L'usinage CNC est un processus qui consiste à programmer le mouvement des équipements de production et des outils à l'aide d'un logiciel informatique. Cette méthode est couramment utilisée pour faire fonctionner des machines complexes telles que des fraiseuses, des tours, des fraiseuses CNC et des broyeurs. Grâce à l'usinage CNC, un ensemble d'instructions peut être utilisé pour accomplir des tâches de coupe en trois dimensions.
Actuellement, il existe différents types de machines-outils CNC sur le marché, chacun différant par ses méthodes opérationnelles, ses outils, ses matériaux et le nombre d'axes pouvant être coupés simultanément. Cet article vise à fournir des conseils sur différents types de machines-outils CNC basés sur diverses classifications et explique comment choisir la machine-outil CNC qui convient le mieux à vos besoins.
Table des matières
L 13 Types de machines-outils CNC classés par fonction
L Types de machines-outils CNC basés sur le nombre d'axes
L Types de machines-outils CNC basés sur les systèmes de mouvement
L Types de machines-outils CNC basés sur les systèmes servo
L Comment choisir le bon type de machine-outil CNC?
L Conclusion
Les machines-outils CNC peuvent être classées de différentes manières, et l'une d'elles est basée sur leur conception et leur fonction. Dans cette section, basée sur cette classification, nous allons explorer différents types de machines-outils CNC, leurs utilisations respectives et les limites de chaque type.
Fraiseuse CNC
Les fraiseuses CNC sont des machines similaires aux fraiseuses CNC. Cependant, ils sont généralement utilisés pour traiter des matériaux plus souples et leur précision peut être légèrement inférieure à celle des fraiseuses CNC.
Une fraiseuse CNC typique comprend une base mécanique, une source d'alimentation, une broche, un pilote pas à pas, un moteur pas à pas et un contrôleur. Par rapport aux méthodes d'usinage traditionnelles, les fraiseuses CNC offrent des avantages tels qu'une productivité accrue, une précision améliorée et une réduction des déchets de matériaux, permettant une production plus rapide des produits.
Semblables aux fraiseuses CNC, les fraiseuses CNC peuvent offrir différentes configurations d'axes, allant de trois axes à six axes. Les fraiseuses CNC d'entrée de gamme utilisent généralement un système à 3 axes pour sculpter la pièce dans la forme souhaitée. De plus, les accessoires d'outils rotatifs (4 axes) peuvent être achetés séparément pour usiner des pièces courbes.
Les fraiseuses CNC excellent dans l'utilisation de la commande numérique par ordinateur pour fraiser la broche et les chemins de la machine, permettant l'usinage de divers matériaux tels que l'aluminium, l'acier, les plastiques, le bois, les matériaux composites, et mousse pour atteindre la conception finale souhaitée et la forme.
Applications
Les fraiseuses CNC sont des machines hautement polyvalentes adaptées à la découpe de formes complexes, largement utilisées dans diverses applications, notamment:
L Sculpture sur bois pour meubles
L Moulures décoratives
L Décoration intérieure et extérieure
L Sculpture de porte
L Signalisation
L Instruments de musique
L Limitations
Cependant, il est essentiel de connaître certaines limites des fraiseuses CNC, telles que:
L Niveaux de bruit élevés: en raison de composants tels que la broche, le système d'échappement et le système de vide, les fraiseuses CNC génèrent un bruit important pendant le fonctionnement.
L Poussière résiduelle: Travailler avec des fraiseuses CNC produit généralement une quantité considérable de bois ou de poussière métallique, posant des défis potentiels liés à la poussière dans l'environnement de travail.
Coût
En ce qui concerne le coût des fraiseuses CNC, leurs prix initiaux varient généralement de 3,000 $ à 100,000 $. Le taux horaire pour les travaux de fraisage CNC est similaire au taux horaire des fraiseuses CNC.
Une perceuse CNC est un outil de forage automatique capable de créer des trous précis et complexes sur les pièces. Équipées de têtes de forage à rotation mécanique, ces machines pénètrent radiale dans la pièce pour former des trous cylindriques. La conception de la tête de forage permet aux déchets, appelés copeaux, de tomber de la pièce. Différents types de têtes de forage sont disponibles pour différentes applications, y compris les têtes de forage de machines à vis, les têtes de forage de trous profonds, les têtes de forage centrale et les outils de chanfreinage.
Les machines de forage CNC contrôlent automatiquement les paramètres tels que la brocheD, vitesse d'alimentation, vitesse de coupe et profondeur de coupe selon les instructions fournies par les programmeurs CNC. Par rapport aux techniques de forage manuel traditionnelles, ces machines peuvent traiter les matériaux à des vitesses plus élevées. Ils sont équipés de technologies intelligentes d'échange et de positionnement d'outils, contribuant à une productivité accrue.
