Depuis la révolution industrielle, les entreprises ont cherché des moyens nouveaux et plus efficaces pour augmenter leur production et tirer le meilleur parti de leurs ressources.
À la fin des années 40, John T Parsons a développé la notion de « contrôle numérique » (NC) avec des machines qui perforaient les bandes et ce fut le début de quelque chose qui aurait un impact durable.
La CNC ou « Contrôle numérique par ordinateur » était l'avancée technologique de ce processus, et elle existe depuis 1952, lorsque Richard Kegg (en collaboration avec le MIT) a développé la première fraiseuse CNC (la Cincinnati Milacron Hydrotel - brevetée en 1958 sous le nom de « Appareil à commande motorisée pour le positionnement des machines-outils ») – ce fut la véritable naissance commerciale de la technologie, et elle a parcouru un long chemin depuis lors.
À mesure que les progrès de la technologie informatique, de l'impression 3D et d'autres innovations modifient le paysage technologique, la complexité et les détails de nombreux travaux de découpe et de traitement deviennent de plus en plus complexes, et l'usinage CNC a dû s'adapter pour suivre le rythme, en particulier avec l'avènement de l'informatique. de l’impression 3D (qui est sans doute l’un de ses plus grands concurrents).
La CNC est un code programmable conçu et introduit dans des machines spécifiques et leur permettant d'effectuer des mouvements précis - en prenant un objet virtuel (la conception) et en le transformant en un objet réel (le produit).
Parce que ce code est transformé en « coordonnées cartésiennes », les machines fonctionnent presque comme des robots, offrant un niveau de précision supérieur et une qualité qui sera toujours aussi bonne que sa conception d'origine.
Lorsque nous parlons d'« usinage » CNC, nous parlons de fraisage, de tournage et de perçage – mais dans l'ensemble, le terme usinage couvre un large éventail de technologies mécaniques qui impliquent un contact physique pour enlever de la matière, en utilisant une gamme d'outils pour ce faire. .
Tout l'usinage CNC utilise des machines CNC, mais toutes ne sont pas destinées à l'usinage - et cela est dû à la commande numérique par ordinateur et à l'utilisation de systèmes informatisés qui permettent d'automatiser la méthode - les machines CNC peuvent inclure différents types de fraises (telles que comme le plasma ou le laser), les presses plieuses, etc., mais cela inclut également les ordinateurs.
Dans cet article, nous allons examiner de plus près le fraisage CNC et le perçage CNC, en discutant de la signification de ces termes, du fonctionnement des machines et de la différence entre ces deux styles technologiques. Nous verrons ensuite comment ils sont utilisés et ce que l'avenir réserve à l'usinage CNC alors qu'il est en concurrence avec d'autres technologies et innovations.
Qu'est-ce que le fraisage CNC ?
En ce qui concerne le fraisage CNC, le processus est soustractif, qui utilise le système de commande numérique par ordinateur pour l'automatisation et l'artisanat en enlevant des matériaux jusqu'à ce que les conceptions finalisées et finies soient formulées.
Le fraisage est le terme utilisé pour désigner le processus de coupe et de perçage de matériaux (souvent du bois, du plastique ou du métal) et utilise généralement un outil cylindrique rotatif (une fraise) maintenu dans une broche. Ceux-ci peuvent varier en forme et en taille et offrent la possibilité de se déplacer le long d'un axe différent pour couper sous différents angles afin de créer des fentes, des trous et des détails dans le matériau.
Avant l'apparition de la technologie CNC, les fraiseuses étaient de différents types (de 2 à 5 axes), chaque valeur numérique progressive ajoutant un axe ou une fonction différente. Étant donné que les fraiseuses CNC sont commandées par ordinateur, elles utilisent un nombre illimité d'axes (de 2 à 5) et ne nécessitent aucune opération manuelle.
Les fraiseuses CNC modernes peuvent être assemblées en tant que centres d'usinage horizontaux et verticaux - une machine verticale a l'axe orienté en position verticale et possède généralement des outils de coupe longs et fins - ceux-ci sont généralement moins chers que les fraiseuses horizontales (les prix peuvent aller jusqu'à 4- 5x différents) et sont plus souvent vus dans les ateliers (en raison de la disponibilité offerte par le prix inférieur) et sont considérés comme plus faciles à utiliser (avec une visibilité accrue de l'utilisateur sur la zone de travail).
