L'usinage CNC de précision a considérablement amélioré la fabrication en fournissant la haute précision nécessaire. Il a été étudié que l'usinage de précision réduit les coûts de main-d'œuvre de 20% à 30% par rapport aux méthodes mécaniques ordinaires.

La région Asie-Pacifique détient actuellement la plus grande part de marché (plus de 35,9% en 2022). De même, le marché mondial des machines CNC devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 7,3% entre 2021 et 2028.

Cette technique d'usinage a établi la norme en matière de vitesse, de précision, de flexibilité de conception et de tolérances serrées. Comme le reconnaissent 50% des opérateurs d'usinage, elle permet de créer des formes précises avec des finitions lisses.

De nombreuses industries manufacturières dans le monde dépendent d'un usinage de haute précision, ce qui nécessite un partenariat entre des concepteurs professionnels et des ingénieurs experts. Les concepteurs sont chargés de créer des schémas et de les transformer en instructions de fabrication.

Cet article traite de la compréhension de l'usinage de précision, des considérations relatives au choix du matériau approprié, du processus d'usinage CNC et de son application.

Comprendre l'usinage CNC de précision

L'usinage CNC représente l'apogée d'un processus de fabrication extrêmement précis en raison de sa vitesse, de sa précision et de sa capacité à respecter des tolérances CNC étroites. Ce processus permet de créer des formes exactes à partir de métal, de bois, de verre et d'autres matériaux. Le cœur de chaque fabricant spécialisé est un environnement de production compétitif basé sur des pratiques d'ingénierie précises. Comprenons ce processus et apprenons à réaliser des prisons dans l'usinage CNC.

Le processus d'usinage CNC

L'usinage CNC est une technique de fabrication moderne qui utilise un code informatique pour contrôler les mouvements des machines. Il est largement utilisé pour créer des composants métalliques et lorsque les composants doivent être identiques. La méthode d'usinage CNC implique l'utilisation de commandes programmées. Ces commandes contrôlent les mouvements des outils de coupe, assurant ainsi la production précise et reproductible de formes complexes.

Composants essentiels d'une machine à commande numérique 

L'usinage CNC peut être complexe, avec différents composants qui travaillent ensemble pour créer les tolérances serrées nécessaires à la production. Ils sont constitués de nombreuses pièces cruciales, dont certaines comprennent :

1. Broche
2. Essieux
3. Changeur d'outils
4. Unité de contrôle

Broche

Ce composant maintient et fait tourner l'outil de coupe ou la pièce à usiner, jouant ainsi un rôle essentiel dans le processus d'usinage CNC. Sa vitesse et sa puissance déterminent l'efficacité de l'enlèvement de matière.

Essieux

L'usinage CNC fait appel à différents axes qui permettent à l'outil de coupe de se déplacer dans différentes directions. Ce processus multi-axes permet de produire des conceptions complexes et des composants usinés avec précision.

Changeur d'outils

Les changeurs d'outils passent automatiquement d'un outil de coupe à l'autre afin d'augmenter la productivité et de réduire les interventions manuelles. Ce composant clé est nécessaire pour produire des pièces de précision à géométrie variable.

Unité de contrôle

L'unité de commande interprète les langages de programmation de la CNC (code G et code M) et dirige les mouvements de la machine. La programmation en code G contrôle la position et la vitesse de l'outil. Le code M gère les fonctions auxiliaires telles que le contrôle du liquide de refroidissement et les changements d'outils.

Langages de programmation de la CNC

1. Code G

Il s'agit du principal langage de programmation utilisé dans l'usinage CNC, qui dicte la vitesse de déplacement et les mouvements de l'outil.

2.  Code M

Le code M complète le code G en gérant les fonctions spécifiques à la machine, telles que la mise en marche de la broche ou le changement d'outils. Ces fonctions sont essentielles pour un fonctionnement efficace et la production de pièces précises.

Comment obtenir de la précision dans l'usinage CNC ?

Dans le cadre de la fabrication moderne, l'usinage CNC dépend de méthodes d'usinage précises pour créer des pièces exactes et détaillées. Explorons les aspects essentiels de l'usinage de précision dans le cadre du fraisage CNC pour la précision.

