Tout ce que vous devez savoir sur l'usinage CNC de grande taille

Grand usinage CNC

Usinage de grandes pièces La fabrication de composants pose des défis par rapport aux techniques traditionnelles. Ces composants exigent des dimensions, un poids et une complexité importants, dépassant les capacités des machines conventionnelles. 

Cependant, ce problème est résolu avec l’utilisation de grandes Usinage CNCCes machines permettent de produire des pièces surdimensionnées avec précision. Les industries minière, agricole, de la construction, pétrolière et gazière font appel à ces machines de grande taille pour la fabrication de composants robustes et exigeants en précision.

Les grandes machines d'usinage CNC peuvent usiner des pièces pesant jusqu'à 30 à 50 tonnes et ont des diamètres extra-larges. Les ingénieurs peuvent également effectuer des tests et des essais avec le prototypage rapide processus visant à réduire les déchets de matériaux et les coûts de production ultérieurs.

L'usinage à grande échelle ne doit pas être mal compris en se basant uniquement sur sa gamme de dimensions. Il est essentiel de mettre l'accent sur les pièces concernées, la complexité de la conception, la configuration de la machine et les exigences de tolérance.

Ce guide expliquera tout sur l'usinage CNC de grande taille, ses applications, les considérations de conception et comment planifier un usinage efficace de grandes pièces.

Qu’est-ce que le grand usinage CNC ?

Grande machine CNC

Grande usinage de précision Permet de fabriquer des composants plus grands et d'obtenir des tolérances strictes. Ces machines peuvent traiter des pièces de quelques centimètres à plusieurs mètres. Les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de la construction et de la machinerie lourde utilisent ces machines pour créer des pièces impossibles à fabriquer avec les techniques conventionnelles.

Le procédé est soustractif, la découpe du matériau à partir du bloc étant contrôlée par ordinateur. Les grandes pièces nécessitent une planification minutieuse de chaque découpe, ainsi que des opérations CNC à petite échelle. L'outil utilisé, le réglage de la machine et la manipulation de la pièce sont essentiels pour éliminer les erreurs qui pourraient s'avérer coûteuses en termes de matériau et de temps.

Les grandes machines CNC permettent de produire des formes complexes et des détails complexes, jusqu'à des dimensions gigantesques. Pré-simulation : les simulations de pré-production facilitent la détection d'éventuels problèmes, la définition des trajectoires de coupe et la réduction des déchets. Une configuration correcte permet d'obtenir des tolérances strictes et des finitions de qualité, garantissant ainsi que chaque pièce réponde parfaitement aux exigences de sa fonctionnalité. (Voir également: Fabrication Additive)

Spécifications des machines CNC pour gros composants

Grande pièce usinée CNC

L'usinage de grandes pièces fait appel à de grandes machines spécialisées, capables de traiter des pièces surdimensionnées. Ces machines offrent des capacités uniques selon la taille, la forme et le matériau. Centres d'usinage horizontaux et verticaux, tours CNC et fraiseuses à portique sont utilisés pour les opérations de tournage, de fraisage, de perçage et d'alésage.

Un choix judicieux de la machine est essentiel. En général, les pièces longues et lourdes et les opérations à couple élevé peuvent être réalisées avec :

• Centres d'usinage horizontaux (HMC)

Pour le fraisage et la finition des détails de surface, le meilleur choix est :

• Centres d'usinage verticaux (VMC)

Lorsque vous avez besoin de composants cylindriques, il est nécessaire de procéder au tournage, au filetage et au contournage. Ensuite, 

• Le tour CNC est un choix optimal

Pour les plus grandes pièces enveloppées de travail qui subissent des procédures de traitement supplémentaires, telles que le soudage, le chauffage et l'assemblage.

• Les moulins à portique sont idéaux.

Grâce à une sélection rigoureuse des machines, au réglage des outils et à une planification minutieuse, des résultats de qualité et des performances répétées sont assurés dans la production de gros composants. (En savoir plus sur Fraiseuse contre. Tour)

Le tableau ci-dessous résume les principales spécifications et capacités des machines de grandes pièces typiques utilisées dans l'industrie :

Le grand processus d'usinage CNC

L'usinage de grandes pièces nécessite une procédure bien organisée. Plusieurs étapes cruciales sont réalisées pour valider la précision et l'efficacité. Ces étapes aident les ingénieurs et les opérateurs à gérer l'usinage de grandes pièces. Voici une description détaillée de chaque étape.

La CAO dans la résolution de problèmes

Le processus initial consiste à élaborer un modèle complet de la pièce à l'aide d'un logiciel de CAO. Ce modèle peut être 3D ou 2D, selon la complexité du composant. La conception met l'accent sur les mesures nécessaires.

• Threads
• Tolérances
• Lignes de référence 

Un modèle CAO conçu dirige l'opérateur et prépare la pièce à être usinée avec précision.