Les machines horizontales sont orientées avec l'axe en position horizontale et disposent généralement d'outils de coupe plus courts et plus épais. Lorsque l'on compare les deux, les machines horizontales sont considérées comme moins polyvalentes, mais également bien mieux adaptées au travail de matériaux longs, car elles permettent également de créer des pièces avec moins d'opérations, une meilleure finition de surface et un fraisage plus rapide.
En raison de la vaste gamme de conceptions pouvant être créées avec une machine CNC, il n'est pas surprenant de constater qu'il existe une gamme de différents types de fraiseuses CNC, dont la taille varie pour mieux s'adapter aux tâches pour lesquelles elles sont utilisées, telles que Les fraiseuses à tourelle, qui fonctionnent verticalement avec une broche fixe (la table s'ajuste pour faire le travail), qui sont les mieux adaptées au travail de détail, ou les fraiseuses à lit qui sont construites sur des cadres plus grands et plus rigides et sont souvent utilisées pour une production de taille moyenne que le La tourelle serait trop petite à manipuler.
Choisir la bonne machine pour le travail est une décision importante, car les différentes tailles, fonctions et capacités de fonctionnement jouent un rôle important dans son adéquation ou non.
Le processus de fraisage comporte plusieurs étapes différentes qui le suivent du début à la fin : concevoir la pièce requise en CAO (conception assistée par ordinateur), traduire ce fichier en code machine, configurer la machinerie et lui permettre de créer la pièce.
Il faut veiller, surtout au stade initial, à ce que le modèle conçu soit réalisable et que la machine soit correctement configurée pour le gérer.
Qu'est-ce que le perçage CNC ?
Contrairement au fraisage CNC, qui utilise plusieurs axes et mouvements pour former un produit ou une pièce, le perçage CNC est un processus qui utilise un outil de coupe rotatif, qui produit des trous ronds. Cela se fait dans une pièce fixe et est couramment mis en œuvre pour la production de masse car il permet une ligne de production plus efficace.
Semblables à la fraiseuse CNC, ces machines utilisent un code informatique pour automatiser le processus de perçage car elles fonctionnent en tandem avec un logiciel CNC qui voit une conception créée en CAO formatée en code et entrée dans la machine, où elle suit les instructions pour percer avec une précision accrue. précision et efficacité par rapport aux méthodes traditionnelles.
Alors que les perceuses CNC sont plus courantes dans les environnements industriels, une gamme plus large de machines moins chères devient disponible et ouvre leur utilisation aux amateurs et aux petites entreprises.
Ces machines sont capables de travailler avec différents matériaux, tels que le verre, le bois, les plastiques et les métaux mous. Ils sont disponibles dans une gamme de tailles et de styles, y compris verticaux, d'établi et radiaux - et il y a plusieurs éléments dans chaque machine tels que la broche (pour fixer le mandrin et le foret), la table (pour fournir l'espace de travail pour le perçage machine), une colonne (pour supporter les éléments de la machine CNC), un foret (pour le travail réel) et une interface (pour contrôler les machines avec l'entrée de l'opérateur).
Il existe une variété de facteurs à prendre en compte lors de l'examen d'une perceuse CNC, notamment la taille de la zone de travail disponible, sa compatibilité avec les projets en cours, la durabilité, le niveau de couple, la vitesse de broche et la facilité d'utilisation.
Une fois la machine configurée, les phases d'utilisation vont du téléchargement par l'opérateur de la conception CAO ou CAM (Fabrication Assistée par Ordinateur) à convertir en code, à l'installation du foret approprié, à la fixation de la matière première sur la table, au démarrage du processus de perçage. via l'interface et laisser la machine se mettre au travail en perçant des trous de tailles et de diamètres appropriés.
Utilisations du fraisage CNC
Les fraiseuses CNC, avec leurs capacités de coupe polyvalentes et leur précision supérieure, sont utilisées dans de nombreuses industries différentes et pour une gamme de pièces ou de produits différents.
Il existe un large assortiment d'outils de coupe disponibles pour la plupart des machines, ce qui permet une plus grande flexibilité et des possibilités de travailler avec différents matériaux, ce qui augmente encore la facilité d'utilisation du fraisage CNC dans différents domaines de travail.
