CNC (Commande numérique par ordinateur) les machines sont largement utilisées dans les industries métallurgiques pour couper, façonner et former divers composants métalliques avec une précision et une efficacité élevées. Lorsqu'il s'agit de couper du métal sur des machines CNC, plusieurs processus peuvent être utilisés, notamment le fraisage, le tournage, le perçage et le filetage. Cet article explore les détails complexes de la façon dont les machines CNC coupent le métal, dévoilant la technologie qui sous-tend cet aspect crucial de l'usinage moderne.
L'histoire du développement de la machine CNC
Avec le progrès continu de la production sociale et de la science et de la technologie, divers nouveaux produits industriels apparaissent les uns après les autres. En tant que fondement de l'industrie nationale, la mécanique fabrication Les produits de l'industrie deviennent de plus en plus précis et complexes, en particulier dans les domaines de l'aérospatiale, de la navigation, de l'armée et d'autres pièces mécaniques qui nécessitent une plus grande précision, des formes plus complexes et des lots souvent plus petits. La transformation de ces produits nécessite de fréquentes modifications ou ajustements des équipements,
Les machines-outils ordinaires ou les machines-outils automatisées hautement spécialisées ne peuvent évidemment pas répondre à ces exigences. Parallèlement, avec la concurrence croissante sur le marché, les entreprises doivent de toute urgence améliorer davantage leur efficacité de production, améliorer la qualité de leurs produits et réduire leurs coûts de production.
Un nouveau type d’équipement de production – les machines-outils CNC – est apparu.
Parsons Corporation a officiellement accepté la commande et a collaboré avec le laboratoire de servomécanismes du Massachusetts Institute of Technology pour produire avec succès le premier prototype expérimental au monde d'une machine-outil CNC en 1952. En 1959, Keaney&Trecker a développé avec succès le centre d'usinage pour la première fois dans le États-Unis.
Le principe de fonctionnement de la machine CNC
Les machines-outils CNC sont des équipements mécaniques qui effectuent des opérations d'usinage via un contrôle informatique, et leurs principes de fonctionnement couvrent plusieurs aspects clés. Ce qui suit est un aperçu des principes de fonctionnement de base des machines-outils CNC :
1. Conception CAO/FAO et génération de programmes
Le processus de découpe du métal commence par la conception assistée par ordinateur (CAO) et la fabrication assistée par ordinateur (FAO). Dans l'environnement CAO, les ingénieurs conçoivent un modèle tridimensionnel de la pièce souhaitée. Le logiciel CAM est chargé de convertir la conception en un chemin de découpe compréhensible par la machine. Le programme généré comprend des informations cruciales telles que les trajectoires d'outils, les vitesses de coupe, les avances, etc.
2. Système de contrôle CNC
Le programme CAM généré est transmis au système de contrôle de la machine-outil CNC. Le système de contrôle CNC sert de cerveau à la machine CNC, interprétant les instructions du programme et les traduisant en mouvements réels. Ce système se compose généralement d'un contrôleur, d'un système d'asservissement et de périphériques d'entrée. Le contrôleur interprète le programme CAM et le convertit en signaux de commande pour le mouvement des axes.
Dans le programme CNC, un tableau des tailles de filetage peut être incorporé comme référence. Ce tableau comprend des informations sur la norme tailles de filetage, le pas et d'autres dimensions pertinentes. En intégrant ce tableau dans le programme, la machine CNC peut sélectionner automatiquement l'outil de coupe et les paramètres d'usinage appropriés en fonction de la taille de filetage souhaitée.
3. Système de coordonnées de travail
Pour positionner avec précision l'outil de coupe et la pièce à usiner, les machines-outils CNC utilisent un système de coordonnées de travail. Ce système établit un système de coordonnées tridimensionnelles, permettant un positionnement précis de l'outil le long des axes X, Y et Z. Le système de contrôle CNC utilise ces informations pour garantir une coupe précise.
4. Contrôle de mouvement
L’un des composants clés des machines-outils CNC est le contrôle de mouvement. Grâce au système d'asservissement, les machines CNC peuvent contrôler avec précision le mouvement de l'outil le long des axes X, Y et Z. Cela inclut l'interpolation linéaire et l'interpolation circulaire, garantissant que l'outil suit avec précision la trajectoire prédéterminée.
5. Processus de découpe
Avec tout réglé fraisage, la machine-outil CNC lance le processus de découpe. L'outil de coupe engage la pièce métallique en suivant avec précision le parcours d'outil prédéterminé. Le système de contrôle CNC contrôle la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur pour obtenir les résultats souhaités.