Applications
Les machines de forage CNC trouvent des applications dans diverses industries, notamment:
L Fabrication automobile
L Construction navale
L aérospatiale
L Machines de construction
L fabrication de moules
L Menuiserie et production de meubles
L Limitations
Alors que les machines de forage CNC offrent des applications polyvalentes, certaines limitations doivent être prises en compte:
Taille du trou: Il y a des limitations dans la taille des trous que le forage CNC peut créer. Il peut ne pas convenir à la création de trous profonds ou grands. De plus, des tailles de forets spécifiques sont nécessaires pour différents diamètres de trous.
Coût
Le coût moyen d'une perceuse CNC est d'environ 25,000 $.
Les tours CNC utilisent un outil de coupe à un seul point pour enlever le matériau d'une pièce en rotation et le façonner selon les dimensions spécifiées. Par rapport aux tours manuels, les tours CNC améliorent la vitesse et la précision de la fabrication du produit fini.
Ces machines sont bien adaptées à divers processus, y compris la coupe, le forage, le tournage, le meulage, le parement et le molettage. En rotation CNC, les outils non rotatifs se déplacent linéairement le long de la pièce en rotation pour créer des chemins de coupe hélicoïdaux ou en spirale. Les différents types de tours CNC disponibles sur le marché comprennent les tours à tourelle, les tours à usage général et les tours spécialisés conçus à des fins spécifiques.
Applications
Les tours CNC trouvent des applications répandues dans diverses industries manufacturières. Voici quelques exemples courants:
L Arbres à cames
L Composants automobiles
L canons de pistolet
L Vilebrequins
L battes de baseball
L Instruments de musique
L pieds de table
L Composants de meubles
L Limitations
Les tours CNC ont certaines limites à prendre en compte, telles que:
Symétrie: ces machines conviennent généralement à la création de composants symétriques, mais peuvent ne pas être idéales pour produire des formes asymétriques personnalisées.
Coût
Le coût initial des tours CNC peut commencer à partir d'environ 15,000 $, les prix augmentant en fonction des spécifications de la machine. Le taux horaire d'utilisation des tours CNC est généralement d'environ 40 $ l'heure.
Les fraiseuses CNC utilisent des outils de coupe multipoint rotatifs à grande vitesse pour enlever avec précision le matériau d'une pièce, généralement fixée en place, pour obtenir la forme souhaitée.
Les fraiseuses CNC sont équipées de divers outils de coupe, chacun servant des objectifs spécifiques. Les exemples courants d'outils de coupe utilisés dans le fraisage CNC comprennent les forets, les moulins à face, les moulins d'extrémité, les fraiseuses et les robinets. Ces machines peuvent être utilisées dans des configurations verticales et horizontales, car les fraiseuses peuvent être dirigées verticalement ou horizontalement.
Applications
Les fraiseuses CNC ont une variété d'applications et peuvent être utilisées pour des tâches dans différentes industries, telles que:
L fabrication d'armoire
L Production de meubles
L Modélisation de prototype
L fabrication de signes
L Fabrication d'instruments de musique
L Limitations
Alors que le fraisage CNC est une technique efficace capable d'usinage de précision à grande vitesse, il y a aussi quelques limites à considérer, notamment:
L Contraintes de taille: Chaque fraiseuse CNC a une capacité maximale de traitement des tailles de pièces, en fonction de la distance de déplacement des outils et des dimensions du boîtier de la machine.
L Compétences d'opérateur: les opérateurs qualifiés doivent utiliser avec précision les fraiseuses CNC, car des erreurs d'opérateur peuvent entraîner des écarts de précision et des problèmes de conceptionS.
L Coût: Certains utilisateurs peuvent percevoir le coût initial des fraiseuses CNC comme une limitation. Cependant, il convient de noter que les avantages de l'usinage de précision en font un investissement intéressant par rapport à d'autres méthodes.
Coût
Le coût des fraiseuses CNC peut varier considérablement. Il existe des options plus abordables disponibles, à partir d'environ 10,000 $ pour un usage domestique. Par contre, l'achat de fraiseuses pour des ateliers de production peut impliquer un investissement de 200,000 $ ou plus.
Le coût horaire du fraisage CNC dépend des axes de la machine. Pour une machine CNC à 3 axes, le coût moyen est d'environ 40 $ l'heure, tandis que les machines avec des axes plus élevés peuvent atteindre jusqu'à 200 $ l'heure.
