Si vous ne connaissez pas les machines CNC et que vous ne savez pas de quoi il s'agit, sachez que c'est assez simple. CNC est l'abréviation de Computer Numerical Control (commande numérique par ordinateur). Il existe de nombreuses machines CNC différentes. Toute machine contrôlée par un ordinateur est techniquement une machine CNC, mais nous parlerons aujourd'hui des fraiseuses CNC. 

Le fraisage a une grande portée dans de nombreux domaines, de la fabrication moderne à l'ingénierie. Quel sera son champ d'application en 2024 ? Différents facteurs sont à prendre en compte en fonction de la croissance technologique et des demandes des différentes industries.

Voici un bref aperçu des applications de fraisage dans d'autres industries manufacturières.

• Industrie automobile et aérospatiale
• Industrie médicale et des soins de santé
• Industrie de l'électronique et des semi-conducteurs
• Secteur de l'énergie 
• Industrie de l'outillage
• Biens de consommation, construction et machines lourdes
• Défense et armée

La CNC, l'intelligence artificielle et la fabrication intelligente contribuent à étendre leur utilisation à l'ensemble de ces secteurs.

Qu'est-ce que le broyage ?

Comme usinage CNC de précisionUne fraiseuse fait partie des machines utilisées dans le processus d'usinage. Le fraisage est un procédé de fabrication qui utilise un outil de coupe rotatif pour enlever de la matière d'une pièce. Le fraisage utilise un outil de coupe rotatif pour enlever de la matière d'une pièce. 

Voici une description de l'usinage :

• Outil de coupe rotatif : Imaginez un foret doté de plusieurs arêtes tranchantes sur sa circonférence au lieu d'une pointe. Cet outil tourne à grande vitesse.
• Pièce à usiner : Il s'agit de la pièce de matériau que vous façonnez. Elle peut être en métal, en plastique, en bois ou en mousse.
• Enlèvement de matière : Lorsque la fraise entre en contact avec la pièce à usiner, elle enlève de minuscules morceaux de matériau, ce qui la rapproche de la forme finale souhaitée.

Applications du fraisage CNC

Aérospatiale : L'usinage CNC s'est développé dans différents domaines de l'aérospatiale en raison de sa précision, de son adaptabilité et de sa capacité à traiter une large gamme de matériaux. Le fraisage est très utile dans l'industrie aérospatiale :

• Pièces de turbines 
• Parties structurelles

Électronique : La précision et la miniaturisation sont importantes dans l'industrie électrique. Les fraiseuses offrent la polyvalence nécessaire pour réaliser des coupes et des formes complexes pour divers composants électroniques, tels que :

• Composants
• enceintes

Médical : Dans le secteur médical, une grande exactitude et une grande précision sont requises. Le fraisage joue un rôle crucial dans les dispositifs et instruments médicaux, tels que :

• Prothèses
• Orthèses
• Implants
• Autres instruments chirurgicaux.

Automobile : Le fraisage a de vastes applications dans le secteur automobile. Il s'agit d'un processus polyvalent, car il peut être utilisé aussi bien pour les petites quantités que pour les grandes séries. Les constructeurs fabriquent différentes pièces, telles que :

• Pièces de moteur
• Brides sur mesure

Comment fonctionne le broyage ?

Comme nous l'avons déjà mentionné, le fraisage est un processus de fabrication soustractive. Elle enlève la matière d'un substrat brut à l'aide de divers outils de coupe jusqu'à ce qu'elle produise la pièce souhaitée. La pièce à usiner est tournée en continu afin d'obtenir des coupes précises à différents angles. Il est toutefois utile de préciser que l'ensemble du processus de fraisage se déroule en quelques étapes avant que la pièce ne soit prête. 

Les voici :

Création d'un modèle CAO

Vous devez commencer par un modèle CAO de la géométrie de la pièce cible. Vous pouvez créer la conception/modèle CAO pour les matières premières de la pièce souhaitée à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur. Ce logiciel vous permet de développer des modèles 2-D ou 3-D pour différents concepts de produits.

Conversion de la CAO à la CNC

Vous devez convertir le modèle CAO en programme CNC car les fraiseuses CNC ne comprennent pas le modèle CAO. Toutefois, la conversion du modèle CAO en programme CNC n'est pas une tâche difficile. La plupart des logiciels de CAO disposent de cette fonction ; vous devez suivre les instructions pour obtenir des résultats optimaux.

