Le terme CNC signifie « commande numérique par ordinateur » et l'usinage CNC est défini comme un processus de fabrication soustractif qui utilise généralement le contrôle par ordinateur et des machines-outils pour retirer des couches de matériau d'une pièce en stock (appelée ébauche ou pièce à usiner) et produire une pièce conçue sur mesure.
Le procédé fonctionne sur une variété de matériaux, notamment le métal, le plastique, le bois, le verre, la mousse et les composites, et a des applications dans une variété d'industries, telles que l'usinage CNC de grande taille et la finition CNC de pièces aérospatiales.
Caractéristiques de l'usinage CNC
01. Haut degré d'automatisation et très grande efficacité de production. À l'exception du serrage des ébauches, toutes les autres opérations d'usinage peuvent être réalisées par des machines-outils à commande numérique. Associé au chargement et au déchargement automatiques, il constitue un élément essentiel d'une usine automatisée.
Le traitement CNC réduit le travail de l'opérateur, améliore les conditions de travail, élimine le marquage, le serrage et le positionnement multiples, l'inspection et d'autres processus et opérations auxiliaires, et améliore efficacement l'efficacité de la production.
02. Adaptabilité aux objets d'usinage CNC. Lors du changement d'objet d'usinage, outre le changement d'outil et la résolution du problème de serrage de la pièce, seule une reprogrammation est nécessaire, sans autres réglages complexes, ce qui raccourcit le cycle de préparation de la production.
03. Haute précision d'usinage et qualité stable. La précision dimensionnelle d'usinage est comprise entre d0,005 et 0,01 mm, ce qui n'est pas affecté par la complexité des pièces, car la plupart des opérations sont réalisées automatiquement par la machine. Par conséquent, la taille des pièces par lots est augmentée et des dispositifs de détection de position sont également utilisés sur les machines-outils à commande numérique, améliorant ainsi la précision de l'usinage CNC de précision.
04. Le traitement CNC présente deux caractéristiques principales : premièrement, il peut considérablement améliorer la précision du traitement, y compris la précision de la qualité du traitement et la précision des erreurs de temps de traitement ; deuxièmement, la répétabilité de la qualité du traitement peut stabiliser la qualité du traitement et maintenir la qualité des pièces traitées.
Technologie d'usinage CNC et champ d'application :
Différentes méthodes d'usinage peuvent être sélectionnées en fonction du matériau et des exigences de la pièce à usiner. Comprendre les méthodes d'usinage courantes et leur champ d'application permet de trouver la méthode d'usinage la plus adaptée.
Tournant
Le tournage est la méthode d'usinage des pièces au tour. Grâce aux outils de tournage de formage, il est également possible d'usiner des surfaces courbes rotatives lors de l'avance transversale. Le tournage permet également d'usiner des surfaces filetées, des plans d'extrémité, des arbres excentriques, etc.
La précision de tournage est généralement de IT11 à IT6, et la rugosité de surface est de 12,5 à 0,8 μm. En tournage fin, elle peut atteindre IT6 à IT5, et la rugosité peut atteindre 0,4 à 0,1 μm. La productivité du tournage est élevée, le processus de coupe est relativement fluide et les outils sont relativement simples.
Champ d'application : perçage de trous centraux, perçage, alésage, taraudage, tournage cylindrique, alésage, tournage de faces d'extrémité, tournage de rainures, tournage de surfaces formées, tournage de surfaces coniques, moletage et tournage de filets.
Fraisage
Le fraisage est une méthode d'usinage de pièces à l'aide d'un outil rotatif à arêtes multiples (fraise) sur une fraiseuse. Le mouvement de coupe principal est la rotation de l'outil. Selon que la vitesse de déplacement principale est identique ou opposée à celle de la pièce, on distingue le fraisage descendant et le fraisage ascendant.
(1) Fraisage descendant
La composante horizontale de la force de fraisage est identique à la direction d'avance de la pièce. Il existe généralement un espace entre la vis d'avance de la table et l'écrou fixe. Par conséquent, la force de coupe peut facilement entraîner le déplacement simultané de la pièce et de la table, ce qui entraîne une augmentation soudaine de la vitesse d'avance, provoquant ainsi des usures de couteaux.