Les machines de découpe plasma CNC sont capables de fournir des coupes précises en utilisant un arc électrique, similaire à une torche à plasma. Il ionise l'air et fait fondre le matériau au point de contact avec l'arc. Cependant, le processus de découpe au plasma ne convient que pour les matériaux conducteurs, et les matériaux courants utilisés dans la découpe au plasma comprennent l'aluminium, l'acier inoxydable, l'acier, le laiton et le cuivre.
Applications
Les machines de découpe plasma CNC sont couramment utilisées dans:
L Fabrication automobile
L Réparation automobile
L ateliers de fabrication
L Récupération et mise au rebut
L Limitations
Considérations lors de l'utilisation de machines de découpe plasma CNC comprennent:
L Matériau: La coupe au plasma ne convient que pour couper les métaux et les alliages conducteurs, ce qui limite son utilisation sur des matériaux non métalliques comme le bois et les plastiques.
L Zone affectée par la chaleur (HAZ): La coupe au plasma génère de la chaleur pour faire fondre les matériaux, ce qui entraîne une zone affectée par la chaleur (HAZ) visible dans la zone de coupe.
Coût
Le coût initial d'une machine de découpe plasma CNC peut varier de 12,000 $ à 300,000 $, selon le modèle et les spécifications. Le coût horaire moyen de l'utilisation des machines de découpe plasma CNC est d'environ 20 $ l'heure.
Les machines de découpe laser CNC partagent la possibilité de couper des matériaux résistants avec des machines de découpe plasma CNC. Cependant, contrairement aux machines de découpe plasma qui utilisent du gaz ionisé, les machines de découpe laser CNC utilisent un faisceau laser hautement focalisé.
En raison du plus petit point de contact et de la diffusion de la chaleur des lasers, les machines de découpe laser CNC offrent souvent une plus grande précision et une excellente douceur de surface par rapport aux machines de découpe plasma CNC. Cependant, les machines de découpe laser CNC sont généralement plus chères que les machines de découpe plasma CNC avec des fonctionnalités similaires (telles que la précision et la profondeur de coupe).
Les machines de découpe laser CNC offrent une plus grande flexibilité des matériaux et sont couramment utilisées pour couper divers matériaux, notamment les plastiques, le papier, les tissus, les métaux et le bois dur. L'intensité du laser peut être ajustée en fonction de la densité et de la résistance du matériau, permettant une coupe efficace.
Ces machines de découpe sont réputées pour leur multifonctionnalité dans la production de divers modèles, les distinguant des autres machines de découpe. Les coupes et les bords produits par les machines de découpe laser sont souvent très précis et propres, ne nécessitant aucun processus de finition supplémentaire. Par conséquent, les machines de découpe laser CNC et les machines de gravure sont préférées pour la fabrication de pièces et d'équipements de machines, ainsi que pour les tâches de gravure, en particulier dans des domaines tels que la gravure sur verre, la fabrication d'enseignes et l'art du bois.
Les machines de découpe laser CNC sont de différents types, classées en fonction du type de milieu laser utilisé. Ces catégories comprennent les lasers à gaz, les lasers à liquide et les lasers à semi-conducteurs. La distinction est basée sur le fait que le milieu laser actif est à l'état gazeux, liquide ou solide, et sur la composition du milieu laser actif (e.g., CO2, ND: YAG, etc.). Parmi ceux-ci, deux principaux types de lasers couramment utilisés dans les machines de découpe laser CNC sont les lasers à dioxyde de carbone (CO2) et les lasers à semi-conducteurs.
Applications
Les machines de découpe laser CNC ont une large gamme d'applications, notamment:
L fabrication de pièces aérospatiales
L coupe de cadres d'automobile
L Production d'équipements médicaux
L Gravure variMatériaux ous
L Limitations
Considérations lors de l'utilisation de machines de découpe laser CNC comprennent:
L Épaisseur limitée: Les machines de découpe laser ont une limitation d'épaisseur maximale pour les matériaux qui peuvent être coupés efficacement.
L Expertise technique: Le fonctionnement des machines de découpe laser nécessite des opérateurs hautement qualifiés. En raison des dangers potentiels des faisceaux laser, les opérateurs doivent posséder l'expertise nécessaire pour contrôler la machine lorsque le faisceau laser se déplace sur la pièce.
Coût
Le coût d'achat d'une machine de découpe laser CNC peut varier de 5,000 $ à 300,000 $, selon les spécifications et les fonctionnalités de la machine. Le coût horaire moyen de l'utilisation des machines de découpe laser CNC est d'environ 20 $ l'heure.
