Dans le secteur manufacturier actuel au rythme rapide, la demande de pièces de haute qualité, précises et robustes est plus élevée que jamais. Usinage de précision CNC est essentielle pour la fabrication de pièces avec des tolérances de ± 0.001 pouce. L'usinage standard ne permet pas d'atteindre cet objectif. Les industries utilisent cette technologie pour des normes élevées dans les pièces automobiles, les implants médicaux, l'aérospatiale et les équipements militaires.
Cet article explore les pièces usinées avec précision par CNC. Il aborde ses méthodes, ses équipements, ses matériaux, ses avantages et ses applications. Il montre comment ce procédé avancé révolutionne la production dans divers secteurs.
Tolérance d'usinage CNC
Qu'est-ce que l'usinage de précision CNC ?
L’« usinage de précision CNC » signifie fabriquer des pièces complexes par usinage de précision CNC à l’aide de machines. Ces machines peuvent meuler, percer et transformer des matières premières. Elles peuvent également effectuer un usinage de précision au niveau du micron. La technologie d’usinage CNC a transformé la fabrication pour les secteurs qui nécessitent des performances fiables.
La production de pièces usinées avec précision par commande numérique par ordinateur (CNC) est le principal atout de ce procédé de fabrication avancé. Dans des secteurs tels que l'aérospatiale, les appareils médicaux et l'ingénierie automobile, cela est essentiel. Même de petits écarts par rapport aux spécifications peuvent entraîner des pannes ou des inefficacités.
L'usinage contrôlé par ordinateur enlève de la matière en fonction de la disposition fournie et des commandes numériques. Le mouvement automatisé des outils est plus précis que les techniques d'usinage traditionnelles. La tolérance pour l'usinage de précision est généralement comprise entre ±0.05 et 5 mm. Pour atteindre cette précision, nous devons utiliser des machines spécialisées. Nous devons ajuster leurs paramètres et utiliser des techniques de manipulation qualifiées. Les fabricants utilisent des outils tels que des fraiseuses, des machines de montage et des tours pour fabriquer des pièces précises. De plus, la conception et la fabrication assistées par ordinateur sont essentielles à ce processus. Les instructions d'usinage CNC sont générées à partir du modèle 3D des composants d'usinage de précision via la FAO. La machine suit ensuite un itinéraire prédéfini pour couper le matériau dans la forme requise.
Pièces et composants d'usinage de précision CNC
L'usinage de précision CNC repose sur un ensemble bien coordonné de composants matériels et logiciels. Chaque partie du système joue un rôle essentiel pour garantir la précision, l'efficacité et la fiabilité du processus d'usinage. Vous trouverez ci-dessous les principales pièces et composants impliqués dans l'usinage de précision CNC :
Cadre et banc de machine CNC
- Objectif: Le châssis constitue la base structurelle de la machine CNC. Le lit sert de base sur laquelle la pièce est fixée ou montée.
- Importance: Assure la stabilité et minimise les vibrations, ce qui est essentiel pour maintenir la précision pendant l'usinage.
Outils de coupe
- Types:Fraises, perceuses, fraises à surfacer, alésoirs, barres d'alésage et plus encore.
- Objectif:Ces outils sont utilisés pour retirer de la matière de la pièce afin d'obtenir la forme et les dimensions souhaitées.
Porte-outils
- Objectif: Maintenez fermement les outils de coupe en place pendant l'usinage.
- Types: Mandrins à pinces, porte-outils à verrouillage latéral, porte-outils hydrauliques.
- Importance:Le maintien précis de l'outil garantit des performances de coupe constantes et réduit le faux-rond de l'outil.
Broche
- Objectif:La broche fait tourner l’outil de coupe ou la pièce à grande vitesse.
- Types:Broches verticales et horizontales, selon la conception de la machine.
- Caractéristiques principales:Capable de rotations à grande vitesse (mesurées en RPM) pour réaliser des coupes précises dans différents matériaux.
CNC Controller
- Objectif:Le cerveau de la machine CNC, chargé d'interpréter les instructions du code G et de contrôler les mouvements de la machine.
- Fonctions clés:Gère les trajectoires d'outils, les vitesses d'avance et les vitesses de broche avec une précision de l'ordre du micron.
