Introduction
L'usinage CNC est largement utilisé dans le secteur manufacturier, même pour des procédés qui nécessitaient auparavant la présence d'ingénieurs pour piloter des défonceuses, des machines à profiler, des fraiseuses verticales et des tours parallèles. Les nombreux avantages des machines CNC ont conduit au remplacement complet de certains équipements nécessitant un opérateur. Des fabricants de tous types et de nombreux secteurs privilégient les avantages de l'usinage CNC pour leurs applications de fabrication et de production. Sa capacité de production, à la fois efficace, rapide et précise, le rend idéal pour la production en grande série d'objets qui seraient généralement fabriqués avec une défonceuse, une rectifieuse, un tour parallèle, une fraiseuse verticale ou une machine à profiler.
Par rapport à la méthode traditionnelle, la commande numérique par ordinateur présente différents avantages financiers et de production. Un technicien qualifié est requis pour chaque machine lorsque le tournage manuel est utilisé. Cependant, avec l'usinage CNC, une personne qualifiée peut gérer plusieurs machines. Une grande variété de composants métalliques et plastiques sont créés par usinage CNC et sont utilisés dans les entreprises et dans l’environnement au sens large. De nombreuses entreprises nécessitent une découpe précise, fiable et sophistiquée.
Les mécaniciens de l'US Air Force ont créé les premières machines CNC dans les années 1940. La technologie du papier perforé, qui alimentait les premières machines, a donné naissance aux logiciels numériques que nous utilisons aujourd'hui. En raison de sa capacité à fournir des résultats incroyablement précis en quantités énormes dans une variété d'applications, l'usinage CNC a rapidement gagné en popularité. La composante informatisée de l’usinage CNC produit des résultats précis et fiables.
Qu'est-ce que le Usinage CNC ?
Les fabricants utilisent généralement l’usinage à commande numérique par ordinateur pour créer des pièces, des biens et des objets usinés. Ces processus sont réalisés par des machines CNC. Une machine CNC est une machine qui contrôle des machines-outils telles que des tours, des routeurs, des meuleuses ou des fraiseuses à l'aide d'une commande numérique par ordinateur. Les machines à commande numérique par ordinateur (CNC) sont contrôlées par un logiciel spécial adapté à leurs besoins et programmées avec G-Code, un langage machine CNC particulier qui permet un contrôle précis d'attributs tels que l'avance, la position et la vitesse. Ce logiciel est ce qui distingue les machines CNC des PC standards.
L'usinage automatisé est opéré par un logiciel spécialisé. Le langage G-code, qui permet, entre autres, un contrôle précis de la coordination, de l'avance, de l'emplacement et de la vitesse, a été personnalisé par le programme. La machine qui héberge le logiciel infusé de code G a une apparence de bureau sophistiquée. Sur la console informatique, un programmeur peut diriger les opérations de la machine qui nécessiteraient de nombreux opérateurs sur les tours, les meuleuses, les toupies, les fraiseuses et les façonneuses. La technique d'usinage informatisée et automatisée peut réaliser efficacement des portées, des prises et d'autres tâches avec lesquelles les machines conventionnelles et les opérateurs humains ont normalement du mal.
Qu’est-ce que l’usinage conventionnel ?
Une procédure d’enlèvement de métal est l’usinage. Il s’agit d’un processus soustractif puisqu’il élimine une matière et réduit l’encombrement de la matière. Un autre nom pour la méthode d'usinage classique est l'usinage conventionnel. C’est la technique fondamentale utilisée dans le processus d’enlèvement du métal qui permet de réduire l’encombrement du métal et d’éliminer une substance. Les techniques d'usinage traditionnelles sont connues pour produire des produits de mauvaise qualité en raison du renforcement abrasif et de la structure inhomogène. Ainsi, par rapport aux techniques d’usinage conventionnelles, l’usinage laser présente certains avantages.
Un processus d'usinage conventionnel consiste à réaliser l'usinage de manière traditionnelle, c'est-à-dire sans l'aide de techniques avancées. C'est pourquoi cette technique d'usinage est parfois qualifiée d'usinage classique. Dans cette méthode d'usinage, des outils de coupe à pointe acérée sont utilisés, comme l'outil conique du tour pour le chanfreinage. L'usure de l'outil est aggravée car le matériau de l'outil de coupe est plus durable que les pièces à usiner et parce qu'il entre en contact direct avec la pièce à usiner. L'outil de coupe est utilisé contre une pièce à usiner en rotation ou stationnaire pour enlever de la matière.
