Introduction à l'usinage CNC

Jack Lie Expert en usinage CNC

Se spécialiser dans Fraisage CNC, Tournage CNC, impression en 3D, Coulée d'uréthane, et Fabrication de tôlerie Prestations de service.


L'usinage CNC est largement appliqué pour le processus de fabrication soustractif. Dans l'usinage CNC, les matières premières sont extraites des stocks de matériaux solides par divers outils de coupe, afin de créer des pièces finales avec des géométries conçues dans des fichiers CAO. Ces matériaux CNC comprennent à la fois des métaux et des plastiques. L'usinage CNC peut produire des pièces finales avec une tolérance élevée et d'excellentes propriétés, particulièrement adaptées à un usage unique et à une production de volume faible à moyen avec une répétabilité élevée. Comparé à l'impression 3D, l'usinage CNC présente encore certaines restrictions naturelles en raison de sa méthode soustractive.

Méthode d'usinage CNC

Il existe deux principales méthodes d'usinage CNC, le fraisage CNC et le tournage CNC, chaque méthode présente des avantages pour différentes géométries de fabrication avec des caractéristiques uniques. D'autres méthodes d'usinage telles que l'usinage 5 axes, l'usinage 3 axes peuvent être définies comme des combinaisons de ces méthodes de base.

Processus de fraisage CNC

Fraisage CNC en tant qu'architecture de machine CNC la plus populaire, sont normalement synonymes de terme d'usinage CNC. Dans le processus de fraisage CNC, les blocs de métal brut sont montés sur le banc des machines CNC et les outils de coupe rotatifs éliminent les matériaux inutiles pour les géométries finales. Processus de fraisage CNC de base comme suit :

  1. L'opérateur de machines CNC transférera les dessins techniques des modèles CAO dans une série de commandes pouvant être interprétées par des machines CNC (code G).
  2. Les blocs de matériaux ou les pièces à usiner seront placés sur la plate-forme et coupés à la taille souhaitée. Le positionnement et l'alignement précis sont la clé de la fabrication précise de pièces CNC, nous avons donc besoin d'outils de métrologie spéciaux tels que les tests tactiles pour atteindre cet objectif.
  3. Des outils de coupe spécialisés à grande vitesse de milliers de tr/min enlèveront les matériaux aux géométries souhaitées. Normalement, nous avons besoin de plusieurs passes pour créer la pièce conçue, d'abord, retirer rapidement les matériaux de bloc des blocs pour approximer les géométries avec une précision moindre, puis une ou plusieurs passes de finition pour produire les pièces finales.
  4. Une fois les modèles avec des fonctionnalités complexes, difficiles à atteindre avec une seule configuration en coupant des outils, tels que des fentes à l'arrière, nous devons retourner les pièces et répéter l'étape ci-dessus jusqu'à ce que les pièces finales soient créées selon les besoins.

Après le processus de fraisage, un ébavurage est nécessaire pour les finitions des pièces. L'ébavurage est un processus manuel d'élimination des petits défauts sur les arêtes vives. Si une tolérance plus élevée est spécifiée dans le dessin technique, nous devons également inspecter les dimensions critiques. Enfin, les pièces sont prêtes à être utilisées ou post-traitées.

La plupart des systèmes de fraisage CNC ont 3 degrés linéaires normaux, axes X, Y et Z. Le système avancé de 5 degrés ajoute plus de rotation sur le lit ou la tête d'outil en tant qu'axe A et B. L'usinage CNC 5 axes est capable de produire des pièces géométriques complexes sans plusieurs configurations de machine.