Réglage des fraiseuses à commande numérique

Tout d'abord, il faut s'assurer que les fraiseuses sont bien réglées avant de commencer. Les étapes de réglage peuvent varier en fonction de la marque et du modèle de la machine. Veillez à vérifier la marque et le modèle avant d'utiliser la machine. go to usinage CNC sur mesure pour en savoir plus.

Exécution du programme

Après avoir réglé la machine, l'opérateur peut lancer le programme de la machine CNC. La machine gère alors elle-même l'ensemble du processus de fraisage. Lorsque le programme est terminé, la machine fournit la pièce requise avec les spécifications correctes.

Machines à fraiser et composants

Types de fraiseuses

Les différentes fraiseuses CNC ont des fonctions spécifiques. Il est important de comprendre ces différences pour répondre à vos besoins de production, tels que la complexité des pièces, le volume de production ou les exigences de précision.

Broyeurs verticaux

Les broyeurs verticaux sont des machines polyvalentes. Elles ont de nombreuses applications dans l'industrie métallurgique. Les broyeurs verticaux sont dotés de broches orientées verticalement, ce qui permet un enlèvement de matière précis et efficace.

Les caractéristiques standard des broyeurs verticaux sont présentées ci-dessous :

• Les fraises verticales offrent un large éventail de tâches d'usinage grâce à leurs configurations à axes multiples, 
• Les broyeurs verticaux sont dotés de broches verticales qui permettent d'effectuer à la fois des opérations de perçage et de fraisage. 
• Les axes multiples permettent de réaliser des opérations d'usinage complexes pour des pièces délicates.
• Les fraises verticales sont idéales pour les applications qui exigent une grande précision dimensionnelle et des tolérances serrées. 
• Les fraises verticales à commande numérique permettent un usinage automatisé et précis. 

Moulins horizontaux

Elles ont des broches en position horizontale. Elles conviennent à la coupe de matériaux lourds et aux opérations de grande envergure.

Voici quelques caractéristiques communes des broyeurs horizontaux :

• Les broyeurs horizontaux sont mieux que les broyeurs verticaux pour les projets complexes
• Ces moulins disposent d'outils épais et de coupe courte
• Les broyeurs horizontaux sont parfaits pour les projets complexes
• Les broyeurs horizontaux sont des machines extrêmement robustes et solides.
• Rail de guidage rectangulaire très stable
• Ces broyeurs sont le choix idéal pour éliminer les matières en vrac en peu de temps
• Rotation de la tête de fraisage à 45 degrés dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre

Moulins à tourelle

Ces moulins sont également appelés moulins à tour. Ces broyeurs ont une table qui peut être déplacée parallèlement et verticalement tout en ayant une broche en position pour couper le matériau. Elles sont généralement utilisées pour des types spécifiques de fraisage impliquant des coupes sur une fraise.

Les caractéristiques standard des moulins à tourelle sont présentées ci-dessous :

• Les fraiseuses à tourelle sont considérées comme les machines de fraisage les plus polyvalentes à l'heure actuelle.
• Ils peuvent être repositionnés pour améliorer la fonctionnalité de la machine.
• Ils ont une structure solide et un design unique.
• Inclure plusieurs éléments conviviaux avec une plus grande fonctionnalité
• Les machines les plus connues sont réputées pour leurs performances élevées et leur faible entretien.
• Capable de fabriquer une pléthore de produits.
• Moins cher que les fraiseuses horizontales.

Moulins à lit

Les fraises à table sont semblables aux fraises à tourelle car elles ont des broches réglables mais ne déplacent la table que perpendiculairement à celles-ci. Entre-temps, la broche se déplace parallèlement.

Voici quelques caractéristiques communes des broyeurs à lit :

• Les fraises à lit sont conçues pour les travaux lourds.
• Ces machines peuvent traiter des pièces plus grandes et plus lourdes que les autres types de fraiseuses.
• Ces machines sont également utilisées pour les matrices et les moules.
• Ils sont couramment utilisés dans la fabrication de grandes pièces pour de multiples secteurs.

Quelles sont les principales pièces d'une fraiseuse à commande numérique ?

Les cinq pièces maîtresses de la fraiseuse à commande numérique sont les suivantes :

Base de la colonne

La colonne et la base en fonte supportent les opérations effectuées sur les fraiseuses. La base sur laquelle la colonne est montée contient de l'huile de lubrification et du liquide de refroidissement. La colonne supporte le genou le long de la table de travail. La base supporte le poids, ce qui constitue la fondation de la machine.

