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Tout ce que vous devez savoir sur Fraisage CNC

Austin Peng
Publié 20 Juin 2024
Table des matières

Bienvenue dans le guide ultime sur Fraisage CNC! Cet article de blog couvre tous les aspects de ce processus de fabrication précis, des bases aux techniques avancées.

Découvrez comment le fraisage CNC utilise des machines commandées par ordinateur avec des fraises rotatives pour façonner des matériaux avec précision et créer une large gamme de composants.

Découvrez les différents types d'opérations de broyage, les éléments clés de l'opération de broyage. Fraiseuses CNCet bien d'autres encore.

C'est parti !

Qu'est-ce que le fraisage CNC ?

Le fraisage est un procédé de fabrication soustractive qui utilise une variété de fraises rotatives pour enlever de la matière de la pièce à usiner, formant ainsi des composants aux formes complexes et aux dimensions précises.

Ce processus implique le déplacement d'un outil de coupe, généralement monté sur une broche rotative, sur la surface d'un bloc de matériau afin d'enlever l'excès de matière et de créer la forme ou les dimensions souhaitées.

Il s'agit de l'un des nombreux types de processus de fabrication disponibles et il peut être utilisé pour tout, des simples trous aux contours complexes dans des configurations à plusieurs axes.

Les fraiseuses CNC peuvent produire rapidement des résultats efficaces tout en maintenant une précision dimensionnelle constante tout au long des cycles de production.

Comment fonctionne le fraisage CNC ?

Le fraisage CNC consiste à utiliser des machines commandées par ordinateur pour découper des matériaux sur la base d'instructions programmées dans le système de commande numérique. Code G précisément.

Ces machines calculent les mouvements de l'outil pour réaliser des coupes précises à différentes profondeurs et sous différents angles. Cette méthode permet de reproduire exactement les pièces et offre des avantages tels que l'automatisation et une précision inégalée par rapport aux méthodes de traitement manuel.

Le système CNC utilise plusieurs axes pour manœuvrer l'outil de coupe avec une précision incroyable, ce qui permet un enlèvement de matière efficace et la reproduction de dessins complexes.

Huit types courants d'opérations de broyage

Les types d'opérations de fraisage les plus courants sont le surfaçage, le fraisage lisse, le fraisage angulaire, le découpage de formes, le découpage d'engrenages, le fraisage à cheval, le fraisage de profils et le fraisage en bandes.

Discutons de ces types plus en détail !

Fraisage de face

Fraisage de face

Le surfaçage est une technique d'usinage utilisée pour produire des surfaces planes et des fentes sur des pièces.

Une fraise à surfacer est constituée de plusieurs dents disposées de façon circulaire autour de son corps, ce qui permet à l'utilisateur de couper plus de matériau qu'avec une fraise en bout ou une fraise à surfacer en un seul passage.

L'opération de surfaçage utilise des machines verticales et horizontales pour fournir des vitesses d'avance plus élevées que les autres formes de découpe. Ce processus efficace permet de réaliser rapidement de grandes tâches, en effectuant des coupes de profondeur variable si nécessaire.

Les types de machines-outils utilisés pour cette opération dépendent du matériau à fraiser ainsi que de sa taille, de sa forme, de son épaisseur et de la finition de surface souhaitée.

Par exemple, les pièces de grande taille sont généralement fraisées à l'aide de machines CNC horizontales, tandis que les pièces plus petites nécessitent l'utilisation de fraises verticales.

Outre ces types de machines, diverses fraises peuvent également être utilisées lors du surfaçage, telles que les fraises à coquille et les fraises à dents décalées ; les configurations spécifiques dépendent des exigences de l'application définies pour chaque projet.

Fraisage à plat

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Le fraisage simple est l'un des types d'opérations les plus élémentaires utilisés dans le processus d'usinage CNC. Ce type de fraisage utilise des fraises à effet de formes et d'orientations variées, adaptées à différents besoins et résultats.

