Centre d'usinage vertical : Guide informatif
Si vous travaillez avec des pièces en métal ou en plastique, vous avez probablement entendu parler des centres d'usinage verticaux (VMC). Ces machines sont largement utilisées dans la fabrication pour couper, façonner et percer des matériaux avec précision. Ce guide informatif vous permettra d'en savoir plus sur les centres d'usinage verticaux.
Qu'est-ce qu'un centre d'usinage vertical ?
Un centre d'usinage vertical (VMC) est un outil puissant utilisé dans les ateliers d'usinage CNC. Il est conçu pour vous aider à créer des trous et des formes précises sur des surfaces planes. La machine fonctionne dans le sens vertical, à l'aide d'une broche qui se déplace de haut en bas selon un angle prononcé.
Grâce à des commandes informatisées, un centre d'usinage vertical peut automatiser des tâches telles que la sélection et la rotation d'outils, la répétition de mouvements et le façonnage de matériaux avec précision. Ces machines CNC de pointe ont considérablement amélioré la productivité du fraisage. Les différents modèles varient en fonction du nombre d'axes qu'ils possèdent, des fonctions qu'ils peuvent exécuter et des caractéristiques supplémentaires qu'ils offrent.
Un centre d'usinage vertical est un outil de production fiable et efficace. Il fournit des pièces d'une grande précision en moins de temps. Sa conception robuste lui permet de fournir un couple, une puissance et une vitesse excellents. Grâce à son haut niveau d'automatisation, il peut travailler avec différents matériaux tout en contribuant à réduire les coûts de production.
Principes de fonctionnement de base des centres d'usinage verticaux
Un centre d'usinage vertical fonctionne en suivant un modèle de conception des pièces que vous souhaitez fabriquer. Les machines-outils et les réglages nécessaires pour les pièces sont convertis en un code que le système de commande numérique de la machine peut comprendre.
La machine suit un programme de traitement qui exécute automatiquement les instructions de la CNC. Ces instructions sont généralement stockées sur des disques ou des bandes perforées, qui sont ensuite envoyées au dispositif d'entrée de la machine. Vous pouvez lire ces informations et les transférer au système de commande numérique. Vous pouvez également envoyer le programme directement à l'aide d'un ordinateur connecté au centre d'usinage.
Un centre d'usinage vertical se déplace généralement dans trois directions (X, Y et Z). Il dispose également d'une table rotative fixée à la surface de travail, ce qui facilite la création de pièces circulaires.
Principales parties d'un centre d'usinage vertical
Un centre d'usinage vertical comporte plusieurs éléments importants qui fonctionnent ensemble pour fabriquer des pièces conformément aux normes de fabrication. Il s'agit notamment des éléments suivants
Broche tournante
La broche est un arbre en rotation qui maintient l'outil de coupe ou la pièce à usiner. Elle est généralement placée verticalement (de haut en bas) et permet de positionner, de soutenir et de faire tourner la pièce pendant l'usinage.
Tables tournantes
L'ajout d'axes de rotation supplémentaires transforme une machine de base à 3 axes en une machine à 4 ou 5 axes. Cela vous permet de fabriquer plus facilement des pièces complexes, comme des pales de turbine.
Table de travail
Il s'agit d'une surface plane sur laquelle vous placez la pièce à usiner. Vous pouvez la fixer directement ou utiliser des pinces et des dispositifs de fixation. La table se déplace dans trois directions :
- Axe des X (gauche et droite)
- Axe Y (avant et arrière)
- Axe Z (haut et bas)
Ce mouvement vous permet d'ajouter différentes caractéristiques à votre pièce.
Changeur d'outils
Ce système permet de changer automatiquement d'outil en fonction des différentes tâches. Il rend le processus d'usinage plus rapide et plus efficace.
Système de refroidissement
La plupart des machines utilisent un système de refroidissement qui fait recirculer un liquide (de l'eau mélangée à de l'huile, par exemple) pour maintenir les outils de coupe et les pièces au frais et les lubrifier.
Chargeurs à chargement rapide
Les chargeurs automatisés, tels que les tables à navette, permettent de placer les pièces rapidement, ce qui réduit les temps d'arrêt et accroît l'efficacité.
Enceintes/couvertures intégrales
Ces couvercles empêchent les éclaboussures de copeaux métalliques et de liquide de refroidissement. Ils protègent également le machiniste et maintiennent la zone de travail propre.
