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. Au fur et à mesure que 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 CNC ont été développées dans les années 1940 et 50 et reposaient principalement sur une technique de stockage de données appelée «bande perforée». Le «code» pour contrôler les machines serait poinçonné manuellement dans une carte de données et introduit dans un système qui interpréterait ensuite ces données. Inutile de dire que ces premières machines étaient rudimentaires et que leurs fonctionnalités étaient limitées.

Les technologies de prototypage CNC rapide se sont rapidement développées alors que la capacité technologique ne s'est accélérée 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 de stock de matériau tel que l'aluminium, l'acier ou le titane en un produit fini ou une pièce. Les machines CNC s'appuient sur des instructions numériques, spécifiquement appelées code G. Avant la création des programmes modernes de fabrication assistée par ordinateur (FAO) et de conception assistée par ordinateur (CAO) tels que Fusion 360 d'Autodesk, les machinistes écrivaient manuellement le code G pour contrôler ces machines. Aujourd'hui, les programmes FAO vous permettent de prendre un modèle 3D et de générer automatiquement un code G qui pilotera la machine avec peu de saisie 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 mille. Le prototypage CNC rapide standard peut fournir des tolérances sur les pièces d'environ ± 0.005 ″, l'usinage fin peut produire des tolérances de ± 0.001 ″ et des processus spécialisés comme le polissage peuvent offrir des tolérances répétables jusqu'à ± 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 lorsqu'elles sont dirigées par leurs instructions numériques, ce qui leur permet de devenir des bêtes de somme de fabrication.

Les machines CNC de base se déplaceront sur un ou deux axes, appelés axe x et axe y, suivis du troisième axe z, que vous entendrez par le terme axe 2.5, ce qui signifie que seuls deux axes se déplacent ensemble, plutôt que all 3. Vous entendrez souvent les termes machines CNC 2.5, 3 axes et 5 axes, qui se réfèrent simplement aux degrés de liberté dans lesquels une machine peut effectuer des coupes. Une machine à trois axes peut se déplacer dans les axes x, y, et l'axe z, alors qu'une machine à 5 axes peut se déplacer dans ces 3 axes le long de 2 axes de rotation. Comme vous pouvez l'imaginer, les possibilités de production avec des machines 5 axes sont pratiquement infinies. Les machines 5 axes étaient autrefois reléguées au travail de haute précision, mais comme elles sont devenues plus abordables, elles sont rapidement devenues la norme dans de nombreux ateliers.

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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