Processus de tournage CNC

Tournage CNC est un processus qui applique des outils de coupe fixes pour enlever les matériaux des blocs sur le mandrin en rotation. Produisez enfin des pièces avec symétrie le long de l'axe central. Normalement, les pièces tournées peuvent être produites plus rapidement que les pièces fraisées à moindre coût. Les principales étapes du tournage CNC sont les suivantes :

  1. Le code G sera généré à partir du modèle CAO conçu, puis sélectionnez les matériaux de stock de cylindre de taille de diamètre appropriée et chargez-les dans la machine CNC.
  2. Les stocks de matériaux tournent à grande vitesse et les outils de coupe fixes traceront son linéament, enlèveront progressivement les matériaux jusqu'à la géométrie de conception finale. Les caractéristiques des trous sur l'axe central peuvent être fabriquées à l'aide de forets à centrer et d'outils de coupe internes.
  3. Une fois que des pièces complexes doivent être retournées ou déplacées, répétez le processus de coupe pour créer les géométries finales requises. Sinon, les pièces traitées peuvent être découpées à partir d'un stock pour être utilisées ou post-traitées.

Système de tournage CNC également appelé tours, qui est appliqué pour la production de pièces cylindriques. De plus, les pièces non cylindriques peuvent également être produites par des centres de tournage CNC multi-axes modernes, qui peuvent être équipés d'outils de fraisage CNC. Ces systèmes combinent une productivité élevée du tournage CNC avec une capacité de fraisage CNC pour créer une large gamme de géométries avec une symétrie de rotation plus lâche, comme les arbres à cames et les roues de compresseur.

Étant donné que le système de fraisage et de tournage CNC est flou, nous allons donc nous concentrer sur le fraisage CNC car il s'agit d'un processus de fabrication plus courant.

Paramètres de la machine CNC

Les opérateurs de machines CNC déterminent les paramètres d'usinage dans le processus de génération de code G. Ce qui est normal, c'est la taille et la précision de la construction.

Les machines CNC ont une grande taille de construction, le système de fraisage CNC peut produire des dimensions jusqu'à 2000 × 800 × 100 mm, le système de tournage CNC peut fabriquer un diamètre jusqu'à 500 mm.

L'usinage CNC peut fournir des pièces usinées avec une grande précision et une tolérance serrée. Notre tolérance standard est une précision de ± 0,125 mm, une tolérance serrée peut atteindre une précision de ± 0,025 mm.

Paramètres de la machine CNC

Les opérateurs de machines CNC déterminent les paramètres d'usinage dans le processus de génération de code G. Ce qui est normal, c'est la taille et la précision de la construction.

Les machines CNC ont une grande taille de construction, le système de fraisage CNC peut produire des dimensions jusqu'à 2000 × 800 × 100 mm, le système de tournage CNC peut fabriquer un diamètre jusqu'à 500 mm.

L'usinage CNC peut fournir des pièces usinées avec une grande précision et une tolérance serrée. Notre tolérance standard est une précision de ± 0,125 mm, une tolérance serrée peut atteindre une précision de ± 0,025 mm.

Outils de coupe CNC

La machine CNC utilise divers outils de coupe pour créer différentes géométries, nous présenterons l'outil d'usinage le plus courant en CNC :

Outils de fraisage dont 3 types normaux: tête plate, tête de taureau et tête sphérique. Ces différents outils de fraisage en bout sont appliqués pour la fabrication de fentes, de rainures, de cavités et d'autres parois verticales avec différents détails de caractéristiques. Les outils à tête sphérique sont également largement utilisés dans l'usinage CNC 5 axes pour créer des surfaces avec des géométries de courbure et de liberté.

Perceuses sont couramment utilisés pour produire des trous, pour des diamètres non standard, le péage de fraise en bout à tête plate plongeante peut être appliqué sur un chemin hélicoïdal.

Fraises à fente ont un diamètre d'arbre plus petit que son arête de coupe, cela permet aux fraises à rainurer de créer des rainures en T et d'autres contre-dépouilles lors du retrait de matériaux des parois verticales.

Robinets sont appliqués pour la production de trous de filetage, cela nécessite un contrôle précis de la vitesse de rotation et linéaire. Le taraudage manuel est encore largement appliqué dans certains centres d'usinage.

Fraises à surfacer sont des outils très efficaces pour enlever les matériaux de grandes surfaces planes. Ils peuvent usiner de plus grandes surfaces avec moins de passes et moins de temps, en raison d'un diamètre plus grand que les outils normaux. Le surfaçage est souvent en cycle d'usinage précoce pour préparer les dimensions du bloc.

