L'usinage de précision CNC expliqué : avantages et utilisations pratiques

"L'usinage CNC est plus précis que les méthodes conventionnelles pour créer des composants sur mesure avec une précision dimensionnelle et une cohérence plus élevées."

La plupart des industries contemporaines utilisent usinage CNC de haute précision fabriquer des pièces sur mesure répondant à des exigences spécifiques. La précision est nécessaire pour différentes utilisations, et c'est pourquoi il est nécessaire de produire des pièces qui auront de faibles limites d'erreur. 

L'usinage de précision CNC est un processus de fabrication de pièces à l'aide de programmes contrôlés par ordinateur. Elle fait intervenir plusieurs méthodes et matériels, et c'est pourquoi sa compréhension doit être la plus exhaustive possible pour obtenir les meilleurs résultats dans la mise en œuvre des projets. Ce guide se concentre sur le processus d'usinage de précision, les différents types de machines-outils utilisées, leurs avantages et leurs utilisations. Si vous avez besoin de pièces usinées avec précision par des experts, veuillez lire la suite pour obtenir des informations utiles.

Qu’est-ce que l’usinage de précision CNC ?

Usinage CNC de précision

L'usinage de précision CNC signifie usinage de précision à commande numérique par ordinateur. L'usinage de précision est un processus de découpe et de mise en forme de matériaux pour créer des produits grâce à l'enlèvement de matière selon les spécifications de conception de la CAO ou de la FAO. Ce procédé est appliqué dans diverses branches de production et peut être utilisé avec différents types de matériaux. 

Processus d'usinage CNC 

Avant même de concevoir un produit, il y a la formulation d'un modèle 3D très détaillé par CAO ou CAM. Ils aident à guider le processus d’usinage de précision pour reproduire le produit. L'usinage est utilisé pour créer des pièces pour des jouets, des équipements médicaux, des voitures, des vaisseaux spatiaux et de nombreux autres produits. 

Vue d'ensemble Processus d'usinage CNC comprend, entre autres, la découpe, le fraisage, le tournage et l'usinage par électroérosion. Bien que le processus soit entièrement automatisé, des opérateurs qualifiés surveillent le processus pour garantir que les produits sont de bonne qualité. La CAO est le processus de conception d'un produit, tandis que la CAM est le processus d'utilisation de la conception pour produire des instructions de fabrication. Ces instructions sont ensuite converties sous une forme compréhensible par une machine CNC par un post-processeur. Les machinistes utilisent ensuite ces instructions pour charger la machine CNC afin que la production puisse commencer. 

Tolérances d'usinage CNC de haute précision

Les tolérances sont importantes dans usinage CNC de haute précision. Bien que les outils d'usinage de précision CNC soient très précis dans leurs opérations, ils ne peuvent pas offrir une correspondance parfaite avec les dimensions réelles du plan CAO. C'est là que les tolérances entrent en jeu. La tolérance est décrite comme l'écart acceptable par rapport à la taille standard définie d'une partie de la précision dimensionnelle. Le degré de tolérance est déterminé par le nombre de décimales présentes dans la valeur de la tolérance, ce qui donne la mesure de la tolérance.  

Types de mesures de tolérance

Parlons des méthodes de mesure de tolérance avec précision Usinage CNC;

Mesure de tolérance unilatérale : La tolérance n'est autorisée que sur un côté de la valeur nominale. Par exemple, si un arbre doit mesurer 20 mm, sa taille ne peut diminuer que pour accueillir un roulement. 

Tolérances limites : La valeur de tolérance est généralement fournie avec un intervalle. Par exemple, un arbre doit avoir un diamètre nominal de 15 mm et une limite de tolérance de 15 + 0.05 mm et – 0.05 mm. 5 mm est dans la catégorie de tolérance limite. 

Tolérances bilatérales : Concernant l'écart, la tolérance bilatérale est la variation par rapport à la valeur nominale et peut être positive ou négative et est mesurée en termes de valeur +/-. Par exemple, une pièce ayant une mesure de 25 mm et une tolérance de +/- 0.05 mm peut avoir une mesure finale allant de 24.95 mm à 25.05 mm. 

La tolérance à utiliser dans chaque pièce doit être déterminée correctement. Il n'est pas nécessaire que toutes les pièces soient très proches, mais les éléments structurels qui sont en contact avec d'autres pièces doivent être aussi proches que possible les uns des autres pour rester éloignés. 