6. Surveillance et commentaires en temps réel
Les machines-outils CNC avancées sont équipées de systèmes de surveillance en temps réel qui suivent les paramètres clés pendant le processus de coupe. Des capteurs et des mécanismes de rétroaction garantissent la qualité de la coupe et effectuent des ajustements si nécessaire. Ce retour d'information en temps réel contribue à améliorer l'efficacité de la production et la qualité des pièces.
8. Post-traitement et finition
Une fois le processus de découpe terminé, les étapes de post-traitement peuvent inclure ébavurage, nettoyage ou usinage supplémentaire pour un réglage fin. Les machines-outils CNC peuvent être programmées pour exécuter ces étapes de post-traitement, garantissant ainsi un produit final complet et raffiné.
Les avantages de la machine CNC pour l'usinage des métaux
L'application généralisée des machines-outils à commande numérique par ordinateur (CNC) dans le traitement des métaux apporte de nombreux avantages, allant d'une précision accrue à une efficacité de production améliorée. Voici quelques avantages notables des machines-outils CNC dans l’usinage des métaux :
1. Haute précision
Les machines-outils CNC contrôlent le mouvement des outils via des programmes informatiques, permettant ainsi un usinage de haute précision. Cela garantit la précision et la cohérence des pièces métalliques, dépassant les niveaux de précision pouvant être atteints grâce aux opérations manuelles.
2. Usinage de pièces complexes
Les machines-outils CNC peuvent gérer sans effort l’usinage de pièces aux formes complexes. Les conceptions de programmes permettent un contrôle précis du mouvement de l'outil dans diverses directions, permettant ainsi des opérations de coupe très complexes.
3. Production automatisée
Machine cnc les outils réalisent un haut niveau d’automatisation dans le processus de production. Une fois qu'un programme approprié est écrit, la machine peut fonctionner en continu, réduisant ainsi le besoin d'opérations manuelles et augmentant l'efficacité de la production.
4. Flexibilité de production
La flexibilité des machines-outils CNC leur permet de s’adapter à la production de pièces de formes et de spécifications différentes. En modifiant simplement le programme, il est possible de passer rapidement aux modes de production pour différentes pièces, réduisant ainsi le temps de changement et les coûts de production.
5. Reproductibilité et cohérence
Les opérations étant contrôlées par des programmes informatiques, les machines-outils CNC maintiennent un niveau de qualité constant dans la production de masse. Les paramètres de coupe de chaque pièce peuvent être reproduits avec précision, garantissant ainsi la cohérence du produit.
6. Cycles d'usinage plus courts
Les machines-outils CNC fonctionnent généralement à des vitesses plus élevées, réduisant ainsi les cycles d'usinage. Ceci est crucial pour répondre aux commandes urgentes ou améliorer l’efficacité globale de la production.
7. Réduction des erreurs humaines
Étant donné que les machines-outils CNC reposent principalement sur des instructions préprogrammées, le risque d’erreurs humaines est minimisé. Cela augmente la fiabilité et la stabilité du processus de fabrication.
Applications :
Au-delà du processus artistique de découpe du métal, les machines-outils CNC trouvent des applications dans diverses industries. De l’aérospatiale et de l’automobile à la fabrication de dispositifs médicaux, leur adaptabilité brille. Les avantages de Services d'usinage CNC, notamment la haute précision, l'automatisation, la flexibilité de la production et la réduction des erreurs humaines, ont élevé ces outils à l'avant-garde de la fabrication moderne, où l'efficacité et la qualité occupent une place centrale.
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Généralement, les machines CNC sont capables de couper des matériaux allant de feuilles minces (aussi fines qu'une fraction de millimètre) à des blocs ou plaques épais mesurant plusieurs pouces d'épaisseur. Les machines CNC de grande puissance dotées d'outils de coupe spécialisés peuvent traiter des matériaux plus épais, tandis que d'autres peuvent se limiter à des matériaux plus fins.
Le processus métallique CNC, abréviation de Computer Numerical Control, implique l'utilisation de systèmes informatisés pour contrôler les outils et équipements d'usinage permettant de façonner et de couper des composants métalliques avec précision et exactitude. Ce processus commence généralement par la création d'une conception ou d'un modèle numérique à l'aide d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO). La conception est ensuite traduite en instructions, ou codes G, qui sont introduites dans la machine CNC. La machine CNC interprète ces instructions pour contrôler avec précision le mouvement et le fonctionnement des outils de coupe, tels que des perceuses, des fraiseuses ou des tours, afin de façonner la pièce métallique selon les spécifications souhaitées.
Cet article a été rédigé par les ingénieurs de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen est un ingénieur et expert technique fort de 20 ans d'expérience en prototypage rapide et en fabrication de pièces métalliques et plastiques.
