et des manipulations multi-axes, devenant ainsi la structure de l'efficacité, de l'innovation et de la précision dans l'industrie d'aujourd'hui.

À l'avenir, l'une des façons dont l'usinage CNC est en passe de changer encore plus le paysage de la fabrication est son intégration avec des technologies émergentes telles que l'intelligence artificielle, l'apprentissage automatique et l'Internet des objets (IoT). Ces avancées permettent d'obtenir des machines plus intelligentes et auto-optimisantes, capables de faire des prévisions de maintenance, de modifier le processus de manière autonome et d'augmenter la productivité globale. Alors que les industries exigent plus de personnalisation, des délais d'exécution plus rapides, et même une meilleure qualité des normes, Déterminer le meilleur type de machines cnc et d'outils permettra aux fabricants de tester les limites de la conception, d'oser, et de faire comme jamais auparavant.

Qu'est-ce que la commande numérique par ordinateur (CNC) ?

La CNC est une technique d'automatisation des machines-outils par l'utilisation d'un logiciel informatique qui contrôle les actions de la machine. Elle permet de produire des pièces de manière extrêmement répétable et précise, sans être en mesure de fournir les géométries complexes et les tolérances serrées exigées par les industries d'aujourd'hui. Les machines CNC, y compris les machines à décharge électrique, peuvent effectuer des opérations de fraisage, de perçage, de tournage et de rectification. Elles sont nécessaires pour fabriquer des composants avec un niveau élevé de précision et d'uniformité à l'aide d'outils de coupe précis.

CNC, c'est-à-dire la commande numérique par ordinateur, est le terme utilisé pour désigner un processus par lequel les machines-outils peuvent être automatisées à l'aide d'un logiciel informatique qui guide les opérations de la machine. Cette technologie, ainsi que les tours à commande numérique, permettent la fabrication répétable et très précise de pièces capables de fournir les géométries complexes et les tolérances serrées recherchées par les industries modernes à l'aide de la technologie des machines de découpe laser à commande numérique. Les machines CNC exécutent plusieurs processus tels que le fraisage, le perçage, le tournage et le meulage, d'où la nécessité de produire des composants en grandes quantités avec une précision et une cohérence extrêmes.

L'automatisation de ces processus par la technologie CNC permet de réduire considérablement les erreurs humaines et d'augmenter les vitesses de production dans la mesure où il est possible d'obtenir une qualité constante dans les grandes séries de fabrication. Sa capacité unique à ajuster avec précision les trajectoires des outils et les paramètres de coupe permet de réaliser des conceptions complexes qui seraient difficiles, voire impossibles, à réaliser à la main. Un tel niveau de précision et de productivité ne rend pas l'usinage CNC obsolète dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, des appareils médicaux et de l'électronique, où les machines CNC de découpe au plasma équipées d'une torche à plasma jouent un rôle crucial dans la réalisation de coupes précises. e succès ou l'échec d'une entreprise peut dépendre de la qualité et de la fiabilité de ses composants.

Types courants de machines CNC

Il existe différentes machines CNC de conception variée, destinées à jouer différents rôles dans le processus de fabrication. Ces machines se distinguent par leur configuration, leurs outils, y compris le changeur automatique d'outils, et leur programmation. Il existe un certain nombre de types de machines CNC qui sont bien utilisées, notamment :

1. Machines à fraiser CNC

Les fraiseuses CNC sont des machines adaptables utilisées pour façonner des matériaux solides. Elles se composent d'outils de coupe rotatifs qui découpent la matière d'une pièce pour former des pièces complexes d'une grande précision. Les fraiseuses peuvent effectuer un grand nombre d'opérations, tant de perçage que de rainurage et de contournage, y compris à l'aide de perceuses à commande numérique, et elles sont capables de travailler avec une grande variété de matériaux, du métal au plastique en passant par le bois, etc. C'est cette polyvalence qui rend les fraiseuses CNC indispensables dans les industries qui exigent précision et structures complexes, comme l'automobile, l'aérospatiale et la fabrication d'appareils médicaux. Les fraiseuses CNC de pointe possèdent généralement plus d'un axe de mouvement, ce qui permet de fabriquer des formes tridimensionnelles d'une grande finition de surface à l'aide d'une machine CNC multiaxe, à un niveau de spécification très fin. Cette polyvalence, qui permet de traiter rapidement une grande variété de tâches et de matériaux, fait de ces machines un pilier des processus de fabrication contemporains.