Les quatre principaux types de couverture de fraisage :
- Fraisage ordinaire
- Également connu sous le nom de fraisage de dalle ou de surface, ceci est utilisé pour créer une surface plane.
- Fraisage de face
- L'axe rotatif est réglé perpendiculairement à la surface du matériau et combiné avec des outils de coupe dentés pour couper les matières premières, ceux en contact avec le matériau plat étant utilisés pour la finition.
- Fraisage angulaire
- Comme son nom l'indique, cela implique que l'axe de l'outil soit réglé à un angle par rapport à la surface de la matière première, ce qui fournit un point médian entre le fraisage simple et le fraisage frontal.
- Fraisage de forme
- Il s'agit du fraisage utilisé pour créer des pièces sans surfaces planes, et les machines impliquées sont souvent équipées de plusieurs outils différents au cours de la tâche, pour obtenir les courbes ou les formes souhaitées.
En raison de la polyvalence du procédé de fraisage CNC (la seule limite étant la maniabilité de la conception), les techniques sont utilisées pour un grand nombre de projets. Elles sont peut-être plus communément associées aux industries automobile et aérospatiale (création de pièces de voiture et d'avion respectivement), mais en raison de leur compatibilité avec une variété de matériaux (tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre, le titane, le bronze, le bois, le nylon, le polyuréthane extrudé, la pierre et le plastique), le procédé est également utilisé pour des projets tels que :
- Sculpture
- Prototype et modélisation
- Travail du bois
- Instruments
- Usinage d'aluminium
- Usinage plastique
- Mobilier
- Signalétique
- Armoire et étagères
Selon le projet, l'utilisation (qu'elle provienne d'un amateur ou d'un complexe industriel) et l'ampleur du projet, il existe une vaste gamme d'utilisations que les fraiseuses CNC peuvent apporter avec elles.
Utilisations du perçage CNC
Pour les projets qui nécessitent un degré plus élevé de précision, une plus grande polyvalence et une plus grande reproductibilité, les perceuses CNC sont une option intelligente : parce qu'elles travaillent sur la conception, aucune erreur humaine n'est impliquée dans le processus, les machines créeront des pièces qui reproduisent la CAO. / Conception CAM, qui permet d'obtenir une grande cohérence d'un bout à l'autre des lots – cela a fait du perçage CNC une option populaire pour créer des pièces telles que des moyeux, des arbres de machines, des ébauches d'engrenages, des profilés en aluminium ou en plastique, et bien plus encore.
Les perceuses CNC sont principalement utilisées pour l'alésage, le chanfreinage et le perçage – et sont largement utilisées dans les secteurs de l'automobile, de l'aéronautique, de l'astronautique, de la construction navale et de l'ingénierie pour des pièces complexes.
Les applications courantes de ces machines comprennent :
- Fabrication de métal
- Des trous de précision sont percés dans des matériaux métalliques solides pour créer des pièces de précision. Ces techniques sont souvent utilisées dans les projets des secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale et de la construction pour produire des pièces finales.
- Fabrication de bois
- La machine CNC fait partie des opérations standards des fabricants de bois (tels que les fabricants de meubles, les ébénistes, etc.). La perceuse est souvent utilisée conjointement avec d'autres machines CNC pour fournir des niveaux standardisés de tournage, de fraisage et de meulage.
- Fabrication de composants et de pièces.
- Il est courant que les fabricants utilisent une machine CNC pour le perçage, en particulier dans les secteurs où la précision et la répétabilité ne sont pas seulement une bonne chose, mais sont essentielles au succès des produits (comme l'informatique).
- Fabrication de plastiques
- En raison de leur polyvalence et de leur capacité à travailler avec différents styles et outils pour créer des produits standardisés, les fabricants de différents plastiques utilisent également le perçage CNC pour fabriquer des pièces électroniques.
- Applications électriques
- Le perçage CNC (et autres machines CNC) est essentiel pour les entreprises du secteur électrique. Avec une perceuse, les fabricants sont connus pour les utiliser comme machines à décharge électrique dans plusieurs cas.