Vue d'ensemble tolérance d'usinage CNC est crucial dans l’usinage de précision car il contribue au contrôle des coûts et à la réduction du temps nécessaire au processus de fabrication. Il n’est donc pas simple d’atteindre le bon niveau de tolérance car cela demande du temps et des compétences. Les tolérances des machines CNC conventionnelles sont généralement de l'ordre de 0.005 pouce, cependant, certaines des machines les plus développées peuvent avoir une précision de 0.002 pouce. Par conséquent, l’application de tolérances permet de fabriquer des pièces avec la précision requise et les caractéristiques fonctionnelles nécessaires.

Types de machines-outils CNC de précision

Plusieurs méthodes sont utilisées dans l’usinage CNC de précision pour garantir la production de pièces de qualité. Chacune des techniques nécessite l’utilisation d’équipements différents pour que les résultats soient précis. Parmi les processus, certains peuvent nécessiter l’utilisation d’une seule machine CNC tandis que d’autres nécessitent l’utilisation de plusieurs machines pour obtenir les meilleurs résultats. 

1. Fraiseuses CNC 

Les fraiseuses CNC sont usinage cnc petit lot Processus utilisés pour couper ou façonner des matériaux qui ne bougent pas à l'aide d'un couteau rotatif. Ils sont principalement utilisés dans la fabrication de pièces fraisées en surface et fraisées en périphérie. Les éléments fraisés en surface sont lisses et plats, tandis que les autres cavités petites et étroites et les éléments fraisés périphériques sont profonds, comme les filetages et les fentes. Ces machines sont utilisées dans la production de composants carrés et rectangulaires dotés de caractéristiques. 

2. Les centres de tournage et les tours 

Tourner est un micro-usinage opération dans laquelle le matériau est maintenu stationnaire et les outils de coupe sont montés sur une broche qui tourne. Les outils de coupe se déplacent parallèlement à la barre de tournage et enlèvent la matière jusqu'au diamètre souhaité et à d'autres caractéristiques. Les tours CNC suisses sont une sous-catégorie de tours CNC qui offrent plus de support à la pièce et produisent ainsi des pièces d'une meilleure précision. Ces machines sont utilisées pour réaliser des dimensions externes et internes telles que des alésages, des trous alésés, des filetages et des fentes, donc adaptées aux boulons, vis, arbres, etc. 

3. Perceuses CNC 

Perçage de précision CNC 

Les perceuses CNC nécessitent l'utilisation d'une perceuse rotative pour réaliser des trous circulaires dans le matériau. Ces machines utilisent des outils multipoints pour réduire les risques de contact des copeaux sur les pièces afin de faciliter l'usinage des trous. Certains des forets utilisés dans l'usinage de précision CNC comprennent des forets de repérage pour réaliser des trous peu profonds, des perceuses à colonne à des fins spéciales, des forets à visser pour des trous qui ne sont pas percés au pilote, des alésoirs à mandrin pour augmenter la taille des trous et des forets à débourrer pour minimisant la formation de copeaux. 

4. Machines d'électroérosion (EDM) 

Usinage de précision EDM

L'EDM est un processus dans lequel la matière est retirée à l'aide d'étincelles électriques contrôlées par l'opérateur. D'autres termes associés sont l'érosion par étincelle, l'usinage par étincelle, l'enfonçage ou la combustion de fil, et ce processus implique de placer la pièce en contact avec un fil d'électrode. La machine expulse de l’électricité, ce qui génère à son tour de la chaleur qui est utilisée pour faire fondre le matériau. Un fluide électrolytique nettoie le matériau fondu et lui donne la forme souhaitée. L'EDM est le plus efficace pour créer des fentes et des caractéristiques de micro et petits trous complexes sous un angle sur des matériaux difficiles. 

5. Machines de découpe plasma CNC 

Découpe plasma CNC de précision

Les machines de découpe plasma CNC utilisent des torches plasma de haute puissance pour couper les matériaux, et le fonctionnement de la torche est automatisé par un ordinateur. Il est capable de générer un plasma à des températures supérieures à 50,000 XNUMX F pour fritter la pièce et réaliser les coupes. Ces machines nécessitent des matériaux conducteurs électriques comme l’acier, l’aluminium, l’acier inoxydable, le cuivre et le laiton. 

6. Rectifieuses de précision CNC 

Meulage de précision CNC 

Dans les cas où il existe une exigence de finition de surface, les rectifieuses de précision telles que les rectifieuses de précision CNC sont utiles. Ces meuleuses sont utiles pour atteindre des niveaux élevés de précision et une surface lisse sur le matériau sur lequel vous travaillez. Dans le passé, les tours et fraiseuses CNC étaient généralement utilisés pour créer des surfaces rugueuses, tandis que les meuleuses de précision étaient utilisées pour la finition des surfaces. Cela garantit que le produit final présente la rugosité de surface requise pour le produit.

