Usinage CNC

Qu'est-ce que l'usinage CNC ?

Le fraisage CNC, également connu sous le nom de fraisage à commande numérique par ordinateur, est un processus de fabrication de précision qui utilise des commandes informatisées et des outils de coupe multipoints pour façonner des pièces conçues sur mesure. Ce processus est idéal pour créer des pièces aux formes et caractéristiques complexes, et il est largement utilisé dans diverses industries.

Les fraiseuses CNC sont équipées d'outils de coupe rotatifs qui se déplacent le long de plusieurs axes, ce qui leur permet d'enlever de la matière d'une pièce pour obtenir la forme souhaitée, y compris des trous et des géométries complexes. Ces machines peuvent travailler avec une variété de matériaux, notamment les métaux, les plastiques et d'autres matériaux, ce qui les rend polyvalentes pour un large éventail d'applications.

Chez Keming Machine Shop, nous proposons le fraisage CNC dans le cadre de nos services d'usinage complets. En plus du fraisage CNC, nous pouvons intégrer d'autres processus tels que le moulage, le forgeage et l'emboutissage pour fournir une solution unique pour tous vos besoins d'usinage. Notre objectif est de fournir des produits de haute qualité à des prix compétitifs, répondant aux diverses exigences de nos clients dans différents secteurs.

Dans cet article, nous fournirons un aperçu complet du fraisage CNC, couvrant sa définition, son processus de travail, les types de fraiseuses, les considérations de conception, etc. Notre objectif est d'offrir des informations précieuses sur le fraisage CNC et ses applications, en aidant nos clients à comprendre les capacités et les avantages de ce processus de fabrication avancé.

Comment fonctionne le fraisage CNC ?

Le fraisage CNC est un processus d'usinage qui utilise des machines contrôlées par ordinateur pour couper et enlever de la matière afin de créer la forme souhaitée. Le processus comporte plusieurs étapes :

Création d'un modèle 3D : un modèle de conception assistée par ordinateur (CAO) 3D est créé, comprenant des détails tels que la taille, la géométrie et la forme. Les concepteurs doivent prendre en compte les capacités des fraiseuses CNC, en particulier pour les caractéristiques telles que les contre-dépouilles.

Transformation des conceptions CAO : le modèle CAO est utilisé pour générer un programme CNC à l'aide d'un logiciel de FAO. Ce programme fournit des instructions pour la machine CNC, contrôlant le mouvement des outils et des fraises. Le programme est généralement écrit en code G et en code M et peut inclure un outil de simulation pour vérifier le processus.

Préparation de la fraiseuse CNC : Le programme CNC est téléchargé dans la machine et le matériau vierge est placé dans la configuration de maintien. La machine est équipée des outils, broches et accessoires nécessaires.

Exécution du processus de fraisage : Une fois que tout est configuré, la machine CNC fonctionne de manière indépendante, en suivant le programme pour exécuter les tâches d'usinage sur le matériau. L'implication humaine est minime à ce stade.

Dans l'ensemble, le fraisage CNC fonctionne en utilisant le contrôle informatique pour couper et façonner avec précision les matériaux selon les spécifications fournies dans le modèle CAO et le programme CNC.

Types de méthodes de fraisage CNC

Le fraisage simple, également connu sous le nom de fraisage de dalles, est une technique de fraisage CNC fondamentale utilisée pour créer des surfaces lisses sur les pièces. Il s'agit d'utiliser un outil de coupe plat à plusieurs lames qui tourne tandis que la pièce reste immobile sur la table du broyeur. Cette méthode permet un enlèvement de matière précis et est particulièrement efficace pour produire des surfaces, des rainures et des fentes planes et parallèles. Le fraisage simple est polyvalent et peut être utilisé pour des tâches simples et complexes, avec la possibilité d'ajuster la profondeur et la vitesse d'avance de la fraise pour obtenir la finition souhaitée. Dans la fabrication, le fraisage simple est essentiel pour obtenir des finitions précises et effectuer des tâches telles que l'équarrissage de blocs ou la découpe de rainures de clavette. La disponibilité de fraises verticales et horizontales améliore sa polyvalence, ce qui en fait une technique cruciale pour obtenir des surfaces planes précises dans diverses opérations d'usinage.

