Techniques avancées d'usinage CNC : Découpe multiaxiale, à grande vitesse et au laser | Fabrication de précision

Explorez les dernières techniques d'usinage CNC avec des techniques multi-axes, à grande vitesse et au laser. Découvrez comment les méthodes d'usinage avancées améliorent la précision, l'efficacité et la flexibilité de conception pour les composants complexes dans les domaines de l'aérospatiale, de la médecine, de l'automobile, etc. Découvrez les avantages de l'intégration de la CAO/FAO pour optimiser les processus de fabrication.

Exploration des techniques avancées d'usinage CNC pour les géométries complexes

L'article aborde un certain nombre de questions liées aux techniques d'usinage CNC. La première section, intitulée "Introduction à l'usinage CNC", définit le sujet de l'ouvrage, à savoir la commande numérique par ordinateur, et aborde son développement, depuis les trois axes initiaux jusqu'à d'autres niveaux. La section suivante, "Techniques d'usinage avancées", traite de l'usinage multiaxial. Usinage CNC et des méthodes CNC de haute précision et des sorties CNC personnalisées.

Les concepts de base des systèmes multi-axes sont expliqués, suivis d'une discussion sur les différences entre l'usinage à trois axes et l'usinage à cinq axes, ainsi que sur les avantages tels que la grande complexité géométrique et la réduction du nombre de réglages. La section "Technologies CNC de haute précision" se concentre sur l'usinage augmenté, l'usinage à cinq axes et l'usinage à grande vitesse et met l'accent sur la précision et le contrôle de la production.

Le segment des solutions techniques d'usinage CNC sur mesure prend en compte les matrices et les outils d'emboutissage, la découpe au laser, la découpe au jet d'eau et la découpe au plasma ; il explique comment toutes ces approches répondent à des exigences de fabrication spécifiques. Ce document traite également de l'intégration CAO/FAO, c'est-à-dire des logiciels de commande numérique automatisée, de l'incorporation de la FAO, de l'analyse IAO et des mesures de conception, et de la manière dont ces outils facilitent la procédure de fabrication.

Enfin, la conclusion met en corrélation l'effet général des techniques NVGE supérieures sur la fabrication et présente une section FAQ, reconnaissant principalement les questions concernant les matériaux, les conceptions et les avantages de l'application des techniques d'usinage CNC dans les industries.

Techniques d'usinage avancées

Aux techniques d'usinage CNC à trois axes s'ajoutent des approches qui repoussent les limites de la conception. L'usinage multi-axes va au-delà des formes en utilisant les deux mouvements de rotation de l'outil.L'usinage cinq axes offre la possibilité d'usiner les côtés d'un objet, en un seul réglage.L'usinage à grande vitesse est une technique de pointe. Pièces d'usinage CNC personnalisées La découpe au laser crée des formes à l'aide de faisceaux lumineux. La découpe au jet d'eau produit également des pièces à l'aide de jets d'eau. Ces méthodes combinent les processus de fabrication.

Aujourd'hui, la fabrication utilise des machines à commande numérique par ordinateur qui offrent des niveaux accrus de personnalisation et de précision de la fabrication. En outre, surtout au cours du développement du produit, leur précision devient également une caractéristique importante, car elle génère les exigences d'une fabrication particulière. Cela entraîne un certain nombre de problèmes dans le cadre des techniques conventionnelles d'usinage CNC à trois axes pour les pièces et les composants, en particulier lorsqu'il s'agit d'utiliser des configurations géométriques complexes et non standard et des exigences de tolérance strictes.

Mais, par la suite, de telles limitations imprévisibles sont apparues et de nombreuses nouvelles technologies sont disponibles pour les résoudre. Dans le cas présent, les processus d'usinage CNC examinés comprennent l'usinage multi-axes, l'usinage à grande vitesse et l'usinage au laser dans le cadre de la construction de pièces complexes. L'application appropriée de ces méthodes nécessite une liberté de conception maximale et un haut niveau d'efficacité en même temps. Les solutions techniques spécialisées d'usinage CNC sont toujours très demandées par les industries, car la nécessité de concevoir des prototypes et des composants universels produits en masse et facilement utilisables est très importante.

Qu'est-ce que l'usinage CNC ?

L'usinage CNC (commande numérique par ordinateur) est une technique de fabrication d'un produit à l'aide d'un ordinateur qui peut contrôler les machines-outils afin de fournir des commandes utiles au processus de coupe et à la création d'autres pièces à partir d'une matière première. Auparavant, la l'avenir de l'usinage CNC a appliqué trois axes linéaires et XY pour produire des pièces de type bloc allongé cubique simple.

