Qu'est-ce que le prototypage rapide CNC et comment ça marche?

Qu'est-ce que le prototypage rapide CNC et comment ça marche?



Si vous avez déjà suivi des cours d'atelier au lycée ou regardé un épisode de sa fabrication, vous avez probablement une idée du fonctionnement des tours et autres machines à travailler les métaux. Comme la technologie et les ordinateurs se sont améliorés au fil des ans, une nouvelle technique de fabrication contrôlée par ordinateur de haute précision appelée CNC rapide prototypage a engendré.

Les machines CNC, ou machines à commande numérique par ordinateur, sont des dispositifs électromécaniques qui peuvent manipuler des outils autour d'un nombre variable d'axes, généralement 3 ou 5, avec une grande précision par instruction d'un programme informatique. CNC rapide prototypage 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, connue sous le nom de fabrication additive.

Le contraste entre ces deux techniques est saisissant. Le prototypage rapide CNC, comme d'autres processus d'usinage, est un processus soustractif, où 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 de prototypage CNC rapides se sont rapidement développées, car les capacités technologiques ne se sont accélérées qu'à la fin du 20e siècle - ce qui nous amène au fonctionnement des machines CNC modernes.

Comme mentionné précédemment, l'usinage cnc rapide est un moyen de transformer une pièce en stock de matériau tel que l'aluminium, l'acier ou le titane en un produit ou une pièce fini. Les machines CNC reposent sur des instructions numériques, spécifiquement appelées G-code. Avant la fabrication assistée par ordinateur (FAO) moderne et les programmes de conception assistée par ordinateur (CAO) tels que la Fusion 360 d'Autodesk, les machinistes écrivaient manuellement le code G pour contrôler ces machines. Aujourd'hui, les programmes de FAO vous permettent de prendre un modèle 3D et de générer automatiquement un code G qui conduira la machine avec peu d'entrée requise.

Lorsque vous comparez les capacités du prototypage rapide CNC automatisé à l'alternative manuelle comme les tours et d'autres techniques d'usinage, vous pouvez voir les avantages. Les machines CNC fonctionnent simplement plus rapidement avec une précision et une exactitude plus élevées tout en permettant simultanément la transformation d'une conception numérique en une partie physique.

Les machines CNC sont précises et mesurées en milliers de pouces, appelées tu. Le prototypage cnc rapide standard peut fournir des tolérances sur les pièces autour de ± 0.005 ", un usinage fin peut produire des tolérances de ± 0.001" et des processus spécialisés comme le polissage peuvent offrir des tolérances répétables aussi serrées que ± 0.00005 ". Pour référence, un cheveu humain a une épaisseur de .00069 pouces.

Maintenant que nous avons les bases du prototypage rapide CNC à l'écart, nous pouvons commencer à creuser dans les subtilités qui s'y trouvent.

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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