Applications de l'usinage de précision CNC

La découpe de précision est couramment utilisée dans la fabrication car elle est flexible, peu coûteuse et rapide. Cette technologie trouve des applications dans diverses industries, notamment. Cette technologie est appliquée dans divers domaines et certains d'entre eux sont : 

Industrie médicale 

Le domaine médical est un secteur en pleine expansion et il y a toujours le défi de développer de nouveaux équipements et de produire en grande quantité ceux existants. Le principal facteur utilisé dans la production de produits tels que les orthèses, les enceintes sécurisées, les implants, les appareils IRM et les instruments de recherche est la grande précision. 

Industrie automobile 

Les constructeurs automobiles le font toujours et intègrent de nouvelles fonctionnalités dans les derniers modèles d’automobiles qu’ils fabriquent. Cependant, pour que ces fonctionnalités soient intégrées dans la chaîne de fabrication, des prototypes de pièces usinées CNC sont développés pour répondre aux exigences spécifiques. L'usinage de précision fabrique également des pièces pour d'autres moyens de transport, notamment les navires et les camions de transport. 

Industrie aérospaciale 

L'industrie aérospatiale est très sensible quant aux pièces utilisées, car un petit changement peut causer beaucoup de dégâts. L'usinage est crucial dans le développement de certaines pièces des véhicules aérospatiaux, telles que les ports du train d'atterrissage, les bagues, les collecteurs et les profils aérodynamiques. 

Industrie militaire et de défense 

Comme on constate que différents pays développent de nouveaux types de munitions et de systèmes de défense, il est nécessaire de concrétiser ces concepts grâce à l'usinage CNC. Ce processus développe des composants pour les avions, les transports, les communications et les munitions.  

Avantages uniques de l'usinage CNC de haute précision 

L'utilisation de machines CNC de haute précision dans la fabrication offre de nombreux avantages : Les avantages suivants pourraient être accordés à l'utilisation de machines CNC de haute précision dans la fabrication : 

Efficacité des coûts 

L'usinage CNC est relativement moins cher, surtout lorsqu'il s'agit de la production de quantités petites à modérées de pièces. Au début, il est moins cher que le moulage par injection car ce dernier implique l'utilisation de moules coûteux. 

Vitesse de production accrue 

Les machines CNC fonctionnent à un rythme plus rapide que le moulage par injection. L'usinage CNC peut fabriquer les pièces en quelques semaines, tandis que le moulage par injection peut prendre des mois pour concevoir et développer le moule.

Performances et fiabilité améliorées 

Certaines zones nécessitent des ajustements très serrés qui ne peuvent pas être obtenus par les processus habituels d'enlèvement de matière. L'usinage CNC est précis et il est facile de fabriquer plusieurs pièces identiques à la fois, et elles seront toutes de même qualité. Cette répétabilité garantit la qualité de toutes les pièces, ce qui est très important dans les industries exigeant des normes élevées. 

Applications polyvalentes 

Ce type d'usinage est assez général et peut s'appliquer à une grande variété de matériaux tels que les métaux et les plastiques de nouvelle génération. Cette polyvalence aide diverses industries à proposer des solutions spécifiques au marché. L’autre avantage pour développer une réputation positive auprès des clients des secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale, de la marine et autres est la capacité d’assurer le respect des tolérances avec une grande précision. 

Qualité constante des pièces 

L'usinage de précision CNC est très avantageux car la variation est présente dans les opérations manuelles et est éliminée. L'application d'un logiciel amélioré par ordinateur et la faible maintenance garantissent que même les pièces complexes sont produites selon les spécifications nécessaires qui satisferont les clients.   

Types de matériaux utilisés dans l'usinage de précision CNC

L'usinage de précision CNC est également flexible et rapide lorsqu'il est appliqué à divers matériaux, bien que tous soient sélectionnés en fonction du projet. Ce processus peut être appliqué aux métaux et aux plastiques avec une grande précision tout en étant rapide et polyvalent. Voici un aperçu plus approfondi des matériaux généralement utilisés : Voici un bref aperçu de certains des matériaux utilisés : 

Les métaux 

L'usinage de précision CNC peut être réalisé sur plusieurs métaux et ceux-ci sont choisis en fonction des caractéristiques et des utilisations. Les métaux courants comprennent : 