Complexité géométrique et restrictions de conception

Bien que l'usinage CNC offre plus de liberté de conception, contrairement à l'impression 3D, il reste encore certaines restrictions, les pièces à haute complexité augmenteront les étapes de fabrication et le coût final.

La principale restriction dans CNC est la connexion à géométrie des outils de coupe. Tels que les bords internes des fentes sont arrondis, car les outils de coupe ont un profil cylindrique.

Accès aux outils est une autre restriction majeure de l'usinage CNC, les blocs de matériaux ne peuvent être retirés que dans la zone de portée des outils. Comme dans le système de machine CNC à 3 axes, toutes les fonctionnalités doivent être conçues pour accéder directement à la direction ci-dessus. Les systèmes de machines CNC à 5 axes peuvent créer des pièces plus complexes, car les angles entre les pièces et les outils peuvent être ajustés, afin d'accéder aux zones difficiles d'accès.

Les parois minces ou les caractéristiques fines sont difficiles à créer avec des machines CNC. Les parois minces sont sujettes à la rupture en raison des vibrations et de la force de coupe lors du processus d'usinage. Nous recommandons une épaisseur de paroi minimale de 0,8 mm pour le métal et de 1,5 mm pour le plastique.

Caractéristiques d'usinage CNC

L'usinage CNC est capable de produire des pièces avec d'excellentes propriétés matérielles dans un large domaine de matériaux, y compris tous les matériaux d'ingénierie. Contrairement à l'impression 3D, les pièces usinées CNC ont des propriétés physiques entièrement isotropes en tant que matériaux en vrac. L'usinage CNC est largement utilisé avec les métaux dans le prototypage et la production à grand volume. Les plastiques sont plus difficiles à produire en raison de leur faible rigidité et de leur faible température de fusion.

Matériaux d'usinage CNC

Matériaux d'usinage CNC le coût varie considérablement, dans les matériaux métalliques, l'aluminium 6061 est l'option la plus économique, qui pour les plastiques, l'ABS a le prix le plus bas. De plus, les propriétés physiques des matériaux affectent également le coût global de la CNC, comme l'acier inoxydable en métal dur est beaucoup plus difficile à usiner que l'aluminium.

MatériauxLes caractéristiques
Aluminium 6061Bon rapport résistance/poids
Bonne usinabilité
Faible dureté
Acier inoxydable 304Excellentes propriétés mécaniques
Bonne résistance à la corrosion
Difficulté d'usinage relativement
Laiton C360Haute ductilité
Excellente usinabilité
Bonne résistance à la corrosion
abdosBonne résistance aux chocs
Bonnes propriétés mécaniques
Sensible aux solvants
NylonBonnes propriétés mécaniques
Haute ténacité
Mauvaise résistance à l'humidité
POMHaute rigidité
Excellentes propriétés thermiques et électriques
Relativement cassant

Post-traitement et finitions de surface

Les pièces usinées CNC laissent toujours des marques d'outils visibles, le post-traitement est une méthode efficace pour améliorer les finitions de surface, améliorer l'usure, la corrosion ou la résistance chimique et optimiser l'apparence. Nos principales méthodes de post-traitement, y compris l'anodisation, le grenaillage et le revêtement en poudre.

Avantage de l'usinage CNC

  1. L'usinage CNC offre une précision et une répétabilité élevées, ce qui est idéal pour les applications haut de gamme.
  2. Les matériaux CNC ont des propriétés physiques entièrement isotropes, ce qui convient aux applications d'ingénierie.
  3. L'usinage CNC est la méthode de fabrication la plus efficace pour la production de pièces en petit et moyen volume.

Limitation de l'usinage CNC

  1. En raison de la méthode soustractive, l'usinage CNC est coûteux ou impossible pour la fabrication de certaines géométries.
  2. L'usinage CNC a un coût de démarrage élevé par rapport à l'impression 3D, en particulier pour le prototypage à faible coût en matières plastiques.
  3. Les machines CNC ont besoin de connaissances spécialisées pour fonctionner, elles ont un délai de livraison plus long (10 jours) que l'impression 3D (2-5 jours).