Qu'est-ce que le fraisage CNC et comment fonctionne-t-il ?

Qu'est-ce que le fraisage CNC ?

Le fraisage consiste à retirer une partie d'un matériau pour lui donner une forme différente. Les machines utilisées à cette fin sont appelées fraiseuses. Les machines anciennes et classiques n'étaient pas informatisées et manquaient donc d'exactitude et de précision.

Les machines modernes utilisent des logiciels informatiques pour fonctionner. Ces machines sont connues sous le nom de Fraiseuses CNC. CNC est l'abréviation de "Computer Numerical Control" (commande numérique par ordinateur). Les instructions programmées sont transmises à la machine. La machine suit les instructions et découpe la pièce.

Les instructions programmées se présentent généralement sous la forme de codes M et G. Ces codes sont différents les uns des autres et ont des fonctions différentes. Ces deux codes sont différents l'un de l'autre et ont des fonctions différentes. La machine maintient la pièce stable. Les fraises se déplacent et coupent le matériau selon les instructions programmées.

Le logiciel informatisé contrôlant la machine, les fabricants obtiennent une précision de 100%. La première machine CNC a été inventée en 1952. Depuis lors, nous avons assisté à des progrès dans le domaine de la CNC. Aujourd'hui, des machines d'une grande polyvalence sont disponibles. Pour les tâches simples, les machines CNC à trois axes sont utilisées.

Les machines à cinq, voire sept axes de mouvement sont utilisées pour les travaux plus complexes. Les outils de coupe se déplacent sur ces axes selon les instructions du logiciel. Grâce à ces mouvements, les machines CNC peuvent réaliser des dessins et des formes complexes sur les pièces. C'est pourquoi elles sont populaires et les plus utilisées.

Comment fonctionnent les fraiseuses à commande numérique ?

Comme nous le savons tous, les machines CNC maintiennent principalement la pièce à usiner et les fraises rotatives la coupent. Cependant, le fonctionnement réel de ces machines est plus complexe. Leur mécanisme comporte de nombreuses étapes. La section ci-dessous aborde les étapes qui rendent les machines CNC si précises.

Étape 1 : Création du modèle CAO

Tout d'abord, les ingénieurs créent des modèles de CAO (conception assistée par ordinateur) en 2D. Différents logiciels sont disponibles pour aider à la réalisation de ces modèles. Autodesk Fusion 360 est le plus connu et le plus fiable. Ce modèle est conçu en fonction de la forme requise de la pièce.

Le processus de fabrication de ce modèle est essentiel. Les petites erreurs coûteront du temps et de l'argent. Vous obtiendrez la mauvaise forme si le modèle CAO est imparfait. Les entreprises établies font appel à des concepteurs de modèles CAO spécialisés. Ils les aident à créer le modèle de la pièce qu'ils souhaitent obtenir de la machine.

Étape 2 : Élaboration d'instructions à l'aide de la FAO

Une fois que le modèle CAO est prêt, il est soumis à un logiciel de FAO. Ce logiciel de FAO (fabrication assistée par ordinateur) crée des instructions à partir du modèle fourni. Ces instructions sont 100% précises et respectent la forme et la conception des modèles.

Les instructions créées par la FAO donnent différentes commandes à la machine pour obtenir la forme ou la conception requise de la pièce. Ces instructions fournissent les informations suivantes :

• Quel variateur de vitesse doit-on utiliser ?
• Quel type d'outils de coupe faut-il utiliser ?
• Quels sont les axes et la direction de déplacement d'un outil de coupe ?

La fonctionnalité de la FAO est essentielle. Ces instructions sont ensuite introduites dans l'ordinateur de la machine. Les outils de coupe et les autres composants agissent en harmonie. Ils s'acquittent de leur tâche en suivant les informations fournies.