Genou

Le genou est lié à la colonne par la coupe en queue d'aronde. Une vis de réglage vertical aide à maintenir la position du genou. Ce type de vis est également appelé vis d'élévation. Elle doit se déplacer de haut en bas jusqu'à sa base. Le mécanisme d'engrenage est placé à l'intérieur du genou, tandis que la selle, qui est placée sur le dessus de la colonne, peut se déplacer horizontalement et est utilisée pour imprimer un mouvement horizontal linéaire à la pièce à usiner.

Mécanisme d'alimentation

Cette avance est située dans le genou et est principalement utilisée pour contrôler les avances longitudinales, transversales et verticales. Les vitesses d'avance sont réglées soit par un code g, soit à l'aide d'une poignée de sélection de vitesse sur l'appareil.

Table de travail

Il s'agit plutôt d'une table rectangulaire en fonte. Elle comporte des rainures en T, où la pièce à usiner peut être serrée directement sur la table. Un étau ou tout autre outil de maintien de la pièce peut être monté pour maintenir les petites pièces et les usiner de manière sûre et efficace. La table de travail comprend l'avance longitudinale à vitesse variable et les poignées. De la même manière, une autre vis mère sur l'axe X est située sous la table et fonctionne en s'engageant avec l'écrou pour faire glisser la table latéralement.

Broche

La broche est également l'un des composants essentiels de la fraiseuse. Elle joue un rôle crucial dans la machine. Au repos, elle actionne les outils de coupe. Elle sert également de support aux forets, aux pinces de serrage et à bien d'autres éléments. Grâce à ces différentes formes et façons mécaniques d'appliquer les fraises, une fraiseuse peut être opérationnelle dans de nombreuses méthodes de fraisage.

Le processus de broyage (étape par étape)

Voici une description étape par étape du processus de fonctionnement des fraiseuses :

Chargement de la pièce : La première étape du réglage préliminaire consiste à placer la pièce à usiner sur la table d'alimentation de la machine tandis que l'autre extrémité est maintenue. Un emplacement imprécis du dispositif de fixation entraînera des vibrations, en particulier lors de l'utilisation d'une vitesse élevée pour couper ou façonner la pièce. Cela entraînera des imprécisions.

Sélection d'outils : Aujourd'hui, grâce aux progrès technologiques, différents types d'outils sont utilisés dans une fraiseuse. Choisissez le bon type d'outil en fonction du matériau travaillé et de l'ampleur de la modification souhaitée.

Configuration de la machine : Le réglage de la machine consiste à modifier certains aspects de la machine, tels que la vitesse de la broche, le débit du liquide de refroidissement dans la machine-outil, la vitesse d'avance, la profondeur de coupe, etc.

Exécution du fraisage : Lorsque la configuration est terminée, l'opérateur lance les opérations de fraisage proprement dites.

Brutalité : Le tournage est le processus qui consiste à améliorer les propriétés matérielles de la pièce à usiner en la soumettant à une contrainte mécanique. La pièce est ainsi amenée à un état indéfini qui se rapproche de la forme esquissée. Cette opération s'effectue à une vitesse de coupe et une vitesse d'avance élevées afin de réduire la durée de vie des outils et, par conséquent, d'augmenter les risques de rupture.

Semi-finition : Après l'ébauche, la vitesse de la fraiseuse diminue. En général, elle porte la forme de la pièce finale qui sera produite à l'issue du travail.

Finition : Par rapport aux passes d'ébauche, la finition s'effectue à une vitesse d'avance et à une profondeur de coupe faibles. Pour optimiser ou minimiser l'erreur, l'objectif est d'obtenir la pièce la plus proche des dimensions prévues par la machine.

Déchargement : L'opérateur décharge la pièce finie de la fraiseuse.

Inspection et contrôle de la qualité : À ce stade, le produit fini est vérifié pour s'assurer qu'il ne présente aucun défaut. En général, s'il y a des anomalies ou si un enlèvement de matière supplémentaire est nécessaire, l'opérateur replace la pièce sur la machine et effectue un nouveau cycle de finition. Cette étape est répétée jusqu'à ce que la pièce soit acceptable.

Post-traitement : La pièce peut subir d'autres opérations d'usinage secondaire après le fraisage. Voici quelques-unes des techniques standard de post-traitement :

• Ébavurage
• Nettoyage
• Meulage de surface
• Fonçage, etc.