Convoyeur à vis/à copeaux
Ce système élimine automatiquement les copeaux métalliques de la zone de travail, de sorte que vous n'avez pas à les enlever à la main. Il contribue au bon fonctionnement de la machine.
Utilisations courantes des centres d'usinage verticaux
Si vous ne connaissez pas encore cette technologie, le diagramme d'un centre d'usinage vertical peut vous aider à comprendre son fonctionnement. Il comporte une broche verticale, qui se déplace de haut en bas, et une table qui accueille le matériau à usiner. Vous vous demandez peut-être aussi : "Que peut-on faire avec un centre d'usinage vertical ?". En voici quelques-unes :
Façonner des pièces complexes
Certaines pièces, comme les paniers ou les bases, ont des formes irrégulières difficiles à usiner. Un centre d'usinage vertical avec changeur de palettes facilite la création de ces pièces complexes en vous permettant de changer de pièce automatiquement.
Fabrication de pièces en forme de boîte
Les pièces de type "boîte", telles que les blocs moteurs et les enveloppes de pompes à engrenages, présentent de multiples cavités et systèmes de trous. Ces pièces sont courantes dans les voitures et les avions. Un centre d'usinage vertical à double colonne est idéal pour l'usinage de pièces lourdes et de grande taille avec une grande précision. Ce type de machine offre une stabilité et une résistance accrues.
Découpe de motifs courbes ou détaillés
Certaines pièces, comme les hélices, les cames et les roues, présentent des courbes et des contours détaillés. Un centre d'usinage à broche verticale permet de créer ces formes complexes avec une grande précision. Il est particulièrement utile dans des secteurs comme l'aviation et les transports, où la précision est importante.
Production de pièces prototypes
Si vous devez créer de nouvelles pièces ou tester différentes tailles, un centre d'usinage vertical vous offre une grande flexibilité. Vous pouvez rapidement modifier le programme, redimensionner les pièces ou ajuster les paramètres de production. Il est donc idéal pour les petits lots et les essais de nouveaux produits.
Usinage de pièces plates et cylindriques
Vous pouvez utiliser un centre d'usinage vertical pour fabriquer des pièces en forme de planche, de manchon et de plaque. Ces pièces comportent souvent des rainures de clavette ou des trous radiaux. Il s'agit par exemple de manchons d'arbres et de plaques à trous multiples, comme les capots de moteurs. Un centre d'usinage vertical vous permet d'usiner ces pièces rapidement et avec précision.
Avantages de la VMC
L'utilisation d'un centre d'usinage vertical présente de nombreux avantages, dont les suivants :
Accélération de la production
Les VMC vous aident à accomplir votre travail sans réduire la qualité ni gaspiller les ressources. L'automatisation les rend encore plus efficaces en gérant les tâches de configuration séparément de l'usinage proprement dit.
Facile à utiliser et gain de temps
Les machines VMC sont conçues pour que vous puissiez voir clairement votre travail. Cela vous permet de repérer et de résoudre rapidement les problèmes tout en fraisage. Les commandes CNC simples facilitent la programmation et la conception de la machine vous permet d'installer les pièces plus rapidement. Vous passez donc moins de temps à la configuration et à la programmation.
Moins d'espace
Un VMC n'occupe qu'un tiers de l'espace d'un centre d'usinage horizontal. Parce qu'il permet d'économiser beaucoup d'espace, le VMC est un excellent choix pour les petites entreprises.
Plus abordable que les machines horizontales
Un centre d'usinage vertical coûte moins cher qu'un centre d'usinage horizontal. L'investissement initial est moins élevé et vous pouvez également économiser sur les coûts de production.
Caractéristiques du centre d'usinage vertical
Nous examinons ci-dessous les caractéristiques d'un centre d'usinage vertical.
Forte capacité à découper le métal
Votre centre d'usinage vertical doit pouvoir découper une large gamme de matériaux. Une bonne capacité de coupe est essentielle pour stimuler la productivité. C'est pourquoi la broche est l'une des caractéristiques les plus importantes à prendre en compte lors du choix d'une machine.
Fixation et potentiel du 4ème axe
Une bonne machine doit faciliter la mise en place de montages et l'utilisation d'un quatrième axe si nécessaire. Si le logiciel est trop complexe, il vous ralentit. Un système simple et efficace permet de gagner du temps et d'augmenter le temps de fonctionnement de la machine.
