Qu'est-ce que l'usinage CNC et comment ça marche?

Qu'est-ce que l'usinage CNC et comment ça marche?



Si vous avez déjà suivi des cours d'atelier au lycée ou regardé un épisode de fabrication, vous avez probablement une idée du fonctionnement des tours et des autres machines à travailler les métaux. La technologie et les ordinateurs se sont améliorés au fil des ans, une nouvelle technique de fabrication de haute précision commandée par ordinateur, appelée usinage CNC, a vu le jour.

Les machines à commande numérique, ou machines à commande numérique par ordinateur, sont des dispositifs électromécaniques capables de manipuler des outils autour d'un nombre d'axes variable, généralement 3 ou 5, avec une grande précision par instruction provenant d'un programme informatique. L'usinage à commande numérique est l'une des deux façons dont les ingénieurs, les machinistes ou les fabricants peuvent générer une pièce physique à partir d'un fichier de conception informatique, l'autre étant l'impression 3D, appelée fabrication additive.

Le contraste entre ces deux techniques est frappant. L'usinage CNC, à l'instar d'autres processus d'usinage, est un processus soustractif, dans lequel le matériau est retiré d'un stock, et l'impression 3D est un processus additif, fonctionnant essentiellement à l'envers.

Les premières machines à commande numérique ont été développées sur les 1940 et 50 et reposaient principalement sur une technique de stockage de données appelée «bande perforée». Le «code» de contrôle des machines serait ensuite inséré manuellement dans une carte de données et inséré dans un système interpréter ces données. Il va sans dire que ces premières machines étaient rudimentaires et que leurs fonctionnalités étaient limitées.

Les technologies d'usinage à commande numérique ont connu une croissance rapide, car les capacités technologiques ne se sont accélérées qu'à la fin du 20e siècle, ce qui nous amène au fonctionnement des machines à commande numérique modernes.

Comme mentionné précédemment, l’usinage est un moyen de transformer une pièce de stock telle que l’aluminium, l’acier ou le titane en un produit fini ou une pièce. Les machines à commande numérique reposent sur des instructions numériques, appelées spécifiquement code G. Avant que les programmes modernes de fabrication assistée par ordinateur (FAO) et de conception assistée par ordinateur (CAO) tels que Fusion 360 d'Autodesk ne soient utilisés, les machinistes écrivaient manuellement le code G pour contrôler ces machines. Les programmes FAO actuels vous permettent de prendre un modèle 3D et de générer automatiquement un code G qui pilotera la machine avec très peu d’intrants.

Lorsque vous comparez les possibilités de l’usinage CNC automatisé à l’alternative manuelle, comme les tours et d’autres techniques d’usinage, vous pouvez constater les avantages. Les machines à commande numérique fonctionnent simplement plus rapidement avec une précision et une précision supérieures tout en permettant simultanément de transformer une conception numérique en une pièce physique.

Les machines à commande numérique sont précises et mesurées en milliers de pouces, on les appelle tu. L'usinage standard peut fournir des tolérances sur les pièces autour de ± 0.005 ", l'usinage fin peut produire des tolérances de ± 0.001" et des processus spécialisés comme le polissage peuvent offrir des tolérances reproductibles aussi serrées que ± 0.00005 ". Pour référence, un cheveu humain a une épaisseur de .00069.

Maintenant que les bases de l’usinage CNC sont terminées, nous pouvons commencer à explorer les subtilités qu’il contient.

De nombreuses conceptions ou processus d'usinage spécifiques nécessitent l'utilisation de plusieurs outils pour effectuer des coupes. Un outil ne fonctionne pas universellement. Pour cela, les machinistes construisent souvent des bibliothèques d’outils numériques qui s’interfacent avec la machine CNC physique. Ces machines, qui coûtent souvent des centaines de milliers de dollars, peuvent automatiquement changer d’outillage selon leurs instructions numériques, leur permettant ainsi de devenir des chevaux de travail.

Les machines CNC de base se déplacent dans un ou deux axes, appelés axes des x et des y, suivis du troisième axe des z, dans lequel vous entendrez le terme axe 2.5, ce qui signifie que seuls deux axes se déplacent ensemble. tous 3. Vous entendrez souvent les termes machines numériques 2.5, 3-axis et 5-axis, qui font simplement référence aux degrés de liberté qu'une machine peut effectuer. Des machines à trois axes peuvent se déplacer dans les axes x, y et z- axe, alors qu’une machine à axe 5 peut se déplacer dans ces axes 3 avec l’axe de rotation 2. Comme vous pouvez peut-être imaginer, les possibilités de production avec les machines à axe 5 sont pratiquement illimitées. Auparavant, les machines à axe 5 étaient reléguées au travail de haute précision, mais devenues plus abordables, elles sont rapidement devenues la norme dans de nombreux magasins.

Vous devez comprendre trois technologies d'usinage conventionnelles pour comprendre les principes de base de la façon dont le matériau est retiré du stock dans les machines à commande numérique.

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