Qu’est-ce que l’usinage CNC ?

Jun 19, 2023

Une machine à commande numérique par ordinateur (CNC) est un outil d'usinage qui forme un matériau de base à une forme souhaitée qui répondra aux directives de fabrication et aux exigences des composants. Les machines CNC utilisent un logiciel préprogrammé pour contrôler les mouvements de machines complexes, notamment les meuleuses, les tours, les fraiseuses et autres outils de coupe utilisés pour enlever de la matière.

Ces techniques de fabrication assistées par ordinateur peuvent effectuer un large éventail de tâches d'usinage CNC complexes et précises pour créer des produits manufacturés et des pièces spécialement conçues pour les industries de l'automobile, de la défense et de l'aérospatiale.

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Bien que l’impression 3D et d’autres procédés de fabrication additive occupent une place centrale dans la production de composants fabriqués à partir de matériaux souples au XXIe siècle, la plupart des objets du quotidien sont toujours le résultat de techniques d’usinage soustractif hautement automatisées.

Les bouteilles d'eau en plastique sont produites à partir de moules à l'aide de la technique d'enfonçage CNC, et les composants individuels du système d'entraînement de chaque voiture en circulation sont fraisés à des dimensions précises pour permettre à tous les engrenages mobiles de s'emboîter parfaitement pour des performances mécaniques optimales.

"Il y a de fortes chances que presque tout ce que vous touchez dans votre vie quotidienne ait été touché à un moment donné par une machine-outil", explique Tony Schmitz, professeur d'ingénierie à l'Université du Tennessee à Knoxville. "Si vous avez déjà voyagé dans un avion – un Boeing 747, par exemple – plus d'un million de composants distincts ont été usinés puis assemblés pour faire décoller cet avion."

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Les machines-outils CNC sont aussi polyvalentes et dynamiques que la multitude d’articles qu’elles créent. Cependant, la plupart des machines CNC fonctionnent dans deux cadres : un système en boucle ouverte ou en boucle fermée.

Dans les systèmes CNC en boucle ouverte, l'opérateur développera la commande numérique par ordinateur pour la tâche à accomplir et générera le code G ou le fichier de travail à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). L'ordinateur transmet ensuite les étapes appropriées au contrôleur et à ses servomoteurs connectés.

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Ces moteurs manipulent les outils de coupe, comme les tours ou les meuleuses, le long d'au moins deux axes (X et Y), bien que les machines CNC haut de gamme puissent augmenter la polyvalence et la précision en déplaçant les fraiseuses CNC et autres accessoires autour de plusieurs axes supplémentaires.

Les systèmes CNC en boucle fermée fournissent des données de retour au moniteur pour résoudre les incohérences pendant que les machines CNC se déplacent autour du matériau. Cette communication moteur-moniteur permet aux systèmes en boucle fermée de modifier en temps réel la vitesse, la position et l'avance des tours et autres machines-outils CNC.

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Voici quelques-unes des applications industrielles les plus courantes des machines CNC :

Les machines CNC sont d'excellents outils pour les projets qui nécessitent une vitesse de coupe précise et efficace et elles peuvent s'adapter à deux des techniques de coupe les plus avancées : l'électroérosion à platine (machine à décharge électrique) et l'électroérosion à fil.

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Un EDM à plomb utilise une érosion thermique résultant de l'interaction entre deux électrodes - l'une fixée à l'outil sous forme de cuivre ou de graphite. L’autre est le fluide diélectrique dans lequel baigne le matériau. Étonnamment, l’outil et la pièce n’entrent jamais en contact direct pendant la production. L'électroérosion à fil fonctionne de la même manière, sauf qu'elle utilise des fils-électrodes comme outils de coupe précis.

Ce processus de perforation précis utilise un outil de coupe rotatif, généralement des forets ou des jets d'eau à grande vitesse, pour produire des trous ronds dans une pièce fixe. Ces trous accueillent souvent des vis et des boulons d'assemblage.

Les machines CNC sont souvent équipées de meules abrasives qui produisent des finitions de surface presque impeccables. Cette technique de meulage soustractif dépasse largement la précision de tout processus de fabrication additive et peut réduire les imperfections à des tolérances aussi petites que 1/10ème de la largeur d'un cheveu humain.

Une fraiseuse CNC, similaire aux fraiseuses de base et autres fraiseuses manuelles, utilise des tours, des jets d'eau ou des outils de tournage pour retirer de la matière d'une pièce fixe. Les fraiseuses CNC peuvent se déplacer sur plusieurs axes, permettant aux opérateurs d'effectuer des tâches de fraisage horizontal, vertical, angulaire et de surfaçage avec une précision absolue. Ces capacités multi-angles augmentent l'efficacité du processus de fabrication de pièces complexes en bois, en métal et en plastique, puisque le machiniste peut ajuster et sécuriser à nouveau le matériau en stock moins de fois.