Types d'opérations de broyage

Il existe de nombreux types d'opérations de broyage. Certains sont utilisés pour augmenter la capacité de l'opération, d'autres pour améliorer l'efficacité de l'opération, et d'autres encore à d'autres fins.

Ces types peuvent créer des parties de formes, bien qu'ils diffèrent selon la manière dont la forme est composée.

Ces différents types sont les suivants :

Fraisage de face

Une fraise à surfacer est utilisée lorsqu'il est nécessaire de créer la finition de surface d'une pièce. Les fraises à surfacer aplanissent une surface ou produisent une surface rugueuse sur une surface plane ou lisse. Elles peuvent également réaliser des finitions de surface exceptionnelles sans aucune ondulation. Le surfaçage peut être effectué automatiquement ou annuellement. Il existe différents choix de fraises pour chaque type.

Fraisage périphérique

Dans le cas du fraisage périphérique, la fraise est positionnée de manière à couper la pièce depuis le côté. Les arêtes des outils de coupe glissent donc sur la surface de travail en contact avec la pointe de l'outil. Il s'agit de l'inverse du processus de fraisage frontal. Il implique l'utilisation d'une fraise ordinaire avec un nombre de dents égal à la largeur de la face. Le fraisage périphérique est préférable lorsqu'une grande profondeur de coupe ou une grande quantité de matière doit être enlevée en une seule fois.

Fraisage en bout

Une fraise s'utilise de la même manière qu'un foret, mais sa géométrie est différente. Néanmoins, les fraises sont conçues pour effectuer des coupes radiales et axiales. Les machines de forage qui seront utilisées ne peuvent effectuer des opérations de forage que dans le sens axial.

Fraisage de filets

Le fraisage de filets est utilisé pour couper des filets afin de les créer sur la face interne d'une pièce. Les fraises à fileter ne sont utilisées que pour les filets pré-percés. Dans leur structure, les fraises à fileter sont en état de rotation et de rotation circonférentielle à l'intérieur de la périphérie interne. Il convient également de noter que le tournage des filets est préférable aux fraises à fileter.

Avantages et limites du fraisage

Nous savons tous que le fraisage est un procédé d'usinage polyvalent dans la fabrication. Il présente de nombreux avantages, mais aussi certaines limites.

Certains avantages et limitations courants sont présentés ci-dessous.

Avantages du fraisage

• Le fraisage est un procédé très polyvalent. Il prend en charge différents matériaux.
• Le fraisage est idéal pour la production de grandes quantités.
• Le fraisage est un processus de production rapide.
• Contrôles informatiques pour garantir l'exactitude et la précision des pièces finies.
• Le fraisage augmente la capacité à concevoir des structures complexes.
• L'automatisation permet de réduire les coûts de main-d'œuvre. 
• Ce traitement des pièces de fraisage CNC fait preuve d'une bonne adaptabilité et d'une grande flexibilité.

Limites du broyage

• Les machines à fraiser et les installations exigent des coûts plus élevés.
• Le fraisage ne convient pas aux pièces délicates.
• Une formation adéquate est nécessaire pour les travailleurs et les opérateurs afin de garantir des mesures de sécurité avec les outils et les dépliants.

 Facteurs affectant la précision du fraisage

En effet, il est essentiel d'obtenir des résultats précis lors du fraisage CNC. Voici quelques facteurs susceptibles d'affecter sa précision.

Qualité des machines-outils :

 cela contribue de manière significative à l'état général et à la précision de la fraiseuse CNC elle-même. En outre, il peut être nécessaire de prendre en compte des facteurs tels que le faux-rond de la broche (oscillation), le jeu dans les engrenages et la planéité de la table, qui peuvent également entraîner des imprécisions.

Sélection des outils de coupe 

Il est essentiel de choisir un outil de coupe adapté au matériau et à l'opération. L'utilisation d'outils émoussés ou endommagés peut endommager la surface. Il est essentiel d'entretenir correctement les outils et de les remplacer à temps.

Serrage de la pièce : 

La pièce à usiner doit être solidement fixée sur la table de la machine afin d'éviter tout mouvement pendant le fraisage. Des vibrations et des imprécisions peuvent survenir en cas de techniques de serrage incorrectes.

Paramètres de coupe : 

Il a été établi que la sélection de la vitesse, de la vitesse d'avance et de la profondeur de coupe appropriées est essentielle. La précision peut être affectée par de mauvais paramètres, tels que la déviation de l'outil, les marques de broutage ou même la rupture de l'outil.