(2) Contre-fraisage
Il permet d'éviter le phénomène de mouvement qui se produit lors du fraisage descendant. Lors du fraisage ascendant, l'épaisseur de coupe augmente progressivement, ce qui provoque un pincement et un glissement de l'arête de coupe sur la surface usinée durcie, accélérant ainsi l'usure de l'outil.
Champ d'application : Fraisage plan, fraisage étagé, fraisage de rainures, fraisage de surfaces de formage, fraisage de rainures en spirale, fraisage d'engrenages, coupe
Planification
Le traitement de rabotage fait généralement référence à une méthode de traitement qui utilise une raboteuse pour effectuer un mouvement linéaire alternatif par rapport à la pièce sur une raboteuse afin d'éliminer l'excès de matériau.
La précision de rabotage peut généralement atteindre IT8-IT7, la rugosité de surface est de Ra6,3-1,6 μm, la planéité de rabotage peut atteindre 0,02/1000 et la rugosité de surface est de 0,8-0,4 μm, ce qui est supérieur pour le traitement de grandes pièces moulées.
Domaine d'application : rabotage de surfaces planes, rabotage de surfaces verticales, rabotage de surfaces étagées, rabotage de rainures à angle droit, rabotage de biseaux, rabotage de rainures en queue d'aronde, rabotage de rainures en D, rabotage de rainures en V, rabotage de surfaces courbes, rabotage de rainures de clavette dans des trous, rabotage de crémaillères, rabotage de surfaces composites
Affûtage
La rectification est une méthode de coupe de la surface d'une pièce à usiner à l'aide d'une meule artificielle de haute dureté. Le mouvement principal est la rotation de la meule.
La précision de rectification peut atteindre IT6-IT4, et la rugosité de surface Ra peut atteindre 1,25-0,01 μm, voire 0,1-0,008 μm. La rectification se caractérise également par sa capacité à traiter les métaux durs, ce qui en fait une étape de finition fréquente. Selon les applications, la rectification peut également être divisée en rectification cylindrique, rectification de trous intérieurs, rectification plane, etc.
Champ d'application : rectification cylindrique, rectification cylindrique intérieure, rectification de surface, rectification de forme, rectification de filetage, rectification d'engrenages
Forage
Le processus de traitement de divers trous internes sur une perceuse est appelé perçage et constitue la méthode la plus courante de traitement des trous.
La précision du perçage est faible, généralement de IT12 à IT11, et la rugosité de surface est généralement de Ra5,0 à 6,3 µm. Après le perçage, l'agrandissement et l'alésage sont souvent utilisés pour la semi-finition et la finition. La précision de l'alésage est généralement de IT9 à IT6, et la rugosité de surface est de Ra1,6 à 0,4 µm.
Domaine d'application : perçage, alésage, taraudage, trous de strontium, raclage de surfaces
Traitement ennuyeux
L'alésage est une méthode d'usinage qui utilise une aléseuse pour agrandir le diamètre des trous existants et améliorer la qualité. Il repose principalement sur le mouvement rotatif de l'outil d'alésage.
La précision du traitement d'alésage est élevée, généralement IT9-IT7, et la rugosité de surface est Ra6,3-0,8 mm, mais l'efficacité de production du traitement d'alésage est faible.
Champ d'application : usinage de trous de haute précision, finition de trous multiples
Traitement de la surface des dents
Les méthodes de traitement de surface des dents d'engrenage peuvent être divisées en deux catégories : la méthode de formage et la méthode de génération.
La machine-outil utilisée pour usiner la surface des dents par formage est généralement une fraiseuse ordinaire. L'outil utilisé est une fraise de formage, qui nécessite deux mouvements de formage simples : un mouvement rotatif et un mouvement linéaire. Les machines-outils couramment utilisées pour usiner la surface des dents par formage par génération sont les machines à tailler les engrenages par fraise-mère, les machines à tailler les engrenages, etc.
Champ d'application : engrenages, etc.
Traitement de surface complexe
La découpe de surfaces courbes tridimensionnelles utilise principalement des méthodes de fraisage par copie et de fraisage CNC ou des méthodes de traitement spéciales.
Champ d'application : composants à surfaces courbes complexes
EDM
L'usinage par décharge électrique utilise la température élevée générée par la décharge d'étincelle instantanée entre l'électrode de l'outil et l'électrode de la pièce pour éroder le matériau de surface de la pièce afin de réaliser l'usinage.