Le type et la taille de la machine, l'outil ou la mèche utilisée et la complexité du travail jouent tous un rôle dans la détermination de la perceuse qui convient le mieux au travail à accomplir, mais avec des pièces interchangeables et la capacité de créer des pièces de précision avec répétition fiable, la perceuse CNC est certainement un outil précieux dans les ateliers de nombreuses entreprises.
La différence entre le fraisage CNC et le perçage CNC
Le fraisage et le perçage CNC sont tous deux des technologies soustractives, qui nécessitent une plus grande partie de matériaux pour les réduire au produit fini. Les technologies ne s'excluent pas mutuellement et leur utilisation dépend en grande partie de ce qui doit être fait.
Bien que les machines se ressemblent et fonctionnent de la même manière, leurs fonctions sont très différentes.
La principale différence entre le fraisage CNC et le perçage CNC réside dans la fonctionnalité, le mouvement et le résultat souhaité. Pour les projets qui nécessitent uniquement des trous, le perçage est l'option la plus appropriée, mais si la conception est plus complexe et nécessite des formes ou des surfaces différentes. , alors une fraiseuse CNC est le meilleur choix.
Les perceuses CNC sont utilisées pour percer le matériau et créer des trous de précision à partir d'une surface plane, tandis que le fraisage coupe à partir d'axes variables et peut créer une variété de formes découpées dans le matériau en raison de leur mobilité le long de ces axes.
Les fraiseuses peuvent vous permettre d'utiliser des forets pour couper de haut en bas, mais les perceuses ne vous permettent pas de couper horizontalement avec des fraises.
La plupart des fraiseuses CNC disposent de tables intégrées pour fixer les matériaux et le projet en place, mais ce n'est pas toujours le cas avec les perceuses CNC - elles peuvent être livrées avec un étau, ce qui peut les rendre plus flexibles dans l'installation dans une zone où les restrictions d'espace sont un problème.
Les perceuses ont également l'avantage d'être souvent considérablement moins encombrantes que les fraiseuses, bien qu'elles ne soient pas particulièrement adaptées aux opérations mobiles.
Il y a des avantages et des inconvénients aux deux technologies, et pour décider si une perceuse ou une fraiseuse CNC est la plus appropriée, cela dépendra en grande partie du type de travail pour lequel elle est achetée, de la quantité d'espace disponible pour l'installer, la vitesse et la qualité de l'interface informatique et des connexions disponibles (comme la vitesse Internet), ainsi que les restrictions budgétaires de l'entreprise.
Il est également important de noter que de nombreux appareils CNC peuvent fonctionner en conjonction les uns avec les autres (au-delà de la fraiseuse et de la perceuse) et que le fait de disposer de l'espace et du budget nécessaires pour s'étendre à d'autres domaines et machines peut considérablement augmenter les options productives et créatives disponibles.
Fraisage CNC et perçage CNC en conclusion
Les progrès technologiques continuent de modifier le paysage de l'industrie et les techniques soustractives ne sont peut-être plus aussi souhaitables qu'elles l'étaient autrefois, en particulier avec des options telles que l'impression 3D disponible, qui crée un motif plutôt que de faire tomber des matériaux pour le créer. .
Mais cela ne veut pas dire que l’avenir du fraisage ou du perçage CNC est limité : la technologie continue d’évoluer et de changer, à mesure que la programmation informatique devient plus flexible, que des conceptions auparavant impossibles à obtenir deviennent réalisables et que différents matériaux sont introduits dans l’usage courant.
La CNC offre toujours des améliorations significatives dans la vitesse à laquelle elle peut produire des produits métalliques, et pour les pièces plus grandes, les machines fonctionnent toujours au-delà des capacités de leurs concurrents technologiques les plus proches.
L'avenir de la CNC s'oriente vers une intégration et une synchronisation plus poussées entre plusieurs machines, afin d'augmenter l'efficacité et la capacité de l'ensemble du processus de création de pièces, ce qui verra naturellement les temps de production diminuer, sans impact correspondant sur la qualité.
À mesure que les outils deviennent plus spécialisés et personnalisés, il y aura une augmentation de la productivité, de la précision et moins de temps d'arrêt ou de refroidissement, à mesure que cette technologie continue de faire progresser des produits plus créatifs et spécialisés.
Cependant, lorsqu'il s'agit de processus de fabrication, le vieil adage est toujours d'actualité : « Vous devez choisir le bon outil pour le bon travail ».