Avantages de Usinage CNC
Il n'est pas surprenant que de nombreuses entreprises de fabrication soient récemment passées de l'usinage conventionnel à l'usinage CNC. Leurs tolérances doivent être strictes à +/- 0005, car de nombreuses industries telles que l'automobile, l'intelligence artificielle, les soins médicaux, l'armée et l'aérospatiale nécessitent toutes des pièces de précision, ce qui est difficile à réaliser avec l'usinage conventionnel. Examinons maintenant les avantages de l'usinage CNC par rapport à l'usinage conventionnel.
· Réduction des coûts de main d'œuvre - recours à un seul machiniste qualifié pour plusieurs machines
Pour l’usinage conventionnel, chaque machine nécessite un technicien engagé, compétent, expérimenté et connaissant bien la machine en question. Au contraire, mis à part la configuration initiale et l’alimentation des données, l’usinage CNC est largement contrôlé par logiciel et nécessite très peu d’implication humaine. De plus, l’usinage CNC nécessite une formation moins spécialisée, ce qui réduit encore plus les coûts de main-d’œuvre. La probabilité d’erreur humaine et de compromission de la sécurité au travail est considérablement réduite lorsque les ordinateurs jouent un rôle important.
· La plus haute qualité; grande quantité
L'usinage conventionnel est généralement utilisé pour les applications à faible volume et en petites quantités, car il implique un travail manuel. Cependant, qu’elles soient nécessaires pour créer quelques dizaines de composants métalliques usinés ou des milliers, les machines CNC sont conçues pour garantir une précision optimale.
De plus, l’usinage CNC utilise des logiciels sophistiqués qui peuvent être souvent mis à jour conformément aux normes, ce qui permet de produire facilement des composants extrêmement complexes.
· Mtoujours meilleur pour la réplication de pièces que l'usinage conventionnel.
Les machines CNC, conçues pour réguler la vitesse et le placement avec précision, peuvent fabriquer des milliers de composants exactement identiques en peu de temps, un exploit qui n'est pas réalisable avec un usinage manuel ou conventionnel. Sans sacrifier la qualité de la pièce usinée, les machines peuvent être programmées pour répéter la même coupe ou finition. A l’inverse, l’usinage conventionnel nécessite un opérateur compétent pour positionner manuellement l’outil à chaque étape du processus d’usinage, ce qui demanderait sans doute beaucoup de temps et de patience. Il faut s'attendre à des variations même avec un tel dévouement.
· Pas besoin de prototypes
Pour cartographier la viabilité des conceptions et les simuler, des prototypes sont nécessaires. Chaque usine esquissait des prototypes utilisables, les testait, puis travaillait sur la procédure d'usinage avant la CNC. L’ensemble de ce processus prenait généralement plusieurs jours, voire plusieurs mois, pour être exécuté manuellement. Avec l'avènement des machines CNC, la programmation logicielle est devenue possible, vous permettant de saisir votre conception et d'évaluer visuellement si vous pouviez l'utiliser dans des situations pratiques. Il en résulte des délais de fabrication réduits, aucun coût supplémentaire pour le développement de prototypes et des coûts de main-d'œuvre les plus bas possibles.
· Qualité de finition et précision supérieures
Le type de contrôleur utilisé affecte la précision des systèmes CNC. Une meilleure précision peut être obtenue si un contrôleur doté d'un système de positionnement plus précis est utilisé. Le niveau de précision de l'usinage conventionnel dépend de la capacité de l'opérateur à contrôler la machine.
Pour obtenir une finition de surface lisse, la pièce doit subir des procédures de finition telles que le meulage et le polissage une fois l'usinage terminé. L’usinage conventionnel est aussi précis que la personne qui contrôle les mouvements de la main.
Puisqu’aucune intervention manuelle d’un opérateur n’est requise avec les systèmes CNC, le produit final sera toujours plus précis. Lorsqu'un système de positionnement plus précis est utilisé pour le contrôleur, une meilleure précision peut être obtenue, ce qui est un facteur qui a un impact sur la précision de l'usinage CNC.
· Plus sûr pour le travailleur
Derrière une structure de protection, l'opérateur de la machine CNC est protégé de tout composant pointu. A travers la vitre, l'opérateur peut observer ce qui se passe dans la machine-outil. L'opérateur n'a pas nécessairement besoin de s'approcher de la broche ou de la fraiseuse. L'utilisateur n'est pas obligé de s'approcher des liquides de refroidissement. Selon la substance, certains liquides peuvent être nocifs pour la peau humaine.