• Aluminium: L'aluminium est un matériau léger doté d'une haute résistance à la corrosion et est utilisé dans l'aérospatiale, l'automobile et les biens de consommation durables. Cela permet de concevoir des structures complexes, voire compliquées. 
• Acier: Dans la construction, il est utilisé dans la construction de pièces de structure tandis que dans la fabrication de machines, il est utilisé en raison de sa dureté. Il est polyvalent, peut être classé en plusieurs classes et ses propriétés peuvent être modifiées par traitement thermique. 
• Acier inoxydable: Ce métal ne se corrode pas facilement et ne se tache pas facilement, il peut donc être utilisé dans des conditions très difficiles et dans les industries médicale et alimentaire. 
• Cuivre: Le cuivre est un excellent conducteur de chaleur et d’électricité, ce qui le rend utilisé dans les gadgets électriques et les systèmes d’échange de chaleur. Il a une bonne usinabilité, ce qui permet de développer facilement des motifs complexes. 
• Laiton: Le laiton a une bonne résistance et une bonne apparence. Il est utilisé pour des applications cosmétiques et porteuses telles que les vannes, les tuyaux et les pièces automobiles. 
• Bronze: Il est très dur et ne rouille pas ; il est utilisé dans des produits destinés à être utilisés dans des zones à forte humidité telles que les zones côtières et dans des pièces destinées à être utilisées sous pression et contraintes. 
• Titane: Le titane est un matériau très utile car il est solide, léger, résistant à la chaleur et à la corrosion. Il est donc utilisé dans l’aviation et en médecine. 

Les matières plastiques 

L'usinage de précision CNC englobe également d'autres formes de plastiques présentant des caractéristiques différentes pour le type en question. Les principaux plastiques comprennent : 

• Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS) : Ce matériau est apprécié en raison de sa résistance aux chocs qui le rend adapté à une utilisation dans des pièces soumises à des charges mécaniques comme les pièces automobiles et les articles ménagers. 
• Polycarbonate (PC) : Il est solide et a une bonne clarté et est donc utilisé là où le matériau doit être clair et solide, comme les couvercles de protection et les lentilles optiques. 
• Poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA) : Le PMMA étant un matériau transparent, il est utilisé comme substitut du verre, présente une bonne transmission de la lumière et une bonne résistance aux intempéries, et est utilisé dans les industries de la signalisation et de l'affichage. 
• Polyoxyméthylène (POM): Le POM est également appelé acétal, ce matériau présente un faible frottement et une rigidité élevée et est utilisé dans les engrenages et les pièces mécaniques nécessitant de la rigidité. 
• Polyamide (PA) : Le polyamide est également appelé nylon, il est utilisé en raison de sa résistance, de sa flexibilité, de son abrasion et de sa résistance chimique, il est donc utilisé dans les engrenages, les roulements et les automobiles. 

Le type de matériau à utiliser dépend des caractéristiques mécaniques recherchées, de l'environnement dans lequel le produit sera appliqué et du coût du matériau.

Lire la suite: Usinage du zinc : alliages, procédés et applications

Conclusion : la valeur de l'usinage CNC de précision des métaux

L'usinage CNC de haute précision est une technique de fabrication de pièces avec de petites tolérances et les avantages incluent une vitesse élevée et un faible coût. Ce processus, notamment en ce qui concerne l'adoption des tours automatiques de style suisse, est ainsi devenu une caractéristique standard dans les ateliers de fabrication et d'usinage contemporains. 

L'usinage CNC de style suisse est très rapide pour découper des éléments tels que des filetages, des trous et des marches et est presque aussi précis que la plupart des nouvelles technologies telles que l'impression laser 3D. Cette méthode non seulement répond aux exigences dimensionnelles mais elle les dépasse généralement. 

L'usinage suisse peut terminer l'usinage de la pièce avec la précision requise en un seul passage à l'aide des outils et techniques mentionnés à l'aide de la CNC. Cette capacité peut être dépensée moins car l'automatisation CNC est précise et cohérente et prendra moins de temps par rapport à la méthode manuelle.

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Questions Fréquemment Posées

T1. Quelle est la précision des machines CNC ? 

Les machines CNC sont très précises et il n’est pas très difficile d’obtenir de très petites précisions. Ils sont idéaux pour fabriquer des pièces aux formes complexes et aux niveaux de tolérance serrés, donc idéaux pour des utilisations précises. 

Q2. Quels sont les niveaux de variation acceptables dans l’usinage CNC ? 

En général, la tolérance dans l'usinage CNC est généralement de l'ordre d'environ ±0. 005 pouces (0. 127mm). La précision de l'usinage CNC peut atteindre ±0. 0. 0002 pouces (0. 00508 millimètres) L'épaisseur du verre est de 0. 

Q3. Quelle machine CNC est la plus précise ? 

Les machines à 5 axes sont considérées comme les plus précises parmi toutes les machines CNC. Ces machines comportent trois mouvements droits, à savoir les mouvements X, Y et Z, et deux mouvements rotatifs, A et B, grâce auxquels les pièces peuvent être orientées de presque toutes les manières, à grande vitesse et avec un haut degré de précision.