Caractéristiques des fraiseuses CNC :

• Capacité à couper horizontalement et verticalement.
• Précision au plus haut niveau dans la formation de géométries précises.
• Une variété d'axes (généralement 3, 4 ou 5 axes) pour les mouvements complexes.
• Flexibilité dans l'exécution de divers matériaux.

Les fraiseuses, y compris les fraiseuses à commande numérique, sont largement utilisées dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et des appareils médicaux (fabrication) pour produire des pièces telles que des aubes de turbine, des pièces de moteur et des prototypes.

2. Tours CNC

Les tours CNC sont utilisés pour les opérations de tournage au cours desquelles la pièce en rotation est usinée contre un outil de coupe stationnaire. Ce type d'usinage CNC convient aux pièces telles que les arbres, les tiges et les fixations de forme cylindrique ou conique. Les tours CNC sont très précis et productifs et permettent une multitude d'opérations telles que le perçage, le filetage et l'alésage. En raison de leur précision et de leur capacité à traiter plusieurs pièces, les tours CNC sont fréquemment utilisés dans les entreprises qui ont besoin de composants cylindriques de haute qualité. Ils peuvent effectuer toute une série d'opérations sans intervention manuelle, ont des temps de réglage courts et sont efficaces, ce qui en fait d'excellents outils pour la production de petits lots ou la production. En outre, de nombreux tours CNC modernes disposent d'un outillage en direct et d'une fonctionnalité multi-axes qui permettent de produire des pièces complexes aux détails compliqués, ce qui élargit le champ d'application des tours CNC dans des secteurs tels que l'automobile, l'aérospatiale et la fabrication de machines.

Caractéristiques des tours à commande numérique :

• Capacité de rotation des pièces à haute vitesse.
• Parfait pour fabriquer des pièces rondes symétriques.
• Peut effectuer des opérations telles que le surfaçage, le tournage et le filetage.

Les tours CNC sont largement utilisés dans l'industrie automobile, où sont fabriqués des produits tels que des essieux, des soupapes et des pistons.

3. Défonceuses CNC

Les défonceuses CNC sont principalement utilisées pour la découpe du bois, du plastique et des métaux tendres, tout comme les machines de découpe au laser. Ces machines sont semblables aux fraiseuses CNC, sauf qu'elles sont conçues pour des matériaux plus grands et plus légers. Les défonceuses CNC sont largement utilisées dans le travail du bois, la construction d'enseignes, etc., où de grandes feuilles de matériaux doivent être coupées, façonnées ou sculptées. Les défonceuses CNC sont essentiellement destinées à la découpe, à la mise en forme et à la sculpture de matériaux tels que le bois, les plastiques et les métaux plus tendres. Bien que les défonceuses soient utilisées pratiquement de la même manière que les fraiseuses CNC, elles sont spécifiquement conçues pour traiter des matériaux plus grands et plus légers à une vitesse élevée et avec une précision maximale. Elles sont utilisées dans des secteurs tels que le travail du bois, la fabrication d'enseignes et la production de meubles, où de grands panneaux nécessitent des découpes, des gravures ou des effets décoratifs sophistiqués. La capacité des défonceuses CNC à traiter efficacement de vastes surfaces est un atout essentiel pour la création de modèles personnalisés à grande échelle.

Caractéristiques des toupies CNC :

• Parfait pour la découpe de grandes feuilles de matériau.

• Fonctionnent généralement avec des mouvements à 3 axes.
• Utilisé pour des matériaux tels que le bois, le plastique et la mousse.

Les défonceuses CNC sont disponibles pour des applications telles que l'ébénisterie, la signalétique, la fabrication de meubles, où le processus implique une coupe à grande vitesse et en grand volume à l'aide d'un équipement CNC de haute qualité.