L'usinage à décharge électrique CNC (EDM), communément appelé machine CNC à étincelles, utilise des étincelles électriques pour manipuler et façonner les matériaux. Ce processus d'usinage par étincelle électrique est également appelé fil EDM, naufrage de la matrice, usinage par étincelle ou érosion par étincelle.
Les machines EDM génèrent des étincelles ou des décharges contrôlées avec des températures atteignant jusqu'à 21,000 degrés Fahrenheit pour vaporiser les matériaux et obtenir la forme souhaitée. La pièce est positionnée entre deux électrodes: l'électrode supérieure et l'électrode inférieure.
En utilisant les codes G fournis, l'ordinateur indique à l'électrode la quantité de décharge requise. Cela génère des étincelles, éliminant progressivement le matériau de la pièce selon la conception spécifiée. Pour faciliter ce processus, un fluide diélectrique est utilisé pour rincer ou laver le matériau consommé par les étincelles, complétant le processus d'usinage.
L'EDM se distingue par sa capacité à créer des fentes complexes, des micro-trous, ainsi que des caractéristiques inclinées ou effilées, ce qui peut être difficile avec les méthodes CNC traditionnelles. Il s'agit d'un processus d'usinage sans contact car il utilise des étincelles plutôt que des outils de coupe tels que des perceuses ou des usines d'extrémité. Cette nature sans contact rend l'usinage par décharge électrique adapté au traitement de pièces minces avec des conceptions complexes et de haute précision qui peuvent dévier sous les forces de coupe.
Applications
L'usinage par décharge électrique (EDM) a diverses applications, notamment:
L Moules d'injection de fabrication
L Mourir
L jeux de poinçon et de matrice pour l'estampage
L Prototypage
L Limitations
Considérations lors de l'utilisation de machines d'usinage à décharge électrique CNC comprennent:
L Limites des matériaux: Les machines EDM ne peuvent traiter que des matériaux conducteurs et ne conviennent pas au traitement des plastiques, des céramiques, du bois ou d'autres matériaux non conducteurs.
L Vitesse de coupe lente: La vitesse de coupe des machines EDM est relativement lente lors de l'usinage des coins et des courbes. Cela est dû à l'usure plus élevée des électrodes causée par des décharges répétées, conduisant à une réduction globale de la vitesse de production et à une augmentation des coûts.
Coût
Le coût d'une nouvelle machine d'usinage à décharge électrique CNC commence généralement à partir de 15,000 $. Le coût horaire de fonctionnement de ces machines est d'environ 25 $ l'heure, le coût du fil d'électrode étant une composante importante du coût total.
Machine de meulage CNC
Les rectifieuses CNC utilisent des abrasifs pour obtenir des surfaces lisses et précises dans les produits transformés. Ils sont couramment utilisés pour les composants tels que les arbres d'entraînement, les arbres à cames, les vis à billes et d'autres pièces nécessitant des surfaces de précision et polies. De nombreuses pièces produites à l'aide de rectifieuses CNC sont de forme cylindrique. En règle générale, la pièce commence à partir d'une surface rugueuse, initialement façonnée à l'aide de fraiseuses CNC ou de tours, puis se déplace vers des rectifieuses CNC pour les opérations de meulage finales afin d'obtenir la douceur souhaitée.
Il existe différents types de machines de meulage CNC, y compris des broyeurs cylindriques externes, des broyeurs de surface, des broyeurs à rouleaux, etc. Il existe également de nombreux types d'abrasifs utilisés pour le meulage, tels que l'oxyde d'aluminium, le nitrure de bore cubique enduit ou en céramique, les meules composites en céramique, les meules diamantées, etc.
Applications
Meulage CNC macHines ont un large éventail d'applications, y compris:
L fabrication d'engrenages de haute précision
L Production de composants automobiles
L Création de composants pour dispositifs médicaux
L fabrication de pièces aérospatiales
L Moule et usinage de précision
L Limitations
Considérations lors de l'utilisation de machines de meulage CNC comprennent:
L Processus d'usinage lent: alors que les rectifieuses CNC peuvent fournir un enlèvement précis de matière, leur vitesse de fonctionnement est généralement plus lente. Cela les rend inadaptés aux applications qui nécessitent une mise en forme de matériau, car ils sont principalement utilisés pour la finition et le lissage des surfaces.
Coût
Par rapport aux autres machines-outils CNC, les rectifieuses CNC sont souvent relativement peu coûteuses. Le coût des meuleuses de surface, des broyeurs à rouleaux ou des broyeurs cylindriques externes commence généralement à partir de 5,000 $. Le coût d'exploitation de ces machines est d'environ 20 $ l'heure.
