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Rapidité, fiabilité, précision et robustesse, pourquoi l’usinage CNC est une technologie de pointe ?
Le fraisage et le tournage CNC sont des processus permettant la fabrication de pièces par enlèvement de matière. Ces technologies de production autorisent de forts niveaux de précision et de répétabilité des opérations. Les machines peuvent être programmées pour fonctionner de manière fiable 24h/24, 7j/7 si nécessaire. Le fraisage CNC est une solution idéale pour produire des pièces (simples ou complexes) à la demande.
L’usinage CNC offre une grande souplesse de production, permettant de produire des pièces à l’unité (prototypage), en moyenne série ou en grande série. Le délai de fabrication d’une pièce peut varier selon la quantité, la taille ou la complexité attendue.
La technologie CNC permet également de travailler un grand nombre de matériaux tout en conservant leurs propriétés mécaniques. Plus de 50 métaux, alliages et plastiques de qualité industrielle peuvent être usinés par fraisage et tournage CNC. FIDEMECA, spécialiste du décolletage CN, a développé un réel savoir-faire dans l’usinage de matériaux nobles et difficiles telles que les différentes nuances de l’inox, du titane, de l’aluminium, de l’acier, de l’inconel, du fer pur, des matières plastiques ou encore des alliages cuivreux.
L’usinage CNC, qu’est-ce que c’est ?
L’usinage CNC est un moyen de production qui consiste à retirer de la matière à une pièce brute dans le but de lui donner la forme et les dimensions voulues. Il s’agit essentiellement de pièces mécaniques à destination des industries aéronautiques et spatiales, ferroviaires, médicales ou encore énergétiques. Avec les avancées technologiques et l’arrivée des machines-outils, l’usinage CNC est aujourd’hui extrêmement précis et intervient dans la réalisation de pièces de mécanique de précision ou des éléments qui vont intégrer des environnements à fortes exigences techniques. Il existe plusieurs types d’usinage cnc, de machines et de matériaux travaillés : le titane, l’inox, l’aluminium ou l’acier peuvent ainsi être façonnés en fonction des besoins de l’industrie.
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Comment est né l’usinage CNC ?
L’évolution des techniques a profondément marqué l’histoire de l’usinage. On peut néanmoins facilement remonter à l’Antiquité pour les origines, avec l’utilisation de tour de potier à pédale pour donner à l’argile la forme d’un pot, par exemple. L’énergie humaine ou animale a petit à petit laissé sa place au charbon et à la vapeur, au 19e siècle, avec la révolution industrielle. L’arrivée de l’électricité va ensuite permettre de créer des chaînes d’usinage, d’abord apparues chez Ford, avant de se démocratiser dans toute l’industrie. Ce sont les années 70 qui marquent le dernier tournant, avec l’arrivée des ordinateurs et de l’usinage CNC : les machines-outils sont désormais pilotées par des commandes numériques et les différentes techniques d’usinage peuvent être combinées au sein d’une même unité pour obtenir des pièces sophistiquées sans changer de machine.
Quelles sont les différentes techniques d’usinage CNC ?
Pour obtenir avec précision les pièces élaborées lors de la phase d’étude, différents types d’usinage peuvent être sollicités. Il en existe de nombreuses, mais les principales restent :
- le tournage,
- le décolletage,
- le fraisage,
- le perçage,
- le filetage…
Le recours aux différentes techniques s’effectue en fonction des besoins et des pièces à obtenir. Le fraisage, par exemple, est très souvent utilisé et consiste à retirer de la matière de la pièce à usiner grâce à une fraise qui opère un mouvement rotatif. Le principe est que c’est l’outil qui entre en mouvement pour usiner la pièce. Pour le tournage, la c’est la pièce qui va entrer en mouvement de rotation, l’outil vient au contact de la pièce pour l’usiner. Le perçage, le filetage et le mortaisage permettent de percer des trous dans la matière, soit pour permettre un assemblage vissé ou pour créer un orifice d’une forme particulière dans le but d’y insérer une autre pièce.
Quels sont les métiers dans l’usinage CNC ?
L’usinage CNC exige une chaîne de compétences et de savoir-faire particuliers, tout au long de la ligne. Le bureau d’études, d’abord, recueille les cahiers des charges pour ensuite proposer des conceptions (matières et techniques) qui optimisent le fonctionnement et l’aspect technico-économique pour les entreprises industrielles.
La réalisation des pièces va ensuite faire intervenir différents métiers. Le régleur sur machines CN (à commande numérique) met en route la fabrication des pièces par la machine et vérifie le processus jusqu’à son achèvement.
L’usineur/tourneur est au cœur de la fabrication : il réalise des pièces pour des secteurs exigeants. Lire un plan puis usiner la pièce en gardant un contrôle permanent sur la qualité de la conception, voilà le quotidien d’un usineur/tourneur.
Les contraintes des environnements dans lesquels vont évoluer les pièces usinées n’autorise aucune erreur. L’assistant qualité va contrôler l’ensemble de la conformité de la production avant l’envoi au client final.
L’usinage CNC : comment maîtriser les coûts ?
Pour obtenir les pièces usinées par commande numérique les plus rentables, il est recommandé de produire de grandes séries. Ainsi, le prix unitaire diminue progressivement jusqu’à se stabiliser. Le coût va également varier selon la méthode utilisée (usinage 3 ou 5 axes). Le fraisage CNC à 3 axes est généralement la méthode la moins chère pour fabriquer des pièces peu compliquées avec des tolérances élevées.
Le tournage CNC sur un tour est également un processus très compétitif lorsque des pièces cylindriques telles que des tiges filetées et des accouplements d’arbres sont nécessaires.
L’usinage CNC à 5 axes peut être indexé ou continu. Dans le cas d’un fraisage indexé, la pièce est automatiquement positionnée pour permettre aux outils de réaliser les premières opérations de fraisage. Les mouvements supplémentaires sont effectués entre les étapes de fraisage sans retirer la pièce de son support.
Dans le cas d’un fraisage continu, la machine peut se déplacer simultanément dans toutes les directions pendant la découpe de la pièce.
Ces deux procédés 5 axes éliminent les coûts supplémentaires et la marge d’erreur humaine potentielle qu’implique le repositionnement manuel d’une pièce. En raison de ces avantages, l’usinage à 5 axes est la meilleure solution pour les composants complexes mais reste plus coûteux que le fraisage CNC 3 axes classique.
Lire aussi : Qu’est-ce que l’usinage à commande numérique ?
Quels sont les contrôles clés pour une conception de qualité pour l’usinage CNC ?
L’usinage CNC est la meilleure méthode de fabrication lorsque vous avez besoin de pièces simples avec des tolérances serrées, d’excellentes propriétés mécaniques et d’une production évolutive à faible volume. Pour tirer le meilleur parti de chacun de ces atouts, vous devez tenir compte de plusieurs facteurs clés au cours du processus de conception :
- Quelle taille et quelle forme de foret puis-je utiliser ?
- Cet outil est-il adapté à mon projet d’usinage ?
- Quelle sera l’intensité des vibrations ?
- Comment la chaleur de la mèche affectera-t-elle le matériau avec lequel je travaille ?