Conversion de conceptions CAO en codes compatibles CNC

Les machines CNC ne peuvent pas lire directement les fichiers CAO. Ces fichiers sont convertis en logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) pour générer les parcours d'outils et le code G, afin de créer des instructions sur les séquences de coupes à exécuter et les mouvements de la machine. Ce logiciel définit également des paramètres tels que la vitesse d'avance et le nombre de tours de broche. 

Préparation de l'outillage et des pièces

Une fois le code prêt, l'étape suivante consiste à choisir le matériau et la machine appropriés. Cela implique de déterminer la machine CNC et les outils appropriés, ainsi que de configurer les opérations en fonction des exigences de la pièce. Le choix de la machine varie selon le type de pièce. 

• Taille
• Complexité des pièces/composants
• Caractéristiques des matériaux

Un positionnement correct de la pièce et un serrage approprié sont essentiels pour éviter les erreurs d'usinage.

Génération automatisée de pièces

La dernière étape consiste à lancer l'usinage. Les ingénieurs évaluent l'ensemble du processus et s'assurent que tous les outils sont correctement installés et que la pièce est solidement fixée. Une fois tout en place, le programme est exécuté sur la machine. Celle-ci façonne la pièce selon le plan CAO, et la pièce finale conserve une grande précision et est ainsi finalisée.

Conseils utiles pour l'usinage de grandes pièces

L'usinage de composants surdimensionnés doit être planifié et les détails doivent être pris en compte. Ces pièces présentent souvent des difficultés que l'on ne rencontre pas sur une pièce de taille standard. Plus tôt ces problèmes sont corrigés, moins de pertes de temps, moins d'erreurs sont possibles et meilleur est le résultat attendu.

Planification de configurations multiples

Les pièces de grandes dimensions nécessitent souvent plusieurs réglages d'usinage. Ces différents réglages permettent d'accéder à différentes zones de la pièce et de produire certaines caractéristiques. Il est essentiel de maintenir un alignement uniforme à chaque réglage afin que les caractéristiques des différentes étapes s'ajustent comme prévu. Un alignement incorrect peut entraîner des imprécisions, un gaspillage de matière et des efforts supplémentaires.

Contrôle de la taille et du poids

Le poids et la taille d'une pièce peuvent limiter les possibilités d'usinage. Si elle est surdimensionnée, la pièce doit être découpée en plusieurs parties pour s'adapter aux dimensions de la machine. Les limites de poids, comme les fixations nécessaires pour la maintenir en place, sont également importantes. Il est également possible que des pièces hautes ou lourdes ne puissent pas passer en toute sécurité sous la machine, rendant ainsi la conception inutilisable.

Disponibilité des outils

L'usinage de grandes pièces se caractérise généralement par un manque d'outils spécialisés. La plupart des machines et des outils standards sont plus adaptés aux petites pièces. Même avec les grandes machines CNC, certaines opérations nécessitent des compétences humaines. Cela peut ralentir la production et augmenter les coûts de main-d'œuvre.

Maintien de la précision

L'obtention d'une haute précision pose des défis lors de l'usinage de grandes pièces et de configurations multiples. Les opérateurs doivent compenser la dilatation thermique et surveiller attentivement les paramètres de coupe pour garantir la qualité de la pièce.

Considérations relatives à la phase de conception

Il est facile d'usiner et d'assembler de grandes pièces en pièces plus petites. Des sections modulaires peuvent être produites dans de nombreuses dimensions et contraintes de poids, si le client le permet. Il est également essentiel de choisir le bon type de machine. Certaines opérations de tournage étaient traditionnellement réalisées sur une fraiseuse 4 axes, offrant de nouvelles possibilités et un accès plus facile à certaines formes complexes.

Un logiciel de CAO avancé permet de planifier la machine et les réglages les plus adaptés à chaque tâche. Il optimise le processus, minimise les erreurs et produit une pièce de haute qualité.

Applications du grand usinage CNC

Avantages du grand usinage CNC

Les grandes industries de services d'usinage CNC qui dépendent de pièces robustes et de haute précision. Par exemple, elle dessert les meilleurs secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de l'énergie et de l'électronique.

Automobile

Bague métallique à bride usinée CNC

L'usinage CNC de grandes pièces est utilisé pour les pièces automobiles telles que les moteurs, les arbres, les culasses et les boîtes de vitesses. Ce procédé garantit une qualité uniforme et respecte des tolérances quasi-étroites pour toutes les pièces.

Industrie aerospatiale

Le pièces aérospatiales Les avions exigent une précision élevée pour des performances optimales et une sécurité de vol optimale. L'usinage CNC de grande taille permet de fabriquer des pièces de fuselage, des longerons d'aile et des trains d'atterrissage. Il favorise également la fabrication de composants de remplacement et de mises à niveau.