4. Découpeuses plasma CNC

Les découpeurs plasma CNC sont des machines de découpe qui utilisent un faisceau de gaz ionisé (plasma) en mouvement rapide pour découper des matériaux métalliques. La programmation CNC, via l'unité de commande de la machine, contrôle les outils de coupe du découpeur plasma et permet de réaliser des coupes complexes et détaillées sur de nombreuses épaisseurs de métal. Ces types de machines sont particulièrement utiles dans les industries telles que la fabrication d'acier et la construction, où les feuilles de métal doivent être coupées à une forme et à une taille précises. Les découpeuses plasma CNC utilisent un jet de gaz ionisé en mouvement rapide, également connu sous le nom de plasma, et peuvent également intégrer des systèmes de machine CNC avancés tels que la machine de découpe au jet d'eau CNC pour découper différents matériaux métalliques, avec une vitesse et une précision incroyables. Grâce à la programmation CNC, ces machines peuvent réaliser des coupes complexes dans des métaux d'épaisseur variable et peuvent donc être utilisées avec une relative facilité. La découpe au plasma est particulièrement utile dans des secteurs tels que la fabrication de métaux dans l'industrie sidérurgique, l'industrie de la construction et la construction navale, entre autres, où les feuilles de métal doivent être découpées dans des formes et des tailles précises. Les découpeurs plasma CNC sont inestimables dans la fabrication lourde et les utilisations structurelles en raison de leur efficacité et de leur capacité à découper des métaux épais tout en conservant des bords nets.

Caractéristiques des découpeurs plasma CNC :

• Capacité à couper toutes les formes de métaux, y compris l'acier, l'aluminium et le laiton.
• Coupe à grande vitesse avec des bords nets.
• Convient à la coupe de matériaux épais.

Des industries telles que la métallurgie, la construction navale et l'aérospatiale utilisent les découpeurs plasma CNC pour obtenir des coupes précises dans les métaux nécessaires à la fabrication de pièces structurelles.

5. Machines à décharge électrique CNC (EDM)

Les machines CNC à décharge électrique (EDM) enlèvent de la matière de la pièce à usiner par des décharges (étincelles) d'électricité. Ce procédé est particulièrement adapté à la coupe de métaux durs et à l'usinage de formes complexes. Les machines d'électroérosion se répartissent en deux types : l'électroérosion à fil et l'électroérosion par enfonçage : L'électroérosion par fil et l'électroérosion par enfonçage. L'électroérosion à fil utilise un fil fin comme électrode pour couper le métal, tandis que l'électroérosion par enfonçage (Sinker ED5) utilise une électrode pour créer des cavités dans le matériau. Les machines à décharge électrique CNC (EDM) utilisent des décharges électriques à basse tension qui, en ce qui concerne l'enlèvement de matière de la pièce, laissent des étincelles qui érodent le métal avec un très haut niveau de précision. Cette méthode est particulièrement adaptée à l'usinage des métaux durs et à la production de formes complexes qu'il n'est pas facile d'obtenir avec les outils de coupe traditionnels. Il existe deux grands types de machines d'électroérosion. L'électroérosion à fil et l'électroérosion par enfonçage. L'électroérosion à fil utilise un fil électrique fin comme électrode de coupe, ce qui lui permet de réaliser des incisions extrêmement fines sur les pièces métalliques ; elle peut donc être utilisée pour réaliser des contours compliqués et des détails fins. L'électroérosion par enfonçage, au contraire, utilise une électrode façonnée qui "s'enfonce" dans le matériau pour créer des cavités, des trous ou des moules, ce qui permet de réaliser des caractéristiques internes détaillées. Les deux versions de l'électroérosion sont inestimables dans les industries où des pièces compliquées avec des tolérances strictes sont nécessaires - l'aérospatiale, les moules et la fabrication d'appareils médicaux.

Caractéristiques des machines d'électroérosion à commande numérique :

• Convient aux métaux durs et aux dessins fins.
• Coupe et forme soignées.
• Idéal pour fabriquer des matrices et des pièces complexes.

L'électroérosion est couramment utilisée dans la fabrication de moules, d'outils et de matrices et dans l'industrie aérospatiale, où la précision et la capacité à travailler avec des métaux durs sont essentielles.