- Interface utilisateur:Les opérateurs interagissent avec la machine via cette interface pour saisir et surveiller les commandes d'usinage.
Système de fabrication assistée par ordinateur (FAO)
- Objectif:Logiciel utilisé pour générer des instructions G-code basées sur des modèles CAO 3D.
- Importance:Permet une planification et une optimisation précises des parcours d'outils pour la fabrication de pièces complexes.
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Pourquoi avoir besoin de pièces d'usinage de précision CNC
Les pièces usinées avec précision par CNC offrent plusieurs avantages, notamment :
Exactitude: Assure que les composants d'usinage de précision sont fabriqués conformément à des directives précises.
Reproductibilité améliorée:Génère des résultats cohérents tout au long de nombreux cycles de fabrication de grande envergure.
Efficacité accrue : Réduit la quantité de matière gaspillée et maximise le temps consacré à la fabrication.
Rentable: La réduction du travail, des déchets et des erreurs de fabrication conduit à des économies à long terme, même si les dépenses de démarrage peuvent être considérables.
Modifiable : Il permet aux fabricants de créer des pièces d'usinage de précision CNC spécialement conçues pour répondre aux exigences de projets complexes.
L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) offre des performances constantes, des dimensions exactes et de meilleures finitions de surface que les procédés conventionnels tels que le moulage sous pression ou la découpe mécanique. Les machines CNC fournissent des résultats plus rapides, plus précis et plus cohérents en éliminant les incohérences et l'imprévisibilité des opérations humaines.
Principaux processus impliqués dans l'usinage CNC
La précision, l'uniformité et l'efficacité supérieures dans la production des composants sont les attributs de l'usinage de précision à commande numérique par ordinateur (CNC), un processus de fabrication de pointe. Diverses industries s'appuient sur cette technique pour transformer les matières premières en pièces qui répondent exactement à leurs exigences. Voici le processus étape par étape pour l'usinage à commande numérique par ordinateur.
- Conception/Modélisation CAO
Après avoir finalisé les spécifications, les ingénieurs ou les concepteurs construisent un modèle 2D ou 3D. Il comprend les dimensions, les tolérances, les caractéristiques, les échelles et d'autres détails. La modélisation CAO des composants d'usinage de précision ou des produits d'usinage de précision est souvent réalisée à l'aide d'AutoCAD ou de SolidWorks. Le modèle doit prendre en charge l'usinage de précision CNC.
Modélisation CAO CNC
- CNC et FAO Programmation
Les machines CNC ont besoin d'un code G pour fonctionner efficacement. Il s'agit d'un langage de programmation qui dirige leurs mouvements. Le logiciel de FAO (fabrication assistée par ordinateur) génère ces codes G à partir de modèles de CAO (conception assistée par ordinateur). Il traduit les conceptions en instructions lisibles par machine. Le système de FAO simule également les meilleures trajectoires d'outils. Cela minimise les erreurs et améliore la précision. Une fois programmée, la machine CNC suit le code G. Elle exécute des mouvements et des opérations précis. Cela garantit qu'elle obtient le résultat souhaité avec précision.
Fabrication assistée par ordinateur
- Installation d'une machine CNC
Une machine CNC contrôle les outils de coupe. Elle garantit la production de produits de haute qualité. Le réglage de précision d'une machine CNC nécessite le réglage de l'outil et le maintien de la pièce. L'opérateur place l'outil dans la pince et la pièce sur le banc de la machine ou le mandrin. La machine peut également fournir un changement automatique d'outil (ATC). Pour une précision optimale, utilisez les bons outils (fraises, fraises à surfacer, forets, etc.) et vérifiez le bon placement de tous les raccords et matrices. Assurez-vous également que le travail est solide et que l'outil est maintenu. Des outils d'usinage incorrects ou mal alignés peuvent entraîner des problèmes de qualité majeurs dans les articles fabriqués avec précision.
- Pièce de processus d'usinage
Démarrez le programme CNC à l'aide du bouton situé sur le panneau de commande de la machine. La machine traite les instructions de fonctionnement en se connectant au système de contrôle. L'opérateur CNC ajuste manuellement les opérateurs tels que la vitesse de broche, la profondeur et la vitesse d'avance selon les besoins.