Mais aujourd'hui, de nouvelles méthodes permettent la fabrication de pièces à plusieurs faces et de formes plus compliquées et plus détaillées de la géométrie requise grâce à des axes supplémentaires de rotation. Les techniques d'usinage CNC offrent précision, cohérence et polyvalence, car la vitesse d'avance, la profondeur de coupe et la position où l'outil doit être placé peuvent toutes être contrôlées par des chiffres.

Vous trouverez ci-dessous les différents avantages liés à l'application de la technologie de pointe.

Techniques CNC :

C'est un fait que de nombreux avantages peuvent être tirés de l'utilisation des techniques modernes d'usinage CNC, du fraisage au tournage, et découvrez comment elles améliorent la précision, la vitesse et l'efficacité de la fabrication par rapport aux techniques traditionnelles. Les techniques d'usinage CNC très complètes offrent de meilleures capacités de fabrication de pièces complexes, avec une précision accrue. Elles répondent ainsi à des exigences normatives encore plus élevées dans des secteurs tels que l'aérospatiale et le domaine médical.

L'usinage multiface offre également une souplesse de conception qui favorise la fabrication en plusieurs étapes. Les coûts et le temps consacrés à la mise en place sont moindres du fait de la mise en place unique et le temps consacré à l'enlèvement de la matière est court. L'application des méthodes de cet art permet de libérer des produits grâce à des géométries qui n'étaient pas envisageables auparavant.

Usinage CNC multiaxe

Qu'est-ce que l'usinage multiaxial ?
L'usinage multiaxial implique l'existence d'autres axes rotatifs que les trois axes linéaires conventionnels que sont les mouvements X, Y et Z. La possibilité de mouvements linéaires et rotatifs de l'outil de coupe en une seule opération constitue un avantage pour cette technologie, car elle permet de réaliser des formes géométriques compliquées qui peuvent nécessiter un temps considérable et de nombreuses opérations en une seule fois.

Usinage 3 axes et 5 axes
Les techniques d'usinage CNC à 3 axes inférieurs offrent des mouvements linéaires orthogonaux d'avance le long des directions X, y et z. Services d'usinage CNC 5 axes améliore l'outil selon deux axes de rotation supplémentaires ; ces axes de rotation supplémentaires sont appelés axes "A" et "B". L'outil ou la pièce à usiner peut désormais pivoter pour que le côté droit, le haut, le bas ou tout autre côté puisse être utilisé l'un après l'autre dans une même position. Cela permet d'améliorer la flexibilité du processus de conception et d'obtenir une grande efficacité. Cela optimise l'espace de conception et augmente l'efficacité du processus.

Avantages de l'usinage multiaxial

Géométries complexes
L'usinage multi-axes permet au machiniste d'accéder aux contre-dépouilles ainsi qu'aux zones intérieures pour les formes 3D complexes.

Réduction du nombre d'installations
Le repositionnement est supprimé grâce à l'accès total à toutes les surfaces dans leur intégralité, ce qui réduit les cycles de production. Il a été observé que les pièces complexes impliquent beaucoup moins de repositionnement.

Une plus grande précision
Par rapport aux techniques d'usinage CNC conventionnelles, où la pièce est repositionnée entre les différentes opérations, l'usinage multi-axes implique un nombre réduit de changements de position et minimise donc les erreurs dans une large mesure au niveau de la précision. Voici quelques-uns des avantages du processus LCM : des tolérances plus étroites peuvent être obtenues lorsque le processus est appliqué à des géométries complexes.

Application à l'industrie automobile
Les composants de transmission complexes, les blocs moteurs avec des configurations de ports complexes et les bras de suspension avec des contours incurvés bénéficient tous de la liberté de conception de l'usinage multi-axes et des réglages simplifiés pour les applications automobiles rigoureuses.

Techniques CNC de haute précision

Geater Machining
Les techniques d'usinage CNC de Geater sont axées sur des tolérances strictes, permettant d'atteindre des précisions de l'ordre du micron grâce à des machines-outils et des stratégies de coupe optimisées.

Usinage CNC 5 axes
Comme indiqué ci-dessus, le mouvement 5 axes permet d'effectuer des coupes complexes à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce avec une meilleure précision en une seule fois.