Machine de découpe jet d'eau CNC
Les machines de découpe à jet d'eau CNC, comme leur nom l'indique, utilisent des jets d'eau à haute pression, parfois avec des abrasifs supplémentaires, pour couper efficacement divers matériaux. Ces machines de découpe au jet d'eau peuvent gérer les coupes 2D et 3D et excellent dans la coupe de matériaux d'épaisseur significative.
La découpe au jet d'eau CNC est choisie pour traiter des matériaux sensibles aux températures élevées et susceptibles de fondre, tels que les plastiques et l'aluminium. Alors que l'eau seule peut être utilisée pour la coupe, l'ajout d'abrasifs comme le grenat ou l'oxyde d'aluminium à l'eau améliore l'efficacité de la coupe.
En termes de coût, les machines de découpe à jet d'eau CNC sont généralement plus chères que les machines de découpe plasma avec des spécifications similaires. Cependant, par rapport aux machines de découpe laser CNC avec des spécifications équivalentes, elles sont relativement plus abordables.
Applications
La découpe au jet d'eau CNC trouve des applications dans diverses industries et matériaux, notamment:
L Découpe de la mousse, du papier, de la pierre, de la céramique, du verre et des feuilles de métal
L Exploitation minière
L Secteur aérospatial
L Industrie automobile
L Fabrication générale
L Limitations
Les considérations lors de l'utilisation de la découpe au jet d'eau CNC comprennent:
L Temps de coupe: les machines de découpe à jet d'eau CNC ont souvent une vitesse de coupe plus lente que les machines de découpe plasma CNC et les machines de découpe laser CNC, en particulier lors de la découpe de coins et de courbes.
L Défaillances des composants: en raison de l'utilisation de jets à ultra-haute pression pour la coupe, il existe un risque d'endommagement des composants dans les machines de découpe au jet d'eau, en particulier lors de l'utilisation de systèmes à jet d'eau de qualité inférieure.
Coût
Le coût des machines de découpe à jet d'eau CNC varie considérablement, allant d'environ 50,000 $ à 200,000 $. Le coût d'exploitation de ces machines se situe généralement entre 15 $ et 30 $ l'heure, les coûts d'abrasif constituant une part importante du coût horaire total.
Robots de choix et de lieux CNC
Dans l'industrie manufacturière, les robots pick and place ont gagné en popularité en raison de leur conception spécialisée pour les tâches répétitives. Ces machines-outils CNC éliminent le besoin de manipulation manuelle des pièces, réduisant ainsi les interférences humaines et les risques associés.
En règle générale, les robots pick and place se composent de moteurs ou d'actionneurs utilisés pour contrôler le mouvement de leurs bras mécaniques et de programmes pour saisir solidement la pièce. Le type de mécanisme de préhension utilisé dépend de la nature de la pièce: les fixations de serrage conviennent aux pièces rigides et lourdes comme le châssis automobile, tandis que les ventouses à vide conviennent mieux aux pièces délicates comme les panneaux de verre.
Les robots Pick and Place sont largement utilisés dans la production d'ordinateurs, de tablettes, de smartphones et d'autres appareils électroniques. Lors du choix d'un robot pick and place pour votre application, des facteurs tels que la capacité de levage, le type de mécanisme de préhension et la plage de travail doivent être pris en compte pour garantir la meilleure correspondance pour vos besoins spécifiques.
Machine d'impression 3D
Les machines-outils CNC, communément appelées imprimantes 3D, sont utilisées pour créer des objets tridimensionnels en superposant des matériaux à base de digitaL conceptions ou modèles. Pour préparer une conception 3D, les opérateurs utilisent un logiciel de CAO, qui est ensuite découpé en couches 2D par un logiciel CAM pour générer les commandes nécessaires pour contrôler le processus d'impression.
Les imprimantes 3D, également appelées fabrication additive, diffèrent des méthodes de fabrication soustractives traditionnelles car elles impliquent l'ajout de matériau plutôt que son retrait. Typiquement, le matériau est chauffé et extrudé à travers une buse dans la tête d'impression, qui se déplace précisément pour déposer le matériau sur la zone de travail, formant la partie souhaitée.
Les machines-outils CNC pour l'impression 3D sont principalement utilisées dans le prototypage, minimisant les déchets de matériaux car il n'y a pas besoin d'usinage excessif ou d'enlèvement de matière.