Le surfaçage est une technique d'usinage qui se concentre sur la production de surfaces planes à l'aide d'une fraise spécialisée connue sous le nom de « face mill ». Cette méthode est très efficace et joue un rôle crucial dans diverses industries pour enlever de la matière et obtenir des finitions de surface lisses. La fraise à surfacer, équipée de plusieurs arêtes de coupe, tourne sur son axe pour enlever la matière de la surface de la pièce, ce qui donne une finition polie. Il est particulièrement adapté à la création rapide et précise de grandes surfaces planes. Le surfaçage est très efficace pour un enlèvement de matière rapide, ce qui le rend idéal pour les opérations d'ébauche et pour obtenir des finitions homogènes et raffinées. Sa capacité à ajuster la vitesse et l'avance permet un contrôle dimensionnel précis, ce qui le rend largement utilisé dans des industries telles que l'automobile, l'aérospatiale et la construction pour l'usinage de blocs moteurs, de composants d'avions et de surfaces de montage planes.

Le fraisage angulaire est une technique de fraisage CNC spécialisée qui se concentre sur l'usinage à des angles spécifiques pour créer des caractéristiques angulaires, des fentes et des rainures. C’est particulièrement important dans la mécanique de précision et la fabrication d’outils. Lors du fraisage angulaire, la pièce à usiner est positionnée selon un angle sur la table de fraisage, permettant à la fraise de s'engager selon l'inclinaison requise. Cette méthode est bien adaptée à la production de composants avec des queues d'aronde, des rainures en V ou d'autres conceptions angulaires. Le fraisage angulaire joue un rôle crucial dans des secteurs tels que l'aérospatiale et la fabrication d'outils spécialisés, où des coupes angulaires précises sont nécessaires. Réaliser un réglage précis de l’angle de la pièce et sélectionner les outils appropriés sont essentiels pour réussir les opérations de fraisage angulaire.

Le fraisage de forme est une méthode de fraisage CNC distinctive connue pour sa capacité à produire des formes et des contours complexes avec une précision exceptionnelle. Cela implique l'utilisation d'outils de coupe conçus sur mesure et façonnés pour correspondre au profil souhaité, en enlevant systématiquement de la matière pour créer des caractéristiques détaillées. Cette technique est particulièrement adaptée à la fabrication de composants aux formes non linéaires ou irrégulières, tels que des engrenages, des arbres à cames et des éléments décoratifs. Largement utilisé dans des industries telles que l'automobile, l'aérospatiale et la fabrication d'outils, le fraisage de formes nécessite une sélection minutieuse de l'outil approprié et une programmation de la machine CNC pour tracer avec précision le contour exact. Des facteurs tels que la sélection des matériaux, la vitesse de l'outil et les vitesses d'avance doivent être soigneusement pris en compte pour obtenir des résultats optimaux. Le fraisage de forme joue un rôle essentiel dans la production de composants complexes et personnalisés dans les processus de fabrication modernes.

Fraiseuses CNC courantes

L’un des facteurs clés contribuant à la popularité du fraisage CNC dans la fabrication moderne est sa capacité à se déplacer sur plusieurs axes. Cette fonctionnalité permet la production de conceptions complexes à des vitesses d'usinage plus rapides et avec moins d'opérations. Les fraiseuses CNC sont principalement classées en trois types : les fraiseuses CNC verticales, les fraiseuses CNC horizontales et les fraiseuses CNC multi-axes.

Fraiseuses CNC verticales

Les fraiseuses CNC verticales sont couramment utilisées en raison de leur rentabilité et de leur application généralisée. Ces machines fonctionnent avec l'outil se déplaçant dans un mouvement de haut en bas, tandis que la machine elle-même se déplace le long de trois axes : X, Y et Z. En règle générale, c'est l'établi qui bouge plutôt que la tête. Ce type de fraiseuse CNC est généralement plus facile à programmer, mais offre néanmoins une gamme diversifiée de fonctions.