· Économiser le coût du travail
Les machines-outils traditionnelles obligeaient l'utilisateur à déplacer chaque composant avec le plus grand soin. Chaque salarié était ainsi limité à l'utilisation d'une seule machine-outil. Cela a été modifié par la CNC, et désormais la plupart des articles ne nécessitent qu'une seule configuration pour être traités en 30 minutes environ. L'opérateur n'a rien à faire pour que la machine-outil CNC coupe. L'opérateur n'a qu'à rechercher les problèmes de configuration ou de codage pendant que l'outil se déplace automatiquement. L'opérateur dispose ainsi de temps libre entre les tâches, qu'il peut utiliser pour utiliser des outils supplémentaires. Vous pouvez économiser les coûts associés à l’embauche de travailleurs supplémentaires pour faire fonctionner les machines en utilisant un seul opérateur et plusieurs machines-outils.
· Une finition de meilleure qualité est obtenue en utilisant des liquides de refroidissement à base d'eau ou d'huile.
En raison des vibrations présentes lors de la découpe, l'utilisation de techniques d'usinage non basées sur la CNC peut entraîner des niveaux de précision inférieurs. En raison de cette vibration, la découpe conventionnelle ne peut pas atteindre le même niveau de précision que l’usinage CNC.
La découpe conventionnelle peut entraîner une finition de surface d'une pièce moins qu'idéale, mais l'utilisation de l'usinage CNC, qui ne provoque pas de vibrations et produit une meilleure finition de surface, résout ce problème.
De plus, l'utilisation de la technologie CNC réduit le besoin de procédures auxiliaires telles que le polissage, qui peuvent être coûteuses et longues.
· Coût moindre pour la maintenance
Hormis le changement des outils de coupe à fréquence régulière et un léger nettoyage, les machines CNC n'ont généralement pas besoin de beaucoup d'entretien. Le logiciel basé sur le code G se mettra automatiquement à jour selon les besoins. Il y a une économie de coûts car aucun entretien de routine ne nécessite l’assistance d’un expert.
· Polyvalent
L'usinage CNC peut produire presque tous les composants auxquels vous pouvez penser. Certains modèles sont dotés de fonctionnalités supplémentaires et de modules complémentaires qui accélèrent et simplifient encore le processus de fabrication, comme des écrans tactiles et un changement d'outil automatique.
Une association de menuisiers a interrogé ses participants, parmi lesquels des producteurs de bois architectural et des ébénistes. La majorité d’entre eux ont convenu que la CNC présentait des avantages et des bénéfices pour leur industrie.
· Moins d'erreurs de configuration
Les machines-outils traditionnelles reposent sur la maîtrise des appareils de mesure par l'opérateur. Il existe quelques techniciens qualifiés capables de positionner des pièces avec précision, mais ils sont peu nombreux. C'est pourquoi les systèmes CNC utilisent un palpeur de mesure de coordonnées unique, monté à l'intérieur de la broche. Pour le positionnement, le palpeur entre en contact avec le composant fixe. Afin de minimiser les erreurs de réglage, les points zéro du système de coordonnées sont certifiés.
· Moins stressant
L'usinage manuel présente de nombreux avantages, mais il est toujours sujet à l'erreur humaine. Lorsque vous manquez de personnel, que vous avez du personnel malade ou en vacances et que les opérateurs ne répondent pas aux attentes, cela peut générer des difficultés financières et culturelles. Ces problèmes sont pratiquement éliminés grâce à l'usinage CNC.
· Une grande variété de matériaux à choisir
C’est peut-être l’avantage de l’usinage CNC par rapport à l’usinage conventionnel qui se démarque le plus. Presque tous les matériaux, y compris le métal, l'acier, le bois, la mousse ou le plastique délicat, peuvent être utilisés avec les machines CNC.
· Possibilité de créer des pièces compliquées
Les machines CNC peuvent créer facilement et librement des éléments 3D, 4D et même 5D puisqu'elles peuvent être mises à niveau et reprogrammées à tout moment. Si nécessaire, cela peut faciliter une transition plus douce de la fabrication de pièces simples usinées CNC à la fabrication de pièces complexes. Le logiciel peut également enregistrer des conceptions afin que vous puissiez rapidement revoir vos formes préférées ou d'autres idées.
· Grâce à une géométrie complexe, les pièces CNC peuvent être rendues plus légères et plus résistantes.
Étant donné que l'usinage CNC peut produire des pièces beaucoup plus petites que ce qui serait réalisable sur une machine traditionnelle, des pièces plus légères et plus efficaces peuvent être produites.
· Paramètres de coupe plus élevés
La zone de coupe fermée permet désormais le tournage CNC à grande vitesse. Pendant le traitement, les copeaux volent à une vitesse rapide, puis pulvérisent du liquide de refroidissement à haute pression. Le fonctionnement manuel n'est pas possible à des vitesses de 10,000 XNUMX tr/min ou plus. En raison de la vitesse de coupe élevée, il est impossible de maintenir manuellement une largeur de copeau et une vitesse d'avance constantes pour éviter les vibrations.