Changement d'outil automatique CNC Machine
Un changement automatique d'outils (ATC) est une variante de divers types de machines-outils CNC. Cette fonctionnalité permet l'échange rapide et efficace des outils de coupe au sein des machines CNC. Il permet des transitions sans couture entre différents types d'outils de coupe ou le remplacement d'outils endommagés ou usés. La capacité des processus de changement automatisé des outils peut améliorer la vitesse de production et minimiser considérablement les temps d'arrêt des machines.
Les machines CNC équipées d'un dispositif de changement automatique d'outils représentent une étape cruciale vers l'automatisation complète. Les changements d'outils sont souvent un goulot d'étranglement dans l'usinage CNC, mais avec l'ATC, la capacité de transport d'outils et la productivité de la machine peuvent être grandement améliorées. Il améliore également la capacité de la machine à utiliser une variété d'outils.
Frein de presse CNC
Une presse plieuse CNC se compose d'une presse et de matrices commandées par ordinateur, appliquant la force nécessaire pour plier la pièce à la forme souhaitée. Ces machines sont principalement utilisées dans l'industrie de la tôle pour plier ou plier avec précision des tôles à des angles préprogrammés. De plus, les freins de presse CNC peuvent être utilisés pour plier des barres et des tubes métalliques.
Par rapport aux freins de presse traditionnels, les freins de presse CNC présentent une précision exceptionnelle dans les opérations de flexion. Ils sont capables de fabriquer des pièces avec des dimensions précises et des résultats cohérents, ce qui les rend très populaires dans diverses industries à grande échelle telles que la fabrication de métaux, la construction, l'automobile et l'aérospatiale.
Une fois le type de machine-outil CNC déterminé, une classification supplémentaire est basée sur le nombre d'axes utilisés. Le traitement multi-axes est une forme spéciale d'usinage CNC qui implique des mouvements d'axes multiples pour obtenir des géométries complexes et des tolérances précises.
Par exemple, les fraiseuses CNC peuvent être classées en modèles 3, 4 axes ou 5 axes, chacun offrant des fonctionnalités et des prix différents. Voici quelques types de machines-outils CNC couramment utilisés:
Machine CNC à 2 axes
Une machine CNC à 2 axes est considérée comme la forme la plus simple de système CNC. Il se compose de deux axes de mouvement: l'axe X (vertical) et l'axe Y (horizontal).
Ces machines sont principalement utilisées pour effectuer des tâches simples, telles que la coupe en ligne droite ou le forage sur une planche. Ils conviennent généralement au traitement d'une seule surface d'une pièce sans avoir besoin de repositionnement. La pièce reste stationnaire pendant le processus d'usinage sur une machine CNC à 2 axes.
Machine CNC à 3 axes
Les machines CNC à 3 axes sont le type de machine-outil CNC le plus utilisé. Ils comprennent trois axes de mouvement: l'axe X, l'axe Y et l'axe Z (axe de profondeur), ce qui leur permet de traiter les pièces 2,5D de base.
Ces machines peuvent fonctionner sur les six surfaces de blocs de matériaux carrés ou rectangulaires, mais un repositionnement du matériau peut être nécessaire. Néanmoins, la pièce elle-même reste stationnaire pendant le processus d'usinage sur une machine CNC à 3 axes.
Machine CNC à 4 axes
Une machine CNC à 4 axes est comparable à une machine à 3 axes mais comprend un axe supplémentaire. En plus des axes X, Y et Z, une machine à 4 axes a également un axe de rotation connu sous le nom d'axe A.
L'axe A permet à l'outil de coupe de tournerE le long de l'axe X. Alternativement, la pièce peut se déplacer le long du même axe. Ces machines sont particulièrement utiles pour créer des rainures et effectuer des opérations de coupe le long des arcs.
Machine CNC à 5 axes
Dans l'usinage à 5 axes, un mouvement de pivot supplémentaire est introduit, permettant à l'outil de coupe ou à la table de travail de se déplacer le long de l'axe Y. Le pivot et l'axe de rotation sont appelés l'axe C.
Ces machines sont connues pour leur capacité à travailler sur les cinq surfaces d'une pièce sans avoir besoin de repositionnement, ce qui les rend efficaces pour la fabrication de pièces complexes et précises, particulièrement précieux dans la production d'équipements médicaux et aérospatiaux.
Machine CNC à 7 axes
Une machine CNC à 7 axes comprend trois axes standard pour déplacer l'outil de coupe, trois axes pour faire tourner la pièce et un septième axe supplémentaire appelé axe E, utilisé pour faire tourner un bras d'outil de coupe fixe.
Ces machines sont couramment utilisées dans les industries militaires, aérospatiales et médicales en raison de leur capacité à produire des pièces très complexes. Les axes de mouvement supplémentaires fournis par la configuration à 7 axes permettent des opérations d'usinage avancées et des conceptions de pièces complexes.