Fraiseuses CNC horizontales

La tête de fraisage d'une fraiseuse CNC horizontale est positionnée horizontalement, contrairement aux fraiseuses CNC verticales où la tête monte et descend. Semblables aux fraiseuses CNC verticales, les fraiseuses CNC horizontales fonctionnent sur au moins trois axes principaux. Cependant, les fraiseuses CNC horizontales ont la capacité de tourner pour créer des conceptions plus complexes. En raison de leur capacité à se déplacer sur cinq axes, ils sont plus coûteux. Néanmoins, ils conviennent mieux aux installations de production qui fabriquent de grandes quantités de pièces identiques. La programmation de ces machines demande plus d’efforts car elles nécessitent des logiciels plus avancés.

Les fraiseuses CNC horizontales sont généralement utilisées pour découper des rainures et des fentes sur le produit. De plus, des outils spécialisés sont disponibles pour couper des biseaux et des rayons, bien que ces outils aient tendance à être plus chers. Ces machines sont bien adaptées à la coupe de pièces d'engrenages.

Fraiseuses CNC multi-axes

Les fraiseuses CNC multi-axes sont des fraiseuses avancées capables de fonctionner sur plus de quatre axes, offrant une flexibilité accrue et la capacité de gérer des tâches complexes. L’ajout d’axes supplémentaires entraîne des coûts plus élevés, mais permet également la production de pièces de qualité supérieure. L'un des principaux avantages de l'incorporation d'axes supplémentaires est qu'elle permet à la tête de fraisage d'effectuer davantage d'opérations dans le même espace. Les fraiseuses CNC multi-axes sont autonomes et peuvent gérer des tâches sans nécessiter une intervention manuelle pour les repositionner.

Les fraiseuses CNC 3 axes sont des machines simples et efficaces où la pièce reste fixe dans une position. Les fraiseuses CNC 4 axes nécessitent un logiciel sophistiqué, mais elles offrent une flexibilité et une capacité de production améliorées. Les fraiseuses CNC à 5 axes ont la capacité de déplacer des outils de coupe ou des pièces le long de cinq axes simultanément, permettant la fabrication d'une large gamme de pièces complexes et précises.

Comprendre les fraiseuses à 3, 4 et 5 axes

Fraiseuse CNC 3 axes

Une fraiseuse CNC à 3 axes comporte généralement trois axes qui se déplacent dans des directions linéaires, notamment de haut en bas, d'avant en arrière, ainsi que de gauche et de droite.

En raison de la limitation du traitement d'une face à la fois, ce type de machine est adapté à l'usinage de certaines pièces en forme de disque. Cependant, cela peut poser des limitations pour les pièces qui nécessitent le traitement de trous ou de rainures sur plusieurs faces.

Fraiseuse CNC 4 axes

Une fraiseuse CNC à 4 axes intègre un axe de rotation supplémentaire aux 3 axes standard, permettant généralement une rotation horizontale de 360°. Cependant, la vitesse de rotation est généralement limitée, ce qui la rend adaptée à l'usinage de certaines pièces en forme de caisson.

De plus, la plupart des fraiseuses CNC à 4 axes offrent la capacité de rotation de la pièce, connue sous le nom d'axe B, permettant à la machine de fonctionner à la fois comme fraiseuse et comme tour.

Lorsqu'il s'agit de percer le côté d'une pièce ou la surface courbe d'un cylindre, l'usinage CNC 4 axes est la méthode privilégiée. Il accélère considérablement le processus d'usinage tout en conservant une haute précision.

Fraiseuse CNC 5 axes

Une fraiseuse CNC à 5 axes comporte un arbre rotatif supplémentaire au-delà des 4 axes, permettant généralement une rotation à 360° de la surface verticale. Avec une capacité 5 axes, un traitement complet et des opérations de serrage unique peuvent être réalisés, réduisant à la fois les coûts de serrage et le risque d'endommagement du produit.

La polyvalence exceptionnelle de la fraiseuse CNC 5 axes la rend bien adaptée à la production de pièces de précision complexes. Cela comprend la fabrication de composants tels que des pièces médicales pour membres ou os artificiels, des pièces aérospatiales, des pièces en titane, des pièces de machines pétrolières et gazières, des produits militaires, etc.