Production d'électricité et énergie

Rotor de turbine à gaz en atelier

Dans les turbines, les moteurs et les composants de machines de production d'énergie, les machines CNC garantissent la rigidité des pièces pour résister aux contraintes opérationnelles sans variation dimensionnelle.

Exploitation minière

Les machines minières dépendent fortement de pièces robustes et résistantes. De grandes machines CNC fabriquent des crémaillères, des bras de télémétrie et des boîtes de vitesses. Ces composants doivent résister à un fonctionnement continu et à des conditions difficiles.

PETROLE ET GAZ

Les équipements pétroliers et gaziers sont généralement soumis à de fortes pressions. L'usinage CNC de grande taille permet de fabriquer des pièces de plateformes, des pompes de fracturation et des bielles. 

Types de machines CNC pour l'usinage de grandes pièces

L'usinage de grandes pièces nécessite des machines robustes, précises et stables. Différents types de machines CNC présentent des avantages spécifiques selon la taille, la forme et le matériau de la pièce. Le choix de la machine appropriée est déterminant pour la précision, l'efficacité et la sécurité.

Centres d'usinage horizontaux

Illustration d'un centre d'usinage horizontal

Les pièces lourdes des carters de turbine et des structures peuvent être usinées sur leurs grands bancs, généralement de plus de 15 mètres carrés. Leurs broches à couple élevé et leur conception multiaxes les rendent parfaitement adaptées au fraisage, à l'alésage et au perçage de géométries plus complexes.

Ces machines sont très appréciées dans les applications aéronautiques et industrielles en raison de leur précision et de leur capacité à manipuler des pièces volumineuses et complexes. Elles sont conçues pour se stabiliser même sous des forces de coupe importantes.

Centres d'usinage verticaux pour grandes pièces

Centre d'usinage vertical

Les centres d'usinage verticaux sont positionnés verticalement et se déplacent sur plusieurs axes. Ils sont parfaits pour le fraisage, le perçage et la finition de pièces aux formes complexes. Leur surface de banc peut atteindre six mètres carrés et ils sont associés à des broches à grande vitesse pour un état de surface optimal.

Ces outils sont fréquemment utilisés dans les secteurs de l'aéronautique et de l'automobile. Ils respectent des tolérances strictes, même sur des pièces de grandes dimensions, et peuvent être utilisés sur des pièces aux géométries complexes sans compromettre la précision.

Tours CNC

Mandrin de tour CNC

Les tours CNC font tourner la pièce, tandis qu'un outil de coupe enlève une partie de la matière. Les tours de grande taille actuels sont dotés de fonctions multiaxes et d'outils motorisés et peuvent usiner des pièces de plusieurs mètres de longueur ou de largeur.

Ils sont particulièrement adaptés aux objets cylindriques, par exemple arbres, rouleaux et axes dans les transports, le pétrole et le gaz et les mécanismes lourds. Les grands tours CNC peuvent usiner des matériaux tels que la fonte et l'acier inoxydable, qui se dilatent sous l'effet de la chaleur. Ils prennent également en charge les filetages, les surfaces frontales et les surfaces de finition.

Broyeurs à portique

Moulin à portique

Les fraiseuses à portique offrent une structure rigide permettant de supporter des pièces volumineuses et lourdes. Leur surface de travail peut atteindre 20 mètres carrés, ce qui permet d'usiner plusieurs tonnes de pièces.

Ces machines, notamment pour l'exploitation minière et les grandes pièces industrielles, sont utilisées pour le fraisage et la fabrication lourds. Leurs grandes courses et leurs caractéristiques multi-axes assurent la précision sur les grandes pièces et la rigidité de la coupe.

Matériaux d'usinage Utilisé dans l'usinage CNC de grande taille

L'usinage CNC de grande taille peut traiter de nombreux matériaux différents. Le choix dépend des exigences de résistance de la pièce, de son poids et de l'environnement dans lequel elle sera utilisée. L'utilisation du bon matériau garantit la fiabilité du composant.

Capacités d'usinage CNC de grandes pièces de Prolean

Prolean Tech utilise des machines CNC pour produire des pièces de grandes dimensions avec précision et efficacité. Des pièces surdimensionnées aux tolérances exigeantes et aux finitions soignées peuvent être usinées grâce à nos fraiseuses horizontales et verticales, nos tours et nos machines multiaxes.

Nous proposons également des services auxiliaires tels que l'assemblage, le traitement thermique, le soudage, la trempe et l'usinage. Vous pouvez ainsi regrouper tous les services au même endroit, réduisant ainsi les délais et simplifiant vos processus de projet.

Contactez Prolean si vous avez besoin Services d'usinage CNC Pour les pièces et composants de grandes dimensions. Notre équipe est toujours disponible et s'engage à garantir précision, fiabilité et respect des délais de livraison. Nous vous garantissons des composants de qualité standard, conformes à vos spécifications de conception et offrant les performances attendues.