Précision et étalonnage des machines-outils

Précision dans l'usinage CNC dépendent de la précision et de l'étalonnage des outils. Un entretien régulier et des étalonnages précis sont essentiels au bon fonctionnement de la machine. Cela permet de réduire les erreurs et de garantir la production de pièces de haute qualité.

Sélection et entretien des outils de coupe

Le choix et l'entretien corrects des instruments de coupe en fonction du matériau et de l'application garantissent l'efficacité de l'enlèvement de matière et la qualité de la finition de la surface. L'entretien régulier des outils, comme l'affûtage et le remplacement des outils usés, permet d'éviter les défauts et d'améliorer la précision.

Techniques de bridage pour un usinage sécurisé

Les procédures de maintien sécurisé de la pièce évitent tout déplacement intempestif lors de la coupe, ce qui est susceptible de créer des erreurs. Plusieurs méthodes sont utilisées pour maintenir la pièce en place. Il s'agit notamment d'étaux, de pinces et d'autres dispositifs spécifiques. Ces méthodes facilitent le découpage et la coupe à des formes spécifiques et exactes et préservent la forme des produits.

Sélection et application du liquide de refroidissement

La sélection appropriée du liquide de refroidissement réduit la chaleur et le frottement, qui peuvent affecter la précision. En sélectionnant correctement le liquide de refroidissement, ses applications préservent la durée de vie de l'outil et l'état de surface et évitent la surchauffe. Il garantit la précision dimensionnelle du processus d'usinage CNC de l'aluminium et d'autres opérations de précision.

Sélection des matériaux pour l'usinage CNC de précision

Les processus d'usinage CNC de précision traitent un large éventail de matériaux, généralement classés en plusieurs catégories, dont le métal, le plastique et le bois.

Pourquoi l'aluminium est un choix courant pour l'usinage CNC de précision

L'aluminium est un matériau largement utilisé dans les processus d'usinage CNC. Il est relativement léger, solide, facilement usinable, résistant à la corrosion et très polyvalent. Ces caractéristiques rendent l'aluminium précieux pour de nombreuses applications dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de la construction et de l'industrie.

Léger mais solide

L'aluminium offre une combinaison unique de légèreté et de résistance. Ces propriétés le rendent idéal pour créer des applications où les facteurs de poids et de résistance sont importants sans compromettre l'intégrité structurelle.

Excellente usinabilité

L'alunimun est favorable à l'usinage CNC en raison de l'une de ses caractéristiques usinables. Il permet à la machine de couper la pièce rapidement, de créer des formes complexes et de finir avec précision en réduisant le temps d'usinage et l'usure des outils.

Bonne résistance à la corrosion

Ce matériau produit une couche d'oxyde naturel qui offre une excellente résistance à la corrosion. Cela est particulièrement bénéfique dans les environnements exposés à l'humidité et aux produits chimiques. Cette caractéristique prolonge la durée de vie des pièces en réduisant les besoins d'entretien.

Polyvalence dans divers alliages

L'aluminium se décline en différents types, chacun ayant des propriétés spécifiques pour diverses utilisations. Les ingénieurs peuvent ainsi choisir le type le mieux adapté à leur projet, ce qui garantit de bonnes performances et un bon rapport coût-efficacité.

Comprendre les alliages d'aluminium pour un fraisage CNC précis

Lorsque l'on choisit le matériau idéal pour l'usinage CNC de précision, il est important de comprendre les alliages d'aluminium les plus courants. Chaque alliage possède des propriétés uniques qui contribuent à des exigences fonctionnelles et de performance différentes.

Focus sur l'aluminium 6061 T6 : Propriétés, Applications

L'alliage 6061 T6 possède d'excellentes propriétés mécaniques et est largement utilisé dans l'usinage CNC de précision. Il présente une grande solidité, une excellente résistance à la corrosion et une bonne usinabilité. Cet alliage est utilisé pour les composants structurels et les composants de machines de précision.