Usinage à grande vitesse
Grâce à l'utilisation de vitesses de broche élevées et d'outils rapides, les techniques d'usinage CNC à grande vitesse permettent de réduire les temps de cycle tout en obtenant des états de surface comparables.

Avantages des techniques de haute précision

Une production plus rapide
Le matériau est érodé plus rapidement, ce qui permet aux fabricants de gagner du temps en réduisant la durée totale nécessaire à l'enlèvement du matériau.

Amélioration de la durée de vie de l'outil
Les outils revêtus et les vitesses optimisées permettent à l'outil de durer beaucoup plus longtemps et avant qu'il ne soit nécessaire de l'affûter ou de le remplacer.

Traitement des détails fins
Des conceptions micro géométriques améliorées peuvent être fabriquées grâce à un processus plus fin pour les composants miniatures qui ont des tolérances fines.

Application pour les dispositifs médicaux
Les outils et les implants, ainsi que les prothèses, sont presque toujours reproduits avec des tolérances de l'ordre du micron, nécessaires à la biocompatibilité, grâce à des techniques d'usinage CNC de haute précision facilement disponibles. Des implants articulaires très complexes peuvent être fabriqués et adaptés pour correspondre à l'anatomie d'un patient.

Solutions CNC personnalisées

Matrices et outils d'estampage
Les moules d'emboutissage impliquent un usinage multiaxial très complexe sous contrôle informatique pour emboutir des pièces identiques à partir d'une feuille de métal.

Découpe au laser
Les techniques d'usinage CNC au laser permettent aux ingénieurs de contrôler la géométrie des pièces et leur disposition, y compris les formes. Le laser cohérent à haute intensité ablate une large gamme de matériaux pour des applications dans l'aérospatiale, la médecine, l'automobile et d'autres industries similaires.

Découpe au jet d'eau
Les jets d'eau utilisent un flux à haute pression enrobé d'abrasif dans le but de couper sans laisser de couche de zone affectée par la chaleur, même sur les matériaux thermosensibles. Les unités de découpe par jet d'eau permettent de découper à grande vitesse des composites métalliques et des pierres pour fabriquer des parties spécifiques du matériau.

Découpage plasma
En excitant un gaz ionisé dans des espaces de coupe qui peuvent être programmés, les techniques d'usinage à commande numérique coupent des matériaux conducteurs d'électricité allant de l'acier doux aux alliages d'aluminium.

Avantages des techniques personnalisées
Outre l'amélioration de l'efficacité et de la flexibilité de la conception, les solutions clients génèrent des pièces spécialisées fabriquées sur commande. Comme elles sont produites manuellement, elles comportent de nombreuses erreurs par rapport à la production automatisée.
Application aérospatiale
Les sections et composants d'aéronefs uniques ou isolés, y compris les aérostructures uniques et les pièces de fabrication et de production standard, bénéficient de détails complexes et de contours complexes grâce à la découpe au laser, tandis que les jets d'eau personnalisent les panneaux d'armure en composite et que les panneaux de fuselage sont découpés au plasma. Les solutions efficaces sont taillées sur mesure pour réussir l'assemblage jusqu'aux vis.

Intégration CAD/CAM

Logiciel CNC
La CAO consiste à créer des modèles de pièces sous forme numérique, tandis que la FAO consiste à convertir les dessins de CAO en code lisible par la machine. Avec l'IAO, ils réalisent des suites intégrées de la conception à la fabrication.

Intégration de la FAO
Les programmes de FAO adaptent les parcours d'outils et garantissent la possibilité de les utiliser. Les réalisations de parcours d'outils avant la production vérifient les processus avant la fabrication des pièces et signalent les erreurs.

Analyse CAE
C'est pourquoi, en utilisant l'IAO, les ingénieurs confirment que la conception de la pièce peut assurer sa fonction de conception en procédant à des essais sous contrainte/thermiques sans prototypage. Les conceptions peuvent être optimisées.

Considérations relatives à la conception de la CNC
Il existe des outils logiciels de calcul qui facilitent la conception pour la fabrication, depuis le tolérancement jusqu'aux techniques essentielles d'usinage CNC, du fraisage au tournage, et découvrez comment ils améliorent la précision, la rapidité et l'efficacité des règles géométriques de fabrication. Les surfaces complexes sont réduites au cours de ce processus afin de faciliter le processus de fabrication. L'usinage CNC dans l'automatisation processus.