Étape 3 : Configuration de la fraiseuse CNC

L'opérateur de la machine transmet les instructions préprogrammées à la fraiseuse CNC. N'oubliez pas que cette machine est constituée d'un ordinateur. La pièce à usiner est ajustée sur le banc de la machine. L'opérateur vérifie également les dimensions du matériau à usiner. Il est important de s'assurer que la pièce est de la bonne taille.

Si la taille de la pièce est incorrecte, la fraise ne pourra pas couper selon les commandes du logiciel. L'emplacement de la pièce est également essentiel. Elle doit se trouver sous les outils de coupe rotatifs. Toutes ces petites choses sont vérifiées lors du réglage de la machine.

Étape 4 : Exécution du programme par la machine

Une fois le réglage de la machine effectué, il est temps de lancer le processus de découpe proprement dit. L'opérateur exécute le programme. La fraise se déplace et découpe la pièce avec précision. C'est l'étape finale ; vous obtenez une pièce précise 100%.

La machine reproduit la forme et le dessin du modèle que vous avez réalisé lors de la première étape. Le logiciel informatique contrôle l'ensemble du processus. Toutefois, l'opérateur de la machine est toujours nécessaire pour exécuter les programmes. Cependant, les fraiseuses manuelles nécessitent beaucoup de personnel par rapport aux fraiseuses à commande numérique.

En bref : La fraiseuse CNC travaille sur différents matériaux. Le verre, le bois, le métal, etc. La précision de la machine ne varie pas, quel que soit le matériau utilisé comme pièce à usiner. C'est pourquoi le fraisage CNC est considéré comme plus fiable que les autres types de fraisage.

Composants de la fraiseuse CNC

Ces machines ne sont pas simples. De nombreux composants fonctionnent ensemble. Tout dysfonctionnement d'une pièce affecte le fonctionnement de l'ensemble de la machine. Il est donc essentiel de comprendre ces composants. Voici la liste des composants des fraiseuses CNC :

• Broche : Utilisé pour faire tourner les outils de coupe
• Porte-outils : Maintenir l'outil de coupe en place
• Table de travail : Maintient la pièce en place
• Réservoir de liquide de refroidissement : Stocke le liquide de refroidissement pour refroidir l'outil de coupe
• Lit de la machine : Contient les composants d'une machine
• Composants de l'entraînement : Tourne les moteurs ; aide à déplacer les pièces avec précision 

Tous ces éléments sont d'égale importance. Cependant, la table de travail et les outils de coupe font partie intégrante du fraisage. La pièce à usiner reste immobile sur la table. Les outils de coupe tournent et la coupent selon les instructions du logiciel.

Types de fraiseuses CNC

Il y a les différents types de fraiseuses CNC. Chacune d'entre elles varie en termes de performances, de vitesse et de prix. Les entreprises établies préfèrent utiliser des fraiseuses haut de gamme. La raison en est qu'elles offrent de meilleures performances sans nécessiter d'entretien régulier.

Les petits fabricants considèrent le budget comme un facteur de décision. Ils choisissent donc des machines qui fonctionnent bien et qui ne coûtent pas trop cher. La section ci-dessous explore les différents types de fraiseuses CNC. Alors, allons-y !

1 - Fraiseuse verticale à commande numérique

Ces machines CNC ont des broches orientées verticalement. Les fraises se déplacent donc facilement de haut en bas.

Différents machines CNC verticales sont disponibles et varient en fonction de leurs axes de mouvement. Les fraiseuses verticales de base et faciles à utiliser se déplacent selon les axes X, Y et Z.

Toutefois, certaines fraiseuses CNC modernes à grande verticalité peuvent se déplacer sur 5 axes. Elles sont plus compactes que les autres types de fraiseuses CNC.

La raison en est que leur tige est fixée verticalement. Elle n'occupe donc pas d'espace. Ces machines utilisent des systèmes informatisés, de sorte que leur précision ne pose aucun problème.

2 - Fraiseuse horizontale CNC

Ces fraiseuses CNC sont opposées aux fraiseuses verticales. Elles ont une broche orientée horizontalement.