Matériaux de fraisage CNC

Métal

Les fraiseuses CNC présentent une excellente adaptabilité pour l'usinage de matériaux métalliques et peuvent traiter efficacement une large gamme de métaux, notamment l'acier, l'aluminium, le cuivre et le fer. Cependant, différents matériaux métalliques présentent des caractéristiques et des défis distincts lorsqu'ils sont usinés à l'aide de fraiseuses CNC. Par exemple, le cuivre présente une bonne conductivité thermique et électrique, mais une faible dureté, ce qui rend l'outil susceptible de se coincer. D’un autre côté, les matériaux en acier inoxydable ont une dureté plus élevée et sont difficiles à usiner, nécessitant souvent l’utilisation d’outils de coupe à grande vitesse. Dans l’ensemble, les fraiseuses CNC offrent une précision et une efficacité élevées pour l’usinage de divers matériaux métalliques.

Plastique

La fraiseuse CNC est bien adaptée à l'usinage de matières plastiques, telles que l'ABS, le PC, le POM, le PVC et d'autres plastiques couramment utilisés. Les matières plastiques sont connues pour leur légèreté et leur résistance à la corrosion. Comparés aux matériaux métalliques, les plastiques ont une dureté inférieure, ce qui rend les processus d'usinage relativement moins difficiles. Grâce à la capacité de la fraiseuse CNC à réguler la vitesse, la profondeur et l’angle pendant l’usinage, elle améliore la précision et l’efficacité du processus d’usinage.

Matériaux composites

Ces dernières années, l'utilisation de matériaux composites dans la production industrielle s'est considérablement développée, ce qui a conduit à une attention accrue portée à l'usinage de ces matériaux à l'aide de fraiseuses CNC. L'usinage de matériaux composites présente de plus grands défis car les méthodes de traitement traditionnelles ne sont pas adaptées à différents matériaux. En contrôlant la vitesse et la vitesse d'avance de la lame de scie, les fraiseuses CNC peuvent réaliser efficacement l'usinage des matériaux composites. Les matériaux composites se caractérisent par leur légèreté, leur finesse et leur résistance à la pression, ce qui les rend largement utilisés dans les domaines de haute technologie tels que l'aviation, l'aérospatiale et la construction automobile.

Lors de la sélection des matériaux pour le fraisage CNC, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Ces facteurs incluent l'usinabilité du matériau, les propriétés souhaitées pour le produit final (telles que la résistance, le poids et la résistance à la corrosion), le rendement et le coût du matériau.

Par exemple, si une production en grand volume est requise, un matériau facilement usinable et relativement peu coûteux serait idéal. À l’inverse, si le produit final doit posséder une résistance élevée et une résistance à la corrosion, les métaux durs ou les matériaux composites peuvent constituer le meilleur choix.

Avantages et inconvénients du fraisage CNC

Avantages du fraisage CNC :

Haute précision dimensionnelle :Les fraiseuses CNC peuvent produire des pièces en respectant avec précision les spécifications, éliminant ainsi le risque d'erreur humaine et atteignant des tolérances aussi basses que 0,004 mm.

Rapide et efficace :Contrairement aux fraiseuses conventionnelles qui nécessitent des changements d'outils manuels, les fraiseuses CNC peuvent basculer automatiquement entre jusqu'à 30 outils différents, permettant des opérations de coupe rapides et efficaces et des temps de production plus rapides.

Polyvalence des matériaux :Les fraiseuses CNC sont capables d'usiner une large gamme de matériaux, notamment les plastiques, les métaux et les composites, offrant ainsi une flexibilité dans la sélection des matériaux pour les processus de fabrication.

Inconvénients du fraisage CNC :

Coût élevé des machines :L'investissement initial pour les fraiseuses CNC est plus élevé que celui pour les équipements manuels traditionnels, ce qui peut augmenter les coûts de fabrication globaux.

Formation intensive des opérateurs :Le bon fonctionnement des fraiseuses CNC nécessite une formation complète des concepteurs, des programmeurs et des opérateurs de machines afin d'optimiser le processus de fabrication.

