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Qu’est-ce que l’usinage CNC ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients ?
Aperçu de l'usinage CNC
L'usinage CNC est contrôlé par un ordinateur pour produire des pièces de haute précision. Dans ce processus, un programme informatique contrôle le mouvement de l'outil de coupe et le programme CNC contrôle l'outil de coupe pour retirer de la matière de la pièce afin de créer la pièce finie.
La technologie CNC produit une gamme de composants, notamment ceux en métal, en plastique et d'autres matériaux.
Le processus peut également produire des pièces aux géométries complexes et de haute précision, ce qui en fait un choix populaire pour les applications dans un large éventail d'industries, notamment l'aérospatiale, l'automobile, les dispositifs médicaux et les biens de consommation.
Elle offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes d'usinage traditionnelles, notamment une précision, une cohérence et une vitesse accrues, ainsi que la capacité de produire des géométries et des détails complexes.
Il permet également l'utilisation d'outils et de technologies de coupe avancés, tels que les centres d'usinage multi-axes et l'usinage à grande vitesse, qui peuvent encore améliorer l'efficacité et la qualité du processus.
Comment fonctionne l'usinage CNC ?
Les systèmes CNC modernes s'engagent à réduire autant que possible l'intervention humaine. Cela garantit des performances constantes et continues, ce qui facilite une fabrication intelligente et donne d'excellents résultats.
Cependant, la fabrication CNC nécessite un examen attentif depuis la conception initiale jusqu'à la fabrication finale. L'ensemble du processus est divisé en trois étapes différentes:
1- Conception
La première étape critique de l'usinage CNC implique des applications logicielles telles que la CAO, la FAO et l'IAO.
Les ingénieurs et les concepteurs s'appuient sur ces outils pour concevoir des pièces et des produits, puis évaluer leur fabricabilité.
Cette évaluation, connue sous le nom de Design for Manufacturing (DFM), est cruciale.
Il garantit que la conception est optimisée pour maximiser l’efficacité et réduire les coûts tout en travaillant dans les limites de la technologie existante.
Dans la plupart des cas, les outils de CAO disponibles sur le marché sont accompagnés d'outils de FAO internes, qui facilitent le prétraitement et la programmation.
Une fois la conception CAO terminée, le concepteur la convertit dans un format de fichier compatible CNC, généralement STEP ou IGES.
2 – Prétraitement et programmation
La programmation de machines CNC implique principalement la communication avec les machines à l'aide du code G et du code M.
Ces codes sont générés par le progiciel CAM et servent de guide pour les parcours d'outils de coupe dans les opérations CNC.
Typiquement, si la conception est conforme aux normes DFM (Design for Manufacturing), le machiniste CNC n'a pas besoin d'intervenir dans les phases de pré-traitement ou d'exploitation.
Cependant, si la conception ne répond pas à ces critères, un certain niveau d'intervention manuelle peut être nécessaire pour garantir des performances optimales.
Le pré-traitement est une étape standard dans l'usinage CNC et sa durée dépend de la qualité de la conception. La programmation en G-code ou M-code ne prend généralement que quelques minutes.
Cependant, le succès de la programmation CNC dépend de la conformité de la conception aux conventions DFM. Une conception précise conduit à un code correct et à des résultats satisfaisants, tandis que des défauts de conception conduisent à un code erroné et à des résultats médiocres.
3 – Usinage
La dernière étape est le processus d'usinage, qui utilise le code fourni à l'étape précédente pour éliminer l'excès de matière du bloc.
La précision de l'usinage machine est essentielle, mais reproduire les dimensions exactes d'un modèle CAO est souvent difficile.
C'est pourquoi les machinistes appliquent généralement les tolérances de la norme ISO 2768, qui varient en fonction des exigences de l'industrie.
Des tolérances plus strictes entraînent une augmentation des coûts de fabrication, ce qui est un principe largement accepté.
Applications courantes des pièces usinées CNC
Le processus d'usinage est connu pour sa précision dans la fabrication de pièces CNC et il est appliqué dans diverses capacités dans de nombreux domaines.
Les industries qui bénéficient le plus des capacités d'usinage CNC comprennent:
| Applications industrielles | Application matérielle |
| Aérospatial | Munitions et autres articles similaires |
| Industrie automobile | Pièces de moteur, pièces de transmission, pièces de suspension |
| Équipement médical | Implants, prothèses et instruments chirurgicaux |
| Consommable | Appareils électroniques, jouets et articles ménagers courants |
| Machines et outils | Pompes, vannes et engrenages |
| Prototypage et R&D | Production de prototypes et de pièces de test à des fins de recherche et développement |
| Fabrication de bijoux | Les bijoux complexes nécessitent précision et répétabilité |
| Moule | Moules et matrices pour la production de produits en plastique et en métal |
Les principaux avantages et inconvénients de l'usinage CNC
Voici les principaux avantages et inconvénients de l’usinage CNC:
| Avantages | Inconvénients |
| Il permet un contrôle précis de l'outil de coupe, ce qui permet d'obtenir des pièces avec des tolérances serrées et une excellente répétabilité. | Les machines CNC sont chères. De plus, il en existe de nombreux types et la plupart des opérations ne sont pas interchangeables. Les exigences en capital sont donc très importantes pour les petites et moyennes entreprises. |
| Il peut fonctionner à des vitesses élevées, ce qui permet de produire des pièces plus rapidement | Des opérateurs formés sont nécessaires : contrairement aux machines traditionnelles, les opérateurs CNC nécessitent beaucoup de formation pour se mettre au travail. Cela signifie qu'ils sont plus demandés et ont des exigences salariales plus élevées. |
| Il garantit une qualité constante, ce qui est idéal pour les produits de consommation ou la production en grand volume. | Bien qu'efficaces, certaines opérations CNC peuvent gaspiller plus de matière que les processus manuels. Cependant, la précision, la répétabilité et l'efficacité qu'elles offrent peuvent dans de nombreux cas compenser cette lacune. |
| Il offre la flexibilité nécessaire pour créer une large gamme de pièces, des conceptions simples aux conceptions complexes, grâce à une programmation efficace et aux bonnes méthodes d'usinage. | |
| Il garantit une qualité constante, ce qui est idéal pour les consommateurs ou pour la production en grand volume. | |
| Il est rentable pour la production à grande échelle, tirant parti des économies d'échelle pour réduire le coût par pièce et répondre aux besoins d'efficacité et d'abordabilité de l'industrie. | |
| Elle offre une plus grande sécurité que les méthodes manuelles, car l'opérateur peut contrôler la machine à distance, réduisant ainsi l'exposition aux dangers tels que les débris, la chaleur et d'autres menaces. | |
| Étant donné que la plupart des processus sont automatisés, ils sont optimisés pour fonctionner de manière cohérente sans aucune intervention, réduisant ainsi les besoins globaux de maintenance. |
Conclusion
L’usinage CNC est la pierre angulaire de l’industrie moderne et a suscité la curiosité des personnes extérieures au domaine.
C’est un moteur clé de l’ère industrielle et jouera un rôle important à l’avenir.
Si vous avez de bonnes idées et de bons besoins, n'hésitez pas à nous contacter par e-mail officiel de ZUERST, des ingénieurs professionnels communiqueront avec vous en tête-à-tête pour vous aider à réaliser vos grands rêves !
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