La pièce à usiner reste stable sur le lit. La pièce reste stable sur le plateau. machines CNC horizontales sont généralement utilisés pour la fabrication de formes complexes.

Ces machines se distinguent par leur capacité à travailler avec des matériaux lourds. Comme mentionné ci-dessus, les broches de ces machines sont latérales. Elles prennent donc plus de place.

C'est l'une des raisons pour lesquelles elles sont considérées comme adaptées aux grands fabricants. Toutefois, elles sont plus rigides que les fraiseuses CNC verticales. Vérifier la comparaison ultime entre les deux machines.

3 - Fraiseuse CNC à tourelle

Ces machines sont uniques et différentes des autres types. La raison en est que leurs outils de coupe ne se déplacent pas pour couper.

Au lieu de cela, la table de travail, qui contient une pièce à usiner, se déplace vers les outils fixes. Leur compatibilité avec différents types de matériaux les rend populaires.

Ils peuvent travailler sur n'importe quel matériau. Par exemple, les métaux, les plastiques et les composites. En outre, leur utilisation est courante dans la production de différents outils de petite taille.

Il s'agit de forets, de broches, de tarauds, etc. Elles coûtent moins cher que les fraiseuses CNC horizontales.

4 - Fraiseuses à banc CNC

Comme leur nom l'indique, elles sont dotées d'un grand plateau qui accueille la pièce à usiner. La fraise se déplace autour du matériau pour le façonner selon les instructions.

Vous vous demandez peut-être comment la broche est orientée. Ces machines sont polyvalentes en termes d'orientation de la broche.

Certaines machines à banc CNC sont équipées de broches horizontales. Elles sont généralement plus chères. Certaines de ces machines sont également équipées de broches verticales.

Cependant, les fabricants préfèrent généralement les machines dont l'orientation de la broche est horizontale.

Comme ils occupent plus d'espace, ils offrent une stabilité pendant le processus de coupe. Leur travail et leur précision sont excellents. Cela s'explique par le fait qu'elles font appel à la CNC.

De nombreuses industries, dont l'aérospatiale et l'automobile, utilisent ces machines.

Avantages et inconvénients des fraiseuses CNC

Les fraiseuses CNC offrent de nombreux avantages. Le fabricant préfère les utiliser en raison de leur rapidité d'exécution.

Cependant, tout ce qui est fait sur cette terre a des avantages et des inconvénients.

Il en va de même pour les fraiseuses CNC. La section ci-dessous examine les avantages et les inconvénients de ces fraiseuses informatisées.

Avantages

• Précision et exactitude : Les fraiseuses à commande numérique suivent les instructions de l'ordinateur. Elles atteignent ainsi une précision idéale de 100%. Leur production est exactement similaire aux modèles CAO parfaits réalisés par les ingénieurs. Les risques d'erreur sont négligeables dans ces machines.
• Délai d'exécution rapide : Pour les grandes entreprises, il est important de respecter les délais. Elles utilisent donc les machines CNC pour fabriquer des pièces en quelques minutes. Les machines manuelles prennent beaucoup de temps. En revanche, une fois que le modèle est prêt, la machine CNC crée les pièces rapidement. Elle aide donc les grandes entreprises à respecter les délais de manière efficace.
• Pas de travail extensif : Contrairement au fraisage manuel, les fraiseuses CNC ne nécessitent pas beaucoup de personnel. Au contraire, quelques personnes suffisent amplement pour faire fonctionner ces machines. Elles évitent ainsi aux fabricants d'embaucher trop de travailleurs.
• Automatisation : Comme indiqué précédemment, les fraiseuses CNC sont basées sur des systèmes informatisés. Le logiciel contrôle leur travail. Une plus grande automatisation est nécessaire pour améliorer l'efficacité de ces machines. Quelle que soit la complexité des pièces que vous devez fabriquer, ces machines peuvent facilement répondre à vos attentes. 
• Sécurité accrue : Les fraiseuses manuelles sont utilisées par des ouvriers. Les risques d'accidents du travail sont donc également élevés. Ce n'est pas le cas avec les machines CNC. Cela est dû à l'implication d'un système informatisé. L'opérateur reste à l'écart et contrôle la machine par ordinateur. Cela évite aux travailleurs de s'approcher de la machine lorsqu'elle fonctionne.