Exigences de maintenance élevées :Les fraiseuses CNC nécessitent un entretien fréquent pour garantir un bon fonctionnement et prolonger la durée de vie des outils, ce qui entraîne une augmentation des temps d'arrêt pendant l'utilisation de la machine.

Coût d'équipement important :L'investissement initial requis pour les fraiseuses CNC est supérieur à celui des équipements manuels traditionnels, ce qui peut entraîner des dépenses globales de fabrication plus élevées.

Formation approfondie des opérateurs :L'utilisation d'une fraiseuse CNC nécessite une formation complète pour les concepteurs, les programmeurs et les opérateurs de machines afin de maximiser l'efficacité du processus.

Besoins de maintenance élevés :Un entretien régulier des fraiseuses est essentiel pour garantir leur bon fonctionnement et prolonger la durée de vie des outils, ce qui entraîne une augmentation des temps d'arrêt lors de l'utilisation des machines.

Comment concevoir des pièces pour le fraisage CNC ?

Principes de conception de pièces pour le fraisage CNC :

Comprendre les capacités de fraisage CNC :Avant de concevoir des pièces pour le fraisage CNC, il est essentiel d'avoir une compréhension globale des capacités et des contraintes des machines CNC. Familiarisez-vous avec la gamme de fraiseuses CNC, les options d'outillage et les matériaux compatibles. Ces connaissances permettront une prise de décision éclairée pendant la phase de conception et faciliteront l’optimisation des conceptions pour un usinage efficace.

Conception pour l'usinabilité :Concevez des pièces en gardant à l'esprit la fabricabilité, en tenant compte de facteurs tels que l'accès aux outils, l'optimisation du parcours d'outil et la sélection des matériaux. Évitez les coins internes complexes ou pointus qui peuvent poser des problèmes d'usinage ou nécessiter un outillage spécialisé. Utilisez des tailles d'outils et des parcours d'outils standard chaque fois que cela est possible pour minimiser le temps d'usinage et l'usure des outils. De plus, tenez compte de la séquence des opérations d’usinage pour garantir la stabilité et la précision tout au long du processus.

Tolérances et état de surface :Définissez clairement les tolérances et l'état de surface requis pour votre pièce. Même si le fraisage CNC permet d'obtenir des tolérances serrées et des états de surface supérieurs, ces facteurs ont un impact sur le temps et le coût d'usinage. Communiquez efficacement vos exigences en matière de tolérance sur les dessins de conception et évaluez les compromis entre des tolérances plus strictes et une complexité d'usinage accrue. Notez que l'obtention de finitions de surface élevées peut nécessiter un outillage ou des processus de post-usinage supplémentaires.

Sélection des matériaux :Sélectionnez le matériau approprié pour votre pièce en fonction de ses propriétés mécaniques, de ses conditions environnementales et des exigences de son application. Différents matériaux présentent des caractéristiques d'usinabilité variables, alors réfléchissez à la manière dont votre choix de matériau influencera le processus d'usinage. Consultez votre fournisseur d'usinage CNC pour assurer la sélection du matériau le plus adapté à votre projet.

Conception pour l'accès aux outils :Pensez à l'accès aux outils lors de la conception de votre pièce. Les fraiseuses CNC présentent des limites en termes de portée et de dégagement des outils, en particulier pour les géométries complexes. Évitez les poches profondes ou les caractéristiques qui peuvent nécessiter de longues extensions d'outil, car elles peuvent entraîner une déviation de l'outil et une précision réduite. Envisagez de diviser les pièces complexes en plusieurs composants plus simples, qui peuvent être usinés plus facilement et assemblés plus tard.

Minimisez les déchets de matériaux :

Lors de la conception de pièces pour le fraisage CNC, essayez de minimiser les déchets de matériaux, ce qui réduit non seulement les coûts des matériaux, mais présente également des avantages environnementaux. Utilisez une imbrication et un placement efficaces des pièces dans le stock de matières premières pour optimiser l’utilisation des matériaux. Concevez des pièces avec des fonctionnalités qui facilitent l’élimination efficace des chutes pendant l’usinage. De plus, envisagez d’utiliser un stock de matériaux prédécoupés ou prédimensionnés pour minimiser les déchets et réduire le temps d’usinage.