Aluminium 6061 T6 vs 7075

L'alliage d'aluminium 7075 est plus résistant que l'alliage 6061, ce qui le rend idéal pour les applications soumises à de fortes contraintes. Il est moins facile à usiner et plus cher que le 6061. Toutefois, l'alliage 6061 offre un meilleur équilibre entre la résistance, l'usinabilité et le coût.

Brève mention de l'aluminium 6063      

L'aluminium 6063 est un alliage commun souvent utilisé dans les applications architecturales en raison de ses excellentes propriétés de finition. Il est moins intense que le 6061 et ne convient pas aux applications soumises à de fortes contraintes.

Autres considérations pour la sélection des matériaux

La sélection des matériaux implique des considérations supplémentaires telles que la fonctionnalité des pièces, les contraintes de poids et le coût pour que votre projet soit à la hauteur. Ces considérations permettent de s'assurer que le matériau sélectionné répond aux exigences techniques et économiques.

Exigences en matière de fonctionnalité et de résistance des pièces

La fonctionnalité de la pièce et les exigences structurelles dépendent des matériaux appropriés, qui varient en fonction de leurs propriétés uniques. Les différentes applications nécessitent des niveaux variables de résistance et de durabilité, ce qui influence le choix entre des alliages comme le 6061 et le 7075.

Contraintes de poids

Les contraintes de poids sont le facteur principal dans la création d'applications aérospatiales et automobiles. Les propriétés de légèreté de l'aluminium permettent de réduire le poids total du composant sans compromettre la résistance ou les performances.

Facteurs de coût

Les facteurs de coût sont importants lorsqu'il s'agit de sélectionner le matériau approprié pour des objets particuliers. Les matériaux aux alliages polyvalents présentent des caractéristiques similaires, mais certains sont plus chers, comme le 7075. L'équilibre entre le coût du matériau et les avantages spécifiques rend le projet réalisable et garantit le respect du budget.

Le processus d'usinage des pièces métalliques de précision

Les ingénieurs préfèrent le processus d'usinage CNC pour créer des pièces métalliques de précision, qui convient parfaitement à diverses industries telles que l'aérospatiale, l'automobile et l'électronique. Ce procédé consiste à faire progresser les machines commandées par ordinateur pour obtenir des tolérances serrées et des géométries complexes.

Types de procédés d'usinage CNC utilisés pour les pièces de précision

L'usinage CNC propose plusieurs procédés pour créer des composants usinés avec précision ; chaque méthode répond aux critères de différentes applications et de différents niveaux de conformité.

Fraisage 3 axes : Principe de base et capacités

Le fraisage à 3 axes est le type de fraisage le plus simple de l'usinage CNC. Il déplace la pièce le long des trois axes pour créer différentes caractéristiques et formes. Ce processus permet de produire des composants avec une surface plane, des fentes et des trous percés.

Fraisage 4 et 5 axes : Avantages pour les géométries complexes

Les capacités de fraisage à 4 et 5 axes sont supérieures à celles du fraisage à 3 axes en raison des mouvements de rotation le long des axes supplémentaires. Ces procédés facilitent la production de géométries complexes et de dessins compliqués, qui nécessiteraient plus de trois axes.

Tournage CNC : Adapté aux pièces rotatives

Au cours de la procédure de tournage CNC, la pièce tourne tandis que l'outil de coupe se déplace le long d'un ou de deux axes pour créer des formes cylindriques ou coniques. Cette méthode permet de produire des pièces rotatives telles que des arbres, des douilles et d'autres composants ronds.

Facteurs affectant la précision lors de l'usinage

La précision de l'usinage CNC des pièces métalliques passe par plusieurs facteurs qui influencent la qualité et la précision finales des pièces.

Optimisation des parcours d'outils

Une optimisation bien planifiée de la trajectoire de l'outil garantit que l'outil de coupe suit le chemin le plus efficace pour accélérer le cycle et améliorer la précision. Elle minimise les mouvements inutiles et produit une force de coupe constante, ce qui se traduit par une plus grande précision.

Avances et vitesses de coupe

La vitesse d'avance et la vitesse de coupe ont un impact sur la qualité de la pièce correspondante. Les vitesses d'avance représentent la manière dont l'outil de coupe avance dans le matériau. La vitesse de coupe représente la vitesse de déplacement de l'outil à la surface du matériau. Leur technique d'équilibrage appropriée permet d'enlever efficacement la matière et d'éviter l'usure de l'outil.