Inconvénients

• Coût de la mise en place initiale : Les fraiseuses CNC sont coûteuses. Les petites entreprises doivent investir massivement dans leur installation. Leur entretien représente également une dépense supplémentaire. N'oubliez pas que ces machines utilisent des systèmes complexes. Leur réparation est donc également un processus complexe et nécessite des mécaniciens spécialisés.
• Compétences requises : Les fraiseuses CNC sont complexes et leur travail n'est pas simple. C'est pourquoi elles requièrent des opérateurs possédant l'expertise et les compétences adéquates. Une personne n'ayant aucune connaissance préalable ne parviendra pas à faire fonctionner ces machines. Il est recommandé aux opérateurs d'avoir de l'expérience avec les machines CNC.

Malgré leurs inconvénients, les fraiseuses CNC sont bien acceptées par les fabricants.

Grâce à leur précision, leur flexibilité et leur polyvalence. Leur coût initial peut constituer un frein pour les nouveaux fabricants.

Cependant, ces machines sont bénéfiques à long terme.

FAQ

Q1 : Que signifie CNC ?

CNC est l'abréviation de "Computer Numerical Control" (commande numérique par ordinateur). Elle est utilisée avec les fraiseuses qui sont contrôlées par un logiciel programmé. Consultez le guide ultime de la Machines CNC.

Q2 : À quoi sert une fraiseuse CNC ?

Ces machines sont utilisées pour couper et façonner des matériaux. Les fabricants les utilisent pour produire des pièces pour différents véhicules. Elles offrent une conception et une forme précises dans le processus de fabrication. Tout cela grâce à leur intégration dans des systèmes automatisés.

Q3 : Les fraiseuses à commande numérique en valent-elles la peine ?

Ces machines valent la peine d'être utilisées en raison de leur précision et de leur rapidité d'exécution. Leur utilisation a évolué dans de nombreuses industries, notamment l'automobile et l'aérospatiale. La tâche qui prenait des jours est désormais réalisée en quelques minutes. Tout cela grâce aux fraiseuses CNC.

Q4 : Quelle est la différence entre le fraisage et le tournage CNC ?

Le fraisage et le tournage CNC diffèrent en termes de fonctionnement. Dans le cas du fraisage, la pièce reste stable tandis que les outils de coupe se déplacent. Dans le tournage CNC, la pièce tourne à la place des outils de coupe. Cette rotation de la pièce permet à l'outil de façonner le matériau.

Q5 : Tours CNC 3 axes et 5 axes : Quelles sont leurs différences ?

Dans un tour à 3 axes, l'outil de coupe se déplace sur trois axes (X, Y et Z). En revanche, sur une machine à 5 axes, l'outil se déplace sur cinq axes. Cela donne à l'outil de coupe plus de liberté et d'indépendance pour couper le matériau plus efficacement. Voir plus de différences.

Conclusion

Il ne fait aucun doute que les fraiseuses CNC ont fait évoluer le processus de fabrication. De nombreuses industries utilisent désormais ces machines pour obtenir une meilleure précision en moins de temps. Il n'est pas faux de dire que leur facilité d'utilisation et leur adaptabilité sont de plus en plus reconnues.

Il existe quelques inconvénients, mais ils sont généralement ignorés. Dans ce guide, nous avons exploré tout ce qui a trait à la machine CNC et à son fonctionnement. C'est à vous de décider si vous devez utiliser une fraiseuse à commande numérique ou une fraiseuse manuelle. Analysez les avantages et les inconvénients des deux types de machines et prenez des décisions avisées.