La machine fonctionne de manière autonome une fois le logiciel démarré. La machine exécute ensuite les instructions pour usiner la pièce. Le test des réglages fins pendant le processus permet de développer des produits d'usinage de précision. L'usinage se poursuit jusqu'à ce que le programme soit terminé ou qu'une exception se produise. Si la machine doit être arrêtée, les opérateurs peuvent l'arrêter, tandis que des facteurs externes, comme des coupures de courant, peuvent également avoir un impact sur le processus.
- Post-production:
La dernière et cruciale phase de l'usinage de précision CNC. Les pièces usinées avec précision CNC peuvent présenter des marques d'outils, des bavures ou des éclats, ce qui influence les dimensions et l'esthétique. Le meulage et l'ébavurage éliminent les petits matériaux selon des spécifications précises. Le sablage, la galvanoplastie et le polissage améliorent la qualité de surface et l'esthétique. Les tiges hydrauliques et les composants rotatifs doivent être polis pour fonctionner et fonctionner.
Axe d'usinage CNC
Méthodes d'usinage de précision CNC
L'usinage de précision CNC utilise différentes techniques pour fabriquer des pièces. Il permet d'obtenir une précision et une cohérence élevées pour de nombreuses applications. L'efficacité et la précision sont garanties par la personnalisation de chaque procédure en fonction des besoins individuels. Voici les principales méthodes utilisées :
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TOURNAGE CNC
Tournage CNC
Le tournage CNC est le processus de façonnage d'une pièce dans une certaine forme en la faisant tourner sur un tour à l'aide d'un outil de coupe. Le tournage CNC utilise souvent des tours. Ils font tourner la pièce sur une broche à grande vitesse. Un foret central ou un outil similaire peut couper le composant. Il peut être coupé à la fois longitudinalement et radialement en le faisant tourner.
Les tours CNC sont plus efficaces que les fraiseuses CNC pour fabriquer de nombreuses pièces identiques. Ils ont des coûts inférieurs et des délais de production plus rapides.
Malheureusement, les tours CNC ne peuvent fabriquer que des composants de forme cylindrique, comme des vis, des rondelles ou des raccords. C'est leur plus gros inconvénient. Dans ce contexte, d'autres procédures peuvent inclure l'usinage CNC. Cela ajouterait des caractéristiques uniques au composant en question. La géométrie nécessaire peut également être fabriquée en une seule passe à l'aide de centres de tournage-fraisage CNC à 5 axes.
Usinage CNC 3 axes
L'usinage CNC avec trois axes de mouvement (X, Y et Z) est la méthode la plus utilisée pour le tournage et le fraisage. Ces machines déplacent l'outil de coupe le long de trois axes linéaires. Elles le font par rapport à la pièce. Il peut se déplacer horizontalement, verticalement, vers l'avant/vers l'arrière et vers le haut/vers le bas.
Dans le fraisage CNC, la pièce est fixée au bâti de la machine. Des forets ou des dispositifs de coupe à grande vitesse retirent la matière de la pièce. Une broche qui se déplace sur trois lignes droites porte ces outils. Cette technologie vous permet de fabriquer des moules, des plaques et des boîtiers très précis. Vous pouvez également fabriquer des articles moyennement complexes.
Fraiseuses CNC 3 axes Les fraiseuses CNC sont appréciées pour leur efficacité dans la production de formes simples. Elles nécessitent également moins de programmation et sont faciles à utiliser. Cela réduit les coûts d'usinage initiaux. L'accès limité de l'outil à la pièce limite le fraisage CNC 3 axes par rapport au 5 axes. En raison des axes restreints de l'outil, certains emplacements de la pièce sont difficiles à atteindre. Lorsque la pièce doit être tournée plusieurs fois, les coûts de main-d'œuvre et d'usinage augmentent.
Usinage CNC 5 axes
L'usinage CNC à cinq axes vous offre plus de liberté que jamais. Vous pouvez vous déplacer le long des axes X, Y et Z et faire pivoter deux autres. Usinage CNC 5 axes dispose de nombreuses configurations. Elles comprennent des centres de tournage-fraisage avec outillage motorisé, un fraisage continu et un fraisage. Ces configurations offrent une flexibilité aux opérations de fraisage et de tournage. Un centre de fraisage CNC à 5 axes peut tourner autour de la tête d'outil, du banc de la machine ou des deux. De plus, le banc et la tête peuvent se déplacer dans trois directions.