Propriétés du matériau :

Les différents matériaux possèdent des caractéristiques d'usinage distinctes. Une déviation inattendue ou une usure de l'outil peut se produire en raison du comportement imprévu du matériau, ce qui affecte la précision.

Erreurs de programmation : 

Des erreurs commises lors de la programmation CNC peuvent entraîner des parcours d'outils ou des opérations d'usinage imprécis. Une vérification minutieuse du programme est essentielle.

Conditions environnementales : La dilatation thermique due aux fluctuations de température peut entraîner des imprécisions dans les dimensions de la machine et de la pièce. Un environnement stable doit être maintenu.

Défis courants en matière de broyage

Le fraisage CNC comporte son propre lot de défis, même s'il peut être utilisé dans diverses applications :

Bris d'outil : 

La rupture d'un outil peut être due à une mauvaise sélection des outils, à une force de coupe trop importante ou à l'usure de l'outil. Il en résulte des retards de production et une augmentation des coûts.

Marques de bavardage : 

Lorsqu'il y a des vibrations pendant l'usinage, l'état de surface devient irrégulier sur la pièce à usiner. L'optimisation des paramètres de coupe et l'affûtage adéquat des outils peuvent contribuer à minimiser le broutage.

Déformation de la pièce : Les pièces minces ou non soutenues peuvent se plier ou se déformer sous l'effet des forces de coupe, ce qui entraîne des imprécisions dimensionnelles. L'utilisation de pinces et de dispositifs de fixation stratégiquement positionnés permet de remédier à ce problème.

Contrainte résiduelle :

 Le fraisage laisse des tensions dans le matériau travaillé. Celles-ci affectent ses performances et nécessitent des étapes supplémentaires telles que le détensionnement et le recuit.

Sélection et gestion du liquide de refroidissement :

Un mauvais choix de liquide de refroidissement peut entraîner l'usure des outils, une mauvaise évacuation des copeaux et des problèmes de finition de surface. Il est donc essentiel de choisir le bon type de liquide de refroidissement et de l'entretenir correctement.

Caractéristiques d'usinage complexes : Il est difficile de réaliser des géométries complexes ou de respecter des tolérances serrées sans recourir à des outils et des techniques de programmation particuliers.

L'avenir du broyage

L'avenir du fraisage est prometteur. Grâce aux technologies de pointe, le fraisage a également évolué. 

Regardez quelques technologies modernes qui ont complètement changé le processus de broyage.

Intelligence artificielle (IA) et apprentissage automatique (Machine Learning)

Les progrès continus de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique ont récemment révolutionné le fraisage CNC. Ces technologies peuvent être utilisées pour identifier les schémas nécessaires dans les données collectées par les fraiseuses CNC, ce qui permet d'en assurer la maintenance. Ces technologies peuvent améliorer l'efficacité opérationnelle globale des fraiseuses.

Internet des objets (IoT)

Les technologies intelligentes comme l'IdO permettent rapidement la collecte et l'analyse de données sur les fraiseuses à commande numérique. Cette technologie permet aux fabricants d'observer l'état de leurs machines, de résoudre les problèmes éventuels et de procéder à des ajustements rapides.

Automatisation

Aujourd'hui, les processus de fraisage CNC sont de plus en plus automatisés. Toutes sortes de dispositifs avancés, tels que des changeurs d'outils pour manipuler différents outils et pièces à usiner, et même des systèmes de contrôle de l'usure des outils, sont de plus en plus répandus.

Matériaux avancés

Le fraisage CNC évolue grâce à l'utilisation de nouveaux matériaux avancés, notamment les composites à base de fibres de carbone et les alliages très résistants et légers.

Conclusion

Le fraisage est une méthode de fabrication essentielle. Il joue un rôle essentiel dans de nombreuses industries pour la fabrication d'une variété de pièces de qualité. Il implique la finition de surfaces planes et courbes, ce qui le rend très polyvalent.

Les technologies modernes et les outils avancés tels que les fraises à hélice, à pas variable et dentelées ont encore amélioré les opérations de fraisage en termes de taux d'enlèvement de matière, de précision de la taille, de structure de la forme et de tolérances de surface.  

Si vous avez des besoins en fraisage CNC, n'hésitez pas à nous contacter, nous vous ferons un devis dans les 24 heures. Les 10 premiers services d'usinage CNC dans le monde.