Les machines CNC avec changeurs d'outils automatiques améliorent l'efficacité en permettant des changements d'outils rapides et sans couture au sein de la machine. Cette capacité augmente la vitesse de production et minimise les temps d'arrêt de la machine, car différents types d'outils de coupe peuvent être transférés ou remplacés de manière transparente en raison de dommages ou d'usure.
Machine CNC à 9 axes
Une machine CNC à 9 axes est une combinaison unique d'une fraiseuse à 5 axes et d'un tour à 4 axes. L'aspect fraisage permet d'usiner les surfaces externes d'une pièce pour obtenir la finition de surface souhaitée, tandis que le tour gère l'achèvement des caractéristiques internes.
Cette configuration permet aux machines à 9 axes de fabriquer des pièces avec des fonctionnalités internes et externes. Ces machines sont bien adaptées à la production d'implants dentaires, d'outils chirurgicaux et d'équipements aérospatiaux complexes. La possibilité d'effectuer des opérations de fraisage et de tour en une seule configuration améliore la multifonctionnalité et l'efficacité du processus de fabrication.
Machine CNC 12 axes
Une machine CNC à 12 axes présente les caractéristiques les plus complexes de l'industrie, équipée de deux têtes de coupe capables de se déplacer le long des six axes - X, Y, Z, A, B, et C.
En utilisant des têtes de coupe doubles et en utilisant les six axes possibles, ces machines peuvent améliorer considérablement la précision. Ils ont le potentiel de doubler la vitesse de production et d'atteindre des niveaux de productivité plus élevés.
Cependant, il convient de noter que l'utilisation de machines CNC à 12 axes est généralement réservée aux applications spécialisées qui exigent une précision et une efficacité extrêmement élevées. Pour la plupart des applications standard, la complexité et le coût de ces machines peuvent l'emporter sur leurs avantages.
Conclusion:
Après avoir déterminé le type de machine-outil CNC, une classification supplémentaire basée sur le nombre d'axes permet de comprendre en détail ses capacités. Le choix de la machine CNC dépend des exigences spécifiques de l'application, en tenant compte de facteurs tels que la complexité, la précision et le coût.
Le concept fondamental des machines-outils CNC est d'obtenir un mouvement relatif entre l'outil de coupe et la pièce. L'outil se repositionne et se guide en continu vers des emplacements prédéterminés, en utilisant diverses méthodes pour le repositionnement des outils. Cela a conduit au développement de trois types distincts de machines-outils CNC:
Système de positionnement point à point:
Le type le plus basique de système de commande numérique par ordinateur (CNC) est le contrôleur point à point (PTP). Dans ce système de contrôle, l'outil de coupe est guidé vers des points prédéterminés et le processus d'usinage tourne autour de ce point de coupe spécifique.
Les systèmes PTP sont relativement rentables et sont couramment utilisés pour des opérations telles que le forage, le taraudage, le soudage par points et le chanfreinage, où le positionnement et l'usinage simultanés ne sont pas nécessaires.
Système de positionnement linéaire:
Le système de contrôle de positionnement linéaire permet le repositionnement simultané de l'outil de coupe et l'usinage de la pièce. Cependant, à tout moment, le mouvement est confiné à un seul axe. Les processus de repositionnement et d'usinage sont exécutés à des vitesses contrôlées. Ce système de contrôle est nommé pour sa nature deUsinage linéaire, en se concentrant sur la coupe en ligne droite et ne convient pas à la coupe courbe.
Système CNC Chemin Contour:
Le système CNC Contour Path, également connu sous le nom de système CNC Continuous Path, est le plus cher des trois systèmes de contrôle de positionnement, car il peut créer des pièces très complexes. Ce système peut effectuer à la fois un positionnement point à point (PTP) et linéaire. De plus, il peut contrôler simultanément le positionnement de l'outil de coupe le long de plusieurs axes.
Cette multifonctionnalité permet la création de surfaces (communément appelées contours) sur la pièce. Les machines CNC telles que les fraiseuses, les tours et les broyeurs utilisent cette méthode pour les opérations.
Dans la catégorie des systèmes servo, différents types de systèmes de machines-outils CNC existent:
Système de contrôle à boucle ouverte:
Dans un système de contrôle en boucle ouverte, il n'y a pas de dispositif de détection ou de rétroaction. Le circuit d'entraînement amplifie la puissance et transmet de manière unidirectionnelle les instructions du dispositif CNC pour entraîner le moteur pas à pas déplaçant la table de la machine.