Les machines sont coûteuses. Elles effectuent plusieurs tâches qui nécessitent des outils spéciaux et du personnel qualifié. Cependant, l'impression 3D est plus adaptée pour améliorer les topologies de composants complexes ou métalliques.
Usinage CNC 5 axes
Les systèmes indexés à 5 axes sont plus rapides et plus précis pour les formes complexes que les fraiseuses CNC à 3 axes. Bien qu'ils ne permettent pas la découpe de formes libres, l'usinage CNC continu à 5 axes est plus polyvalent. Cette technique est essentielle pour la production de pièces complexes dans les domaines de l'aérospatiale et de l'équipement médical. Elle fonctionne avec des géométries et des angles compliqués.
Les fraiseuses CNC de niveau 5 peuvent toujours déplacer leurs outils de coupe le long des axes de rotation de la pièce dans les trois directions linéaires.
Alésage CNC
L'alésage CNC agrandit avec précision les trous pré-percés. Il garantit des diamètres corrects et des finitions parfaites. Pour une découpe très précise, les fraiseuses CNC sont idéales. La création d'un trou plus grand que la taille spécifiée est le seul but de l'alésage CNC. Vous pouvez utiliser un couteau fixé contre une pièce en mouvement. Ou vous pouvez alimenter la pièce contre une fraise rotative et fixe. Alésage de précision Le travail peut également être effectué sous n'importe quel angle, pas seulement horizontalement ou verticalement. Une finition de surface supérieure est obtenue en réduisant les vitesses d'avance et en travaillant à un rythme plus lent pour éliminer les bavardages et le bruit.
Cette technique est essentielle pour produire des caractéristiques internes. Elle est essentielle lors de la conception de blocs moteurs, de systèmes hydrauliques ou d'autres pièces critiques.
Alésage CNC
Applications de l'usinage de précision CNC
De nombreux secteurs font appel à l'usinage de précision CNC, tels que :
- L'industrie aérospatiale a besoin d'usinage de précision. Il est essentiel pour fabriquer des pièces utilisées dans les avions et les engins spatiaux.
- L'usinage CNC permet de fabriquer des dispositifs médicaux, comme des instruments chirurgicaux et des implants. Ils doivent être précis et fiables.
- Automobile : les composants du moteur, les pièces du châssis et les engrenages sont essentiels au fonctionnement et à la sécurité d'un véhicule.
- Les équipements de défense, comme les armes et les véhicules, utilisent des pièces CNC à haute tolérance.
L'importance des fabricants de pièces d'usinage de précision CNC
Les machines CNC modernes sont complexes robotique d'usinage. Ils peuvent améliorer la précision et l'efficacité de la production industrielle. Ils utilisent divers outils pour effectuer de nombreuses tâches selon plusieurs axes. Un fabricant de pièces de précision est une entreprise qui fabrique des pièces très précises. Il utilise des processus d'usinage avancés. Ces producteurs se concentrent souvent sur un composant spécifique. Ils investissent dans des équipements CNC de pointe pour les secteurs de l'automobile, de la médecine et de l'industrie.
En matière d'usinage de précision, les fabricants doivent répondre aux exigences précises des clients. Pour ce faire, ils appliquent des normes de contrôle de qualité strictes. Un fabricant fiable garantit la qualité de toutes les pièces. Cela s'applique aux avions complexes et aux composants mécaniques simples.
Pièces d'usinage de précision CNC pour l'automobile
Pensée finale
L'usinage de précision CNC est essentiel pour la fabrication de pièces de haute précision. De nombreux secteurs ont besoin de ces pièces. Un fabricant de pièces de précision est essentiel. Ils doivent produire des produits d'usinage de précision selon les normes les plus élevées. En utilisant la robotique d'usinage, le perçage de précision et services d'usinage CNC de précision permettra d'élargir les capacités d'usinage CNC. Cela permettra d'obtenir des composants d'usinage de meilleure précision fabriqués avec une technologie de pointe.
Pour rester compétitive dans le secteur manufacturier, une entreprise doit recourir à l'usinage de précision CNC. Cela garantit des produits d'usinage de précision de haute qualité, une production rapide et des coûts réduits.
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