Pour une assistance améliorée dans la conception de pièces pour le fraisage CNC, envisagez d'utiliser un logiciel de CAO (conception assistée par ordinateur) qui s'intègre aux capacités de FAO (fabrication assistée par ordinateur). Cette intégration permet de générer des parcours d'outils directement à partir de votre conception, garantissant ainsi une communication transparente entre les processus de conception et de fabrication.

Une collaboration efficace entre les concepteurs et les experts en usinage CNC, tels que CFS Machine Shop, est cruciale pour optimiser la conception des pièces pour le fraisage CNC. Impliquer votre fournisseur d'usinage dès le début du processus de conception peut conduire à des solutions plus efficaces et plus rentables tout en garantissant que votre produit final répond aux normes de qualité et de performance requises.

Applications de fraisage CNC

Le fraisage CNC est une technique d'usinage de précision qui utilise des machines-outils CNC et des systèmes de contrôle informatique pour obtenir une haute précision dans la mise en forme et la précision de la surface des pièces. Il offre des avantages tels qu'une efficacité, une précision et une flexibilité élevées, ce qui le rend largement applicable dans la fabrication de machines, l'aérospatiale, la fabrication de moules, la construction automobile et divers autres domaines.

Dans la fabrication mécanique, le fraisage CNC est utilisé pour produire une large gamme de pièces mécaniques, notamment des sièges de roulement, des brides, des engrenages et des rainures de clavette. En configurant les paramètres d'usinage appropriés, il peut répondre à des exigences de taille et de forme de haute précision, améliorant ainsi la précision et la qualité des pièces.

Dans l'industrie aérospatiale, le fraisage CNC joue un rôle crucial en raison des exigences élevées d'usinage des pièces, nécessitant une haute précision et des formes complexes. Le fraisage CNC permet un contrôle précis de la trajectoire de mouvement de la fraise sur la pièce à usiner grâce à des systèmes de contrôle informatique, facilitant l'usinage de surfaces complexes, de structures à parois minces et d'autres formes, améliorant ainsi les performances et la sécurité des pièces.

La fabrication de moules s'appuie également largement sur le fraisage CNC, en particulier pour obtenir un usinage de haute précision. Par exemple, dans la fabrication de moules à injection plastique, le fraisage CNC peut réaliser des structures de cavités et des moules complexes avec des exigences de qualité de surface élevées. De même, dans l'usinage de matrices d'estampage composées multi-axes, le fraisage CNC peut répondre aux exigences de courbes complexes et de haute précision.

En outre, le fraisage CNC trouve des applications dans la construction automobile, en particulier pour l'usinage de pièces courbes complexes dans les conceptions de voitures légères modernes. Il permet l'usinage de surfaces complexes et de conceptions légères en traitant des matériaux tels que l'alliage d'aluminium et l'alliage de titane, améliorant ainsi les performances et la fiabilité des pièces automobiles.

De plus, le fraisage CNC est largement utilisé dans les produits électroniques, les instruments optiques, les équipements médicaux et d'autres domaines. Il est souvent nécessaire pour le traitement de haute précision des coques de produits électroniques tels que les téléphones mobiles et les tablettes. De plus, le fraisage CNC répond aux exigences de précision et de qualité de surface des instruments optiques et des équipements médicaux.

À quoi sert notre service ?

Keming Machine Shop, l'un des principaux fabricants d'usinage CNC, se spécialise dans la fourniture de solutions de fraisage CNC de précision pour une gamme diversifiée de pièces métalliques personnalisées. Avec nos fraiseuses CNC internes et notre équipe qualifiée, nous garantissons des résultats de haute qualité avec des tolérances serrées et des processus de production efficaces.

Que vos besoins concernent des composants aérospatiaux, des pièces automobiles, des prototypes de dispositifs médicaux ou des solutions d'usinage sur mesure, nous possédons l'expertise et les ressources nécessaires pour répondre efficacement à vos besoins.

Si vous recherchez des services d'usinage CNC en Chine, nous vous encourageons à nous contacter dès aujourd'hui. Laissez-nous être votre partenaire fiable en matière d'usinage de précision, offrant des résultats exceptionnels qui répondent exactement à vos spécifications et attentes.