Logiciel de contrôle avancé
Le logiciel de votre machine peut vous aider ou vous limiter dans la manière dont vous stockez les données, définissez les coordonnées, sondez et travaillez en réseau. Si l'interface est difficile à utiliser, vous perdrez du temps à résoudre des problèmes au lieu de travailler. Un système simple et convivial permet de travailler en douceur.
Soutien et capacité des outils
Votre VMC doit pouvoir traiter différentes pièces, passer rapidement d'une tâche à l'autre et maintenir la qualité de l'outil. Si la machine n'est pas conçue pour cela, elle peut entraîner des temps d'arrêt fréquents, des coûts plus élevés, des retards et des pertes de bénéfices. C'est pourquoi il est essentiel de disposer d'une machine dotée d'un support d'outillage solide et d'une bonne capacité de refroidissement.
Options d'automatisation
L'automatisation permet à différents matériels et logiciels de fonctionner ensemble comme un seul système. Cela réduit le besoin de travail manuel et augmente la productivité.
Conception confortable pour les opérateurs
Votre machine doit être confortable et sûre à utiliser. L'automatisation peut vous aider en vous donnant plus de temps et d'espace pour installer les pièces à usiner, améliorant ainsi votre environnement de travail global.
Différence entre un centre d'usinage horizontal et un centre d'usinage vertical
Usinage CNC es centres d'usinage sont des machines de pointe qui permettent d'automatiser la coupe et la mise en forme des matériaux. Les deux principaux types sont les centres d'usinage verticaux (VMC) et les centres d'usinage horizontaux (HMC). Voici en quoi ils sont différents :
Direction de la broche
La principale différence réside dans la position de la broche (la partie qui maintient l'outil de coupe). Les HMC ont une broche qui se trouve sur le côté. Cela leur permet de réaliser des coupes plus profondes. Les VMC ont une broche verticale, ce qui leur permet d'effectuer des coupes précises.
Précision et exactitude de la coupe
HMCs enlèvent plus de matière car elles sont plus stables. Elles conviennent bien aux travaux de coupe lourds. Les VMC conviennent mieux aux travaux détaillés tels que la réalisation de rainures et de surfaces lisses, mais enlèvent moins de matière.
Différences de conception des outils
Les outils HMC sont plus courts et plus épais, ce qui les rend plus stables lorsqu'il s'agit de découper des matériaux plus profonds. Les outils VMC sont plus fins et plus longs, ce qui permet une coupe plus précise, mais ils peuvent vibrer davantage, ce qui affecte la précision.
Combien de faces peuvent être usinées ?
Les VMC (en particulier les modèles à 5 axes) peuvent facilement travailler sur plusieurs faces d'une pièce. Cela permet d'améliorer l'efficacité et de réduire les erreurs. Les HMC sont plus limitées lorsqu'il s'agit d'usiner plusieurs faces.
Comparaison des prix
Les HMC sont plus coûteux à l'achat et à l'exploitation et nécessitent des opérateurs expérimentés. Cela augmente les coûts de production. Les VMC sont moins chères et plus faciles à utiliser et à entretenir, c'est pourquoi elles sont idéales pour la production à petite échelle.
Choisir le bon centre d'usinage
Avant d'acheter un centre d'usinage, tenez compte des facteurs suivants :
- Le type de matériau avec lequel vous travaillez détermine les outils et les outils de coupe dont vous avez besoin.
- La VMC doit produire des pièces rapidement tout en maintenant une qualité élevée et en utilisant le moins de ressources possible.
- Assurez-vous que le VMC peut répondre à vos besoins en matière de précision. Vérifiez que la machine et les outils fonctionnent comme vous l'attendez.
- Le contrôle et le remplacement réguliers des pièces permettent à la machine de fonctionner correctement et de produire des produits de haute qualité. Ignorer la maintenance peut entraîner une augmentation du nombre de pièces défectueuses, ce qui accroît les coûts pour votre entreprise.
- Choisissez un système facile à utiliser et à programmer. Assurez-vous de pouvoir bénéficier d'une assistance et de pièces de rechange en cas de besoin pour une utilisation à long terme.
Conclusion
Un centre d'usinage vertical est un outil essentiel pour l'usinage de précision. Il peut vous aider à façonner des pièces complexes, à produire des prototypes ou à augmenter la vitesse de production.
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