Minimiser les déviations et les vibrations de l'outil

Il est essentiel de minimiser les déviations et les vibrations de l'outil pour créer la pièce finale avec une grande exactitude et une grande précision. Négliger ces aspects pendant l'usinage CNC peut entraîner une force excessive, des surfaces irrégulières et des erreurs dimensionnelles. Par conséquent, l'utilisation de porte-outils rigides, l'optimisation des conditions de coupe et le choix de l'outil approprié peuvent réduire les risques d'erreurs inattendues.

Applications des composants usinés de précision

Les composants usinés avec précision sont essentiels pour les plates-formes numériques qui exigent précision, fiabilité et applications de haute qualité. L'usinage CNC de l'aluminium est généralement le plus populaire pour la fabrication de pièces complexes et personnalisées qui répondent à des spécifications et à des exigences de performance rigoureuses.

Industries qui dépendent de l'usinage CNC de précision

• Aérospatiale et défense
• Automobile et transports
• Dispositifs médicaux et électronique
• Prototypage et développement de produits

Aérospatiale et défense

Les industries de l'aérospatiale et de la défense utilisent l'usinage de précision pour créer des composants d'avions, des pièces de moteurs et des assemblages complexes et garantir leur sécurité et leur performance dans des conditions extrêmes.

Automobile et transports

Les fabricants adoptent des méthodes d'appariement CNC de précision pour créer des composants hautement durables et fonctionnels pour les secteurs de l'automobile et du transport. Leurs applications comprennent des pièces de moteur, des produits de transmission et d'autres éléments critiques.

Dispositifs médicaux et électronique

Les industries médicales et électroniques utilisent l'usinage de précision pour fabriquer des implants médicaux, des instruments chirurgicaux, des boîtiers électroniques et des dissipateurs thermiques.

Prototypage et développement de produits

Le prototypage et le développement de produits utilisent l'usinage CNC pour créer des prototypes personnalisés et des pièces de production en petites quantités, ce qui permet un prototypage et une réévaluation rapides des nouveaux produits.

Exemples de composants usinés de précision

• Pièces détachées d'aéronefs, composants de moteurs
• Implants médicaux, instruments chirurgicaux
• Boîtiers électroniques et dissipateurs thermiques
• Prototypes personnalisés et pièces de production à faible volume

Pièces détachées d'aéronefs, composants de moteurs

Dans des conditions de fonctionnement difficiles, les composants de haute précision des moteurs et des avions garantissent une sécurité accrue et une meilleure applicabilité des produits dans l'industrie aérospatiale.

Implants médicaux, instruments chirurgicaux

Les outils tels que les implants médicaux et les instruments fabriqués par un processus connu sous le nom d'usinage CNC de précision offrent les meilleures mesures de sécurité et les meilleures performances.

Boîtiers électroniques et dissipateurs thermiques

Le processus d'usinage CNC fournit au boîtier électronique et aux dissipateurs de chaleur l'usinage précis requis, qui protège les composants sensibles et gère efficacement la dissipation de la chaleur.

Prototypes personnalisés et pièces de production à faible volume

L'usinage CNC de précision permet en outre de produire des prototypes personnalisés et des pièces de production en faible quantité, car il s'agit de modèles détaillés et précis destinés à être évalués.

Conclusion :

La haute précision est une exigence cruciale de l'industrie pour fabriquer des composants précis et fiables. C'est là que l'usinage CNC de haute précision joue un rôle important. Cette technologie présente plusieurs avantages, notamment la facilité d'usinage et la haute précision. Ses applications comprennent les composants et les moteurs d'avions, les utilisations médicales telles que les implants, et les utilisations électroniques telles que les pièces de boîtier. Les prochaines avancées dans le domaine de l'usinage CNC de précision pourraient inclure une meilleure automatisation et l'intégration de l'IA dans l'optimisation et les matériaux avancés. Il ne fait aucun doute que les progrès de l'usinage CNC permettront de créer des stratégies de fabrication encore plus sophistiquées et plus précises.