Processus de fraisage - Définition
Le fraisage, un processus de fabrication soustractif, est l'utilisation d'outils d'usinage de coupe pour effectuer l'enlèvement de matière d'une pièce afin de former des motifs géométriques complexes. La pièce à usiner généralement fixée sur une table de travail mobile est introduite dans les machines-outils rotatives multipoints. Alors que le processus de fraisage peut être effectué par un technicien hautement qualifié sur une fraiseuse manuelle, le processus peut maintenant être effectué sur une fraiseuse commandée par ordinateur appelée fraiseuse à commande numérique par ordinateur (CNC). L'utilisation de fraiseuses CNC a entraîné une plus grande précision et des taux de production accrus.
Processus de fraisage CNC - Aperçu
Le fraisage à commande numérique par ordinateur, ou fraisage CNC, est l'utilisation d'un processus d'enlèvement de matière automatisé par des moyens mécaniques pour produire le produit souhaité avec des dimensions très précises et précises et des motifs complexes. L'action rotative des outils de coupe et le mouvement relatif du matériau de la pièce sont responsables de la conversion de la pièce dans la géométrie souhaitée.
Les étapes globales du traitement des matériaux sont similaires aux autres processus d'usinage conventionnels. Une pièce passe généralement par les étapes suivantes :
- Préparation d'une conception CAO
- Conversion de la conception CAO en un programme CNC
- Configuration de la fraiseuse CNC
- Exécution du processus de fraisage
La première étape du traitement mécanique par fraisage CNC est la création de la conception informatique à l'aide d'un logiciel de CAO. Cette conception indique les dimensions et la géométrie requises du produit final. L'étape suivante est la conversion de ce fichier CAO en un programme pouvant être exécuté par le logiciel CNC, c'est-à-dire CAM. Une fois le fichier prêt, CAM contrôle alors le mouvement de l'outil de coupe et l'avance de la pièce pour produire le produit final. Avant que CAM n'exécute le fichier, la configuration de la fraiseuse CNC est effectuée, ce qui implique de serrer la pièce dans la table de travail à l'aide d'un étau ou d'un autre appareil. L'outil de coupe, selon les exigences du travail, est fixé dans la broche de la machine. Une fois toutes les préparations terminées, le technicien donne la commande à la fraiseuse CNC à l'aide d'une interface machine pour exécuter le processus de fraisage.
En fonction du type de fraiseuse CNC utilisée et des motifs géométriques finaux requis, la fraiseuse CNC effectue le processus d'enlèvement de matière en procédant comme suit :
- Avancer la pièce lentement tout en maintenant l'outil de coupe rotatif immobile
- Maintenir la pièce immobile tout en déplaçant l'outil dessus
- Par mouvement relatif entre l'outil et la pièce
Le fraisage CNC peut être effectué pour créer une pièce à partir d'un matériau en stock; cependant, il est généralement effectué en tant que processus d'usinage secondaire pour effectuer des opérations de finition ou pour créer des caractéristiques géométriques telles que des fentes ou des trous dans une pièce. Pour les motifs géométriques complexes, le fraisage CNC peut être effectué plusieurs fois en utilisant différentes orientations et configurations de la pièce et de l'outil. Plus tard, la pièce est transférée vers d'autres installations pour effectuer d'autres processus de post-finition.
Fraiseuse CNC – Opérations
La fraiseuse CNC offre une plus grande précision et des limites de tolérance ; par conséquent, il est utilisé pour usiner des pièces avec des tolérances comprises entre +/- 0,001 pouce et 0,005 pouce. Des tolérances de 0,0005 pouce sont également réalisables avec certaines machines CNC. Par conséquent, l'usinage très précis et précis effectué avec des fraiseuses CNC le rend utile dans l'industrie pour une variété d'opérations. Certaines de ces opérations largement effectuées sont:
Surfaçage
Le surfaçage est un processus d'usinage généralement effectué sur une fraiseuse CNC verticale ou horizontale pour produire des surfaces planes ou des contours sur une pièce. Le processus implique la rotation de l'outil de coupe avec son axe perpendiculaire à la pièce. L'outil de coupe a des dents sur le côté périphérique ainsi que sur le devant. L'outil de coupe périphérique est utilisé pour enlever le matériau de la pièce en coupant tandis que les dents de coupe frontales sont utilisées pour améliorer la finition de surface de la pièce.
Le fraisage en bout effectué avec des fraises en bout et le fraisage latéral effectué avec des fraises latéral sont les deux types de surfaçage.
Fraisage ordinaire
Le fraisage simple, contrairement au surfaçage, est effectué avec l'outil de coupe tournant parallèlement à la pièce. Les dents de coupe, situées en périphérie, servent à couper la matière. Selon les exigences de la pièce à usiner, les dents de l'outil de coupe sont modifiées pour obtenir la coupe souhaitée. Pour les coupes profondes, les fraises plus étroites sont utilisées tandis que pour couper des matériaux plus gros, un outil de coupe à dents plus larges est utilisé. De même, la variation des vitesses de la fraise et de l'avance de la pièce peut entraîner une coupe plus fine ou grossière.
Fraisage angulaire
Le fraisage angulaire, ou également connu sous le nom de fraisage d'angle, est le processus de fraisage permettant de produire des caractéristiques géométriques angulaires telles que des chanfreins ou des queues d'aronde. Comme son nom l'indique, le fraisage angulaire implique la rotation de l'outil de coupe à un angle par rapport à la pièce.
Fraisage de forme
Le fraisage de forme est l'opération de fraisage CNC pour produire des formes irrégulières comme des demi-hémisphères ou des contours ronds. Les outils de coupe formés sont utilisés pour ces formes spécifiques et avec ces outils spécifiques à un travail, certaines formes courantes telles que des courbes ou des perles, ainsi que des motifs complexes peuvent également être usinés.
Fraiseuse CNC – Caractéristiques
Les fraiseuses CNC offrent des fonctionnalités supplémentaires qui les rendent plus productives que les fraiseuses conventionnelles. Ces fonctionnalités sont décrites ci-dessous :
- Contrairement aux fraiseuses manuelles, les formes et les géométries avancées et complexes peuvent également être usinées à l'aide de fraiseuses CNC. Un contrôle élevé des dimensions et des tolérances est également possible avec le fraisage CNC.
- L'exécution de modèles mathématiques par machine à commande numérique lui permet de traiter des pièces autrement difficiles à usiner à l'aide de machines-outils conventionnelles ou ordinaires.
- Avec des niveaux élevés d'automatisation impliqués dans le processus d'usinage, l'implication des techniciens et des opérateurs est réduite. Cela réduit également les niveaux d'erreurs personnelles au minimum.
- L'utilisation d'une fraiseuse CNC pour produire des pièces réduit efficacement les temps de production. L'ensemble du processus de configuration d'une machine CNC pour son fonctionnement est simple. Par conséquent, le changement de position de la pièce ou de l'outil de coupe est un mécanisme rapide et ne fait pas perdre de temps.
Fraiseuse CNC – Composants
Selon la fonctionnalité, la structure de la fraiseuse CNC diffère les unes des autres, mais presque toutes les fraiseuses CNC ont les mêmes composants communs qui sont illustrés ci-dessous :