6. Découpeuses laser CNC

Les découpeuses laser CNC sont des machines qui utilisent un faisceau laser d'une grande puissance pour graver ou découper des matériaux avec une grande précision. Ce type de machine est très efficace pour découper des métaux fins, des plastiques, du bois, etc. Les découpeurs laser CNC sont très demandés pour la découpe à grande vitesse et les dessins complexes qu'ils requièrent. Les découpeurs laser CNC utilisent un faisceau très concentré de laser puissant qui peut découper ou graver sur une grande variété de matériaux de manière très précise tout en laissant des bords nets. Elles sont particulièrement efficaces pour les métaux fins, les plastiques, le bois et même certains matériaux composites, ce qui rend ces outils très utiles dans divers environnements de fabrication. La rapidité et l'efficacité de la création de dessins fins avec un gaspillage minimal de matériaux sont la raison pour laquelle les découpeurs laser CNC sont très recherchés dans les secteurs de l'automobile, de l'électronique, de la signalisation et de la fabrication sur mesure. En outre, la découpe laser est un processus sans contact, ce qui minimise les risques de déformation des matériaux et l'usure des outils, et renforce son efficacité et son aptitude à la production précise en grande quantité.

Caractéristiques des découpeurs laser CNC :

• Haute précision et exactitude.
• Applicable aux matériaux de type fin et épais.
• Applicable aux matériaux de type fin et épais.

Ces fraiseuses à commande numérique sont largement utilisées dans des industries telles que la signalisation, l'automobile et l'aérospatiale, pour couper et graver des métaux, des plastiques et d'autres matériaux, ce qui fait partie du processus de fraisage à commande numérique.

7. Imprimantes 3D à commande numérique

Les imprimantes 3D CNC, également connues sous le nom de machines de fabrication additive, sont utilisées pour fabriquer des pièces couche par couche à partir de substances telles que le plastique, le métal ou la résine. Contrairement aux machines CNC soustractives qui enlèvent un morceau de matériau, les imprimantes 3D créent des pièces à partir de rien. Ces machines sont parfaites pour le prototypage rapide, les pièces personnalisées et les productions de faible volume. Les imprimantes 3D CNC ou machines de fabrication additive créent des pièces par un processus de dépôt couche par couche de matériaux tels que le plastique, le métal ou d'autres résines. Contrairement aux machines CNC conventionnelles d'usinage soustractif qui découpent des matériaux dans un bloc solide, les imprimantes 3D construisent des pièces à partir de zéro et ont la capacité de produire des formes complexes qui ne seraient pas possibles avec l'usinage soustractif conventionnel. Ces machines conviennent au prototypage rapide : les concepteurs et les ingénieurs peuvent tester et perfectionner leurs idées avant de s'aventurer dans la production à grande échelle. En outre, leur capacité à fabriquer des pièces personnalisées et des séries de faible volume avec un temps de préparation très court les rend inestimables pour les industries telles que l'aérospatiale et l'automobile, les appareils médicaux et les produits de consommation.

Caractéristiques des imprimantes 3D à commande numérique :

• Le procédé additif permet de créer des pièces couche par couche.
• Alternatives aux matériaux flexibles (plastiques, métaux, résines).
• Conçu également pour les prototypes et les pièces personnalisées.

Les imprimantes 3D à commande numérique sont utilisées dans des domaines tels que l'automobile, l'aérospatiale et les appareils médicaux pour fabriquer des prototypes et des outils, ainsi que des composants personnalisés.

Conclusion

Les machines CNC ont révolutionné la vision de la fabrication grâce à leur précision, leur efficacité et leur flexibilité dans de nombreuses applications. Pour le fraisage, ou même le tournage, la découpe ou l'impression 3D, divers équipements spécifiques sont disponibles grâce à la technologie CNC. Chaque modèle de machine CNC est créé pour résoudre des problèmes spécifiques de fabrication, afin que des pièces complexes puissent être fabriquées avec une grande précision et répétabilité.

Cette spécialisation permet aux fabricants de choisir la bonne machine CNC en fonction du matériau, de la complexité et du nombre de pièces à produire. Par exemple, les fraiseuses CNC permettent de réaliser des formes complexes avec différents axes de mouvement, tandis que les tours et les décolleteuses CNC permettent de réaliser des pièces symétriques en faisant tourner la pièce à usiner. Par ailleurs, les imprimantes 3D à commande numérique offrent de nouvelles possibilités de prototypage rapide et de construction de géométries que la procédure soustractive conventionnelle ne permettrait pas de réaliser facilement. Dans l'ensemble, ces technologies permettent aux industries de répondre à des exigences de production divergentes avec une efficacité et une précision sans précédent.