L'un des avantages de ce système est son prix abordable, car il est relativement peu coûteux. Cependant, sa stabilité et sa précision sont inférieures, ce qui entraîne une diminution de la qualité du travail.
Système de contrôle de boucle semi-fermée:
Dans un système de commande en boucle semi-fermée, le déplacement réel de la table de travail est déterminé par un dispositif de détection de déplacement directement situé à l'axe du servomoteur ou à l'extrémité de la vis à billes.
Ce dispositif de détection compare la valeur calculée avec la valeur de déplacement de l'instruction d'origine pour la table de travail et effectue les ajustements correspondants en fonction de la différence. Ce système de contrôle est à prix modéré mais offre une grande précision et stabilité.
Système de contrôle en boucle fermée:
Dans un système de commande en boucle fermée, un dispositif de détection de déplacement linéaire est utilisé, généralement installé sur les pièces mobiles ou sur le plateau de la machine-outil. Le comparateur du dispositif CNC reçoit le déplacement réel détecté et le compare à la valeur d'instruction programmée.
Assurer la stabilité des machines CNC à commande en boucle fermée peut être difficile. Cependant, les machines de ce type présentent une haute précision.
Lorsque vous décidez de la machine-outil CNC la plus appropriée pour votre entreprise ou votre projet, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Le choix de la machine-outil CNC qui convient le mieux à vos exigences dépendra de la nature de votre entreprise, des produits que vous fabriquez, du volume de production et d'autres facteurs. Voici quelques considérations à garder à l'esprit lors de la sélection d'une machine-outil CNC:
Considérations matérielles:
Lors du choix d'une machine-outil CNC, il est essentiel de prendre en compte le type de matériau traité. La machine doit être suffisamment robuste et durable pour broyer avec précision des composants complexes en alliages durs. Les machines de précision capables de maintenir les tolérances requises peuvent convenir à des matériaux plus souples comme l'acier à faible teneur en carbone.
Type d'entreprise:
La nature de votre entreprise déterminera les options qui s'offrent à vous. Par exemple, si vous exécutez un petit atelier d'usinage CNC, vos besoins pourraient être satisfaits avec quelques machines de fraisage CNC. Cependant, si vous gérez une grande entreprise de fabrication, vous aurez peut-être besoin de machines plus grandes et plus polyvalentes.
Exigences en matière de complexité:
Le type de machine-outil CNC requis dépend en grande partie de la nature du travail effectué. Pour des articles plus simples, des tours CNC ou des fraiseuses à trois axes peuvent suffire. Cependant, à mesure que la complexité augmente, les machines capables de fabriquer plusieurs composants en une seule configuration deviennent plus rentables. Les machines les plus appropriées pour de telles tâches sont les machines CNC à cinq axes.
Produits spécialisés:
Certaines catégories de produits peuvent nécessiter un équipement CNC spécialisé. Par exemple, les tours suisses dédiés sont idéaux pour fabriquer des milliers de pièces cylindriques complexes.
Disponibilité des pièces de rechange:
Comme toute autre machine, les machines-outils CNC peuvent subir une usure ou des défauts au fil du temps. Pour minimiser les temps d'arrêt potentiels, il est crucial de choisir une marque ou un modèle avec des pièces de rechange facilement disponibles et facilement remplaçables. La disponibilité des pièces de rechange affecte directement le temps nécessaire pour reprendre la production.
Capacité de puissance:
Ces machines ont des exigences de puissance élevées et reposent généralement sur une puissance triphasée pour un fonctionnement optimal. Il est essentiel de s'assurer que le bâtiment a une capacité de puissance suffisante pour accueillir de nouveaux équipements. Il est également conseillé d'évaluer la consommation d'énergie actuelle. Bien que les machines existantes puissent actuellement fonctionner dans l'alimentation électrique disponible, l'ajout de nouvelles machines CNC peut dépasser la capacité et entraîner des pénuries d'électricité.
Cet article a discuté de différents types de machines-outils CNC en fonction de diverses classifications, expliquant leurs fonctionnalités, leurs applications, leurs limites et la façon dont elles sont utilisées dans la fabrication. Il a également abordé la façon de choisir la machine-outil CNC la plus appropriée en fonction d'exigences spécifiques. Il est évident qu'il existe différents choix en ce qui concerne les machines-outils CNC. Compte tenu du large éventail de types de machines disponibles, la sélection de la machine idéale pour vos besoins spécifiques peut être une tâche ardue. De plus, les machines-outils CNC sont souvent un investissement important, ce qui fait du coût initial une considération cruciale.
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