Paramètres d'usinage
Les paramètres de coupe (vitesse, vitesse d'avance, profondeur et liquide de refroidissement) sont définis dans un logiciel en fonction des matériaux sélectionnés et de la capacité de travail des techniques d'usinage CNC.

Avantages de l'intégration CAD/CAM
Les processus entièrement numérisés permettent de travailler depuis la phase de conception jusqu'aux pièces finies. Le codage manuel complexe et fastidieux et le travail au jugé sont remplacés par la génération d'un code optimal quantitatif et analytique et par la vérification et l'exécution d'une simulation pour la première tentative réussie. Il n'est possible d'obtenir des résultats cohérents qu'à partir d'un environnement d'ingénierie intégré au système.

Conclusion :

Les techniques numériques d'usinage CNC sont apparues ces dernières années et ont considérablement modifié la flexibilité ou la précision de fabrication. Alors que les concepteurs étaient auparavant limités à des formes prismatiques et à l'usinage dans des axes limités, les avancées modernes actuelles offrent des solutions illimitées avec une complexité accrue des pièces et des tolérances minuscules. De la scénario multi-axesL'usinage, l'amélioration de la vitesse et de la précision des capacités d'usinage, l'intégration des lasers et des jets d'eau ne cessent d'évoluer.

Grâce aux solutions intégrées de CAO/FAO qui améliorent le flux de la conception à la production, le secteur manufacturier d'aujourd'hui se développe plus rapidement et est capable de le faire à grande échelle. Avec des exigences croissantes en matière de spécifications de conception, des méthodes plus sophistiquées de techniques d'usinage CNC amélioreront la conception et la fabrication de structures complexes. Libérées par la technologie numérique, les industries déploieront une gamme étendue de services d'usinage spécialisés pour satisfaire à la fois le besoin de polyvalence du prototypage et la standardisation de la production de masse.

FAQ

Q : Que peut-on faire grâce à l'usinage CNC avancé et quels sont les matériaux les plus fréquemment utilisés dans ce processus ?

R : Les métaux sont l'un des plus courants, ils sont disponibles dans de nombreux types comme l'aluminium, l'acier, le titane et l'alliage Inconel qui ont des caractéristiques différentes pour des utilisations différentes. Les autres thermoplastiques comprennent l'ABS, le nylon et le PEEK. De nouveaux développements ont permis d'appliquer l'aptitude aux composites, aux céramiques ainsi qu'aux bois denses/bambous. La bonne décision peut être prise en fonction d'aspects tels que l'utilisation de l'article ou du composant, les conditions de fonctionnement et le coût impliqué. Le bon matériau améliore les performances d'une pièce et, en même temps, maximise les avantages de l'usinage numérique qui permet d'obtenir n'importe quelle géométrie.

Q : Quels sont les éléments à prendre en compte lors de la réflexion sur l'usinage CNC avancé ?

R : Certains des facteurs importants sont la réduction des zones non usinables, l'épaisseur appropriée des parois et les restrictions sur le rayon et/ou la taille de l'arête du modèle à produire. Les courbes planes rectangulaires inter-profils posent des problèmes, d'où les filets. Il n'est pas nécessaire que la longueur des filets soit supérieure à trois fois la taille du trou à fileter. Les échelles de trous actuelles facilitent la construction. L'utilisation de logiciels de FAO pour simuler les programmes de pièces élimine les possibilités de complications avant la production. Par conséquent, il est efficace de maintenir une coordination étroite avec les machinistes sur ces conceptions à tolérances serrées afin d'atteindre le niveau de fabricabilité des pièces sans aucun conflit.

Q : Quelles sont les industries qui ont le plus bénéficié des technologies CNC avancées ?

R : L'aérospatiale d'abord, avec des pièces complexes pour les avions à réaction et les engins spatiaux, usinées à partir de données de CAO et de FAO. D'autres pièces destinées au corps humain bénéficient de la précision des techniques d'usinage CNC. L'industrie automobile utilise le fraisage multi-axes pour la fabrication de pièces de moteurs à haute vitesse. Les machines du secteur de l'optique acquièrent des porte-lentilles complexes grâce à la puissance des 5 axes. L'électronique utilise le fraisage à grande vitesse pour les petits circuits répétitifs des appareils. L'architecture brille avec des métaux à motifs comme la découpe au laser pour les façades durables et les souffleuses à neige reçoivent des revêtements d'admission ergonomiques grâce à la collaboration multi-usines avec le jet d'eau. Dans tous les secteurs, des processus sophistiqués favorisent les percées dans l'abstrait.