En raison de sa précision et de ses nombreux autres avantages, l'usinage CNC a complètement révolutionné un certain nombre d'industries, notamment celles des secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, de la défense et de l'électronique. Cependant, comme toute autre chose, les machines CNC présentent également certains inconvénients, nous allons donc maintenant discuter de certains des inconvénients liés aux techniques d'usinage CNC.
Inconvénients de l'usinage CNC
Le fait que l'usinage CNC ne soit pas le choix le plus abordable peut sembler être un inconvénient au premier abord. Mais cette dépense représente un investissement financier dans les économies futures, la productivité, la fidélisation de la clientèle et une réputation d'excellence et de fiabilité.
Le coût initial de location de services CNC est plus élevé. Cela fonctionne avec succès pour de nombreuses entreprises de nombreux secteurs lorsqu'elles s'appuient sur un fournisseur fiable pour effectuer leurs services d'usinage CNC. Le coût du premier cycle de production sera plus élevé que celui des cycles suivants.
Un autre inconvénient de l’approche CNC que constatent certains machinistes est qu’elle tend à rendre obsolètes les compétences manuelles traditionnelles. Ils apportent avec eux les compétences en mathématiques et en sciences acquises au cours des années d’enseignement pour faire fonctionner manuellement des perceuses, des fraiseuses, des tours et bien plus encore.
Si l’usinage CNC a considérablement élargi les opportunités commerciales dans tous les domaines, il a également entraîné une fabrication moins traditionnelle et certaines pertes d’emplois. La majorité des experts ne sont néanmoins pas d’accord sur le fait que les compétences manuelles vont se démoder. En fait, certains pensent que de petits projets spécialisés contribueront à l’essor de l’usinage conventionnel.
Le Usinage CNC te convenir?
L’une des deux techniques largement utilisées pour produire un prototype à partir d’un fichier numérique est l’usinage CNC, fréquemment utilisé dans le secteur manufacturier ainsi que dans d’autres industries. La création d'une pièce ou d'un produit à l'aide de la technologie d'impression 3D, qui utilise la modélisation par dépôt fondu (FDM), est la méthode alternative pour créer des prototypes. Outre le FDM, la stéréolithographie (SLA), le frittage sélectif au laser (SLS) et la fusion sélective au laser (SLM) sont d'autres techniques d'impression 3D qui pourraient être utilisées.
Vous pourriez être curieux de connaître la technologie d’impression 3D et savoir si elle est supérieure à l’usinage CNC. La réponse est basée sur un certain nombre de variables et soulève les requêtes suivantes :
- Quel genre de produit fabriquez-vous ?
- Quelle est la difficulté de l’objet que vous devez créer ?
- Quels matériaux sont utilisés pour créer le produit ?
- Quel volume est prévu ?
- Quel genre de planning établissez-vous ?
En général, l'impression 3D est utilisée pour créer des prototypes et a une vitesse plus lente que le fraisage CNC. Il est donc inefficace pour créer de grosses sommes.
La technologie FDM construit à partir de zéro, tandis que l'usinage CNC façonne un bloc de matériau en coupant et en perçant des morceaux.
FDM n'a aucune restriction sur l'angle d'axe, mais la CNC n'a aucune restriction sur les types de matériaux avec lesquels elle peut travailler. Les capacités de l’impression 3D sont limitées aux matériaux qui ont été convertis en filaments exploitables, alors que l’usinage CNC peut générer presque n’importe quelle forme.
Même les entreprises d’impression 3D s’accordent sur le fait que les deux technologies coexisteront et se compléteront dans le cadre du processus de fabrication, même si les deux technologies continueront à se développer et à progresser.
Dans la plupart des cas, l’usinage CNC est la meilleure option car il offre une exactitude, une précision et une vitesse supérieures pour de grandes quantités de produits.
L'usinage CNC automatise les opérations de fabrication afin que vous n'ayez pas à vous soucier de la négligence des travailleurs, des congés ou des défauts qui ralentissent vos opérations. Des pièces métalliques et plastiques complexes et multidimensionnelles de différentes tailles et formes peuvent être produites en continu.
Conclusion
L'usinage CNC présente de nombreux avantages par rapport à l'usinage conventionnel. Une plus grande liberté de création, des caractéristiques plus fines et une plus grande précision sont quelques-uns de ces avantages. Il est compréhensible que de plus en plus de fabricants mettent en œuvre cette technique au quotidien compte tenu de ses nombreux avantages. Cependant, un certain nombre de variables, notamment l'ampleur du projet et son coût, ne favorisent pas toujours l'usinage CNC par rapport à l'usinage conventionnel.