Champ d'application :
1 Traitement de matériaux conducteurs durs, cassants, résistants, mous et à point de fusion élevé ;
2. Traitement des matériaux semi-conducteurs et des matériaux non conducteurs ;
③Traitement de divers types de trous, trous courbes et micro-trous ;
④Traitement de diverses cavités de surface courbes tridimensionnelles, telles que les chambres de moulage des moules de forgeage, des moules de moulage sous pression et des moules en plastique ;
⑤ Utilisé pour la découpe, la découpe, le renforcement de surface, la gravure, l'impression de plaques signalétiques et de marquages, etc.
Usinage électrochimique
L'usinage électrochimique est une méthode qui utilise le principe électrochimique de dissolution anodique du métal dans l'électrolyte pour façonner la pièce.
La pièce est connectée au pôle positif de l'alimentation CC et l'outil au pôle négatif. Un léger espace (0,1 à 0,8 mm) est maintenu entre les deux pôles. L'électrolyte, sous une pression de 0,5 à 2,5 MPa, circule à grande vitesse (15 à 60 m/s).
Champ d'application : traitement de trous, cavités, profils complexes, trous profonds de petit diamètre, rayures, ébavurage, gravure, etc.
traitement au laser
L'usinage laser de la pièce est réalisé par une machine d'usinage laser. Ces machines sont généralement composées de lasers, d'alimentations, de systèmes optiques et de systèmes mécaniques.
Champ d'application : Filières de tréfilage de fils diamantés, roulements de montres, peaux poreuses de tôles perforées refroidies par air divergentes, traitement de petits trous d'injecteurs de moteurs, pales de moteurs d'avion, etc., et découpe de divers matériaux métalliques et non métalliques.
Traitement par ultrasons
L'usinage par ultrasons est une méthode qui utilise la vibration à fréquence ultrasonore (16 kHz ~ 25 kHz) de la face d'extrémité de l'outil pour impacter les abrasifs en suspension dans le fluide de travail, et les particules abrasives impactent et polissent la surface de la pièce pour traiter la pièce.
Champ d'application : matériaux difficiles à couper
Principaux secteurs d'application
En général, les pièces traitées par CNC ont une grande précision, de sorte que les pièces traitées par CNC sont principalement utilisées dans les industries suivantes :
Aérospatial
L'aérospatiale nécessite des composants de haute précision et de répétabilité, notamment des aubes de turbine dans les moteurs, des outils utilisés pour fabriquer d'autres composants et même des chambres de combustion utilisées dans les moteurs de fusée.
Construction automobile et mécanique
L'industrie automobile nécessite la fabrication de moules de haute précision pour le moulage de composants (tels que les supports moteur) ou l'usinage de composants à haute tolérance (tels que les pistons). La machine à portique coule des modules en argile utilisés lors de la phase de conception du véhicule.
industrie militaire
L'industrie militaire utilise des composants de haute précision avec des exigences de tolérance strictes, notamment des composants de missiles, des canons d'armes à feu, etc. Tous les composants usinés dans l'industrie militaire bénéficient de la précision et de la vitesse des machines CNC.
médical
Les dispositifs médicaux implantables sont souvent conçus pour épouser la forme des organes humains et doivent être fabriqués à partir d'alliages avancés. Comme aucune machine manuelle n'est capable de produire de telles formes, les machines à commande numérique (CNC) deviennent indispensables.
énergie
L'industrie énergétique couvre tous les domaines de l'ingénierie, des turbines à vapeur aux technologies de pointe comme la fusion nucléaire. Les turbines à vapeur nécessitent des aubes de haute précision pour maintenir leur équilibre. La forme de la cavité de suppression du plasma utilisée en R&D pour la fusion nucléaire est très complexe, réalisée avec des matériaux de pointe et nécessitant l'utilisation de machines à commande numérique.
L'usinage mécanique a évolué et, face à l'amélioration des exigences du marché, diverses techniques d'usinage ont été développées. Le choix d'un procédé d'usinage repose sur de nombreux aspects : la forme de la surface de la pièce, la précision dimensionnelle, la précision de positionnement, la rugosité de surface, etc.
Ce n’est qu’en choisissant le processus le plus approprié que nous pouvons garantir la qualité et l’efficacité du traitement de la pièce avec un investissement minimum et maximiser les avantages générés.
Date de publication : 18 janvier 2024