En général, ce type d'opération utilise des broches horizontales, qui tournent à grande vitesse pour obtenir un comportement de coupe optimal pour un matériau.

Grâce à ces outils spécifiques, l'opérateur peut obtenir des résultats très précis tout en conservant une grande exactitude, même pour des pièces complexes.

Les conceptions courantes peuvent comporter des rainures angulaires qui nécessitent des mouvements finement contrôlés de la part des fraiseuses et des perceuses utilisées par les machines à commande numérique ou celles qui s'appuient sur des mèches pour réaliser des pièces géométriques complexes avec des niveaux de précision significatifs.

Fraisage angulaire

Fraisage angulaire(1)

Le fraisage angulaire utilise des techniques de coupe angulaire pour produire des caractéristiques angulaires sur des pièces qui peuvent ne pas être orthogonales à l'axe de l'outil.

Lors d'une opération de fraisage angulaire, un outil de coupe à disque tourne sur ses axes à des vitesses variables. Il pénètre dans la pièce sous différents angles, ce qui permet de créer des formes uniques avec rapidité et précision.

Le fraisage angulaire peut aider à créer des contours complexes tels que la conicité, en particulier lorsqu'il est associé à d'autres opérations, telles que le perçage ou le taraudage.

Par rapport à d'autres types de procédés d'usinage, le fraisage angulaire offre une plus grande flexibilité, en particulier lors de la création de pièces en 3D, car il permet de réaliser des contours d'usinage non orthogonaux dans les trois directions axiales.

Fraisage de formes

Fraisage de formes (1)(1)

Le fraisage de forme est une opération d'usinage qui consiste à utiliser une fraise de forme spéciale pour découper et façonner les matériaux d'une pièce.

Le fraisage de formes est le plus souvent utilisé pour créer des formes et des caractéristiques complexes, ainsi que pour découper des rainures ou des gorges dans des composants afin d'obtenir des alignements précis.

Ce type d'usinage est réalisé à l'aide de machines horizontales ou verticales, généralement commandées par CNC, afin de garantir la précision des résultats.

Lors du fraisage de forme, la fraise tourne lentement autour de son axe central tout en coupant le matériau le long de son bord périphérique à des angles prédéterminés ; cela permet de donner des formes uniques aux matériaux tendres et durs, tels que les métaux et les plastiques.

Taillage d'engrenages

Engrenage-Façage-Fraisage-CNC

Ce type d'opération consiste à utiliser des fraises rotatives, telles que des fraises de forme, des fraises à surfacer et des scies circulaires, pour créer des formes précises par contournage ou découpage sur une pièce afin de produire des pièces aux dimensions exactes.

L'objectif principal des opérations de taillage d'engrenages CNC est d'obtenir des tolérances serrées, ce qui signifie que la forme et la taille créées doivent être extrêmement cohérentes sur l'ensemble des pièces produites.

Pour ce faire, on utilise différents types de fraises à engrenages qui présentent des caractéristiques spécifiques permettant de produire des dents proprement formées sur un angle de pression souhaité (généralement 14,50).

Ces fraises pour engrenages peuvent varier de 12 dents - celles qui conviennent au taillage - à des centaines, voire des milliers de dents - utiles pour façonner des profils de dents complexes tels que des formes en V, avec précision et répétabilité.

Fraisage en cavalier

Fraisage à cheval(1)

Il s'agit d'une opération de fraisage CNC importante qui permet à une machine-outil de travailler sur deux ou plusieurs pièces parallèles en une seule coupe.

Ce procédé consiste à utiliser deux fraises côte à côte montées sur un arbre, qui créent des fentes, des rainures ou des surfaces parallèles sur la pièce à usiner.

Le fraisage CNC à cheval utilise généralement des fraises à denture droite pour l'usinage, et il peut usiner efficacement plusieurs pièces simultanément.

Les applications du straddle mille vont de la création de rainures sur les arbres et de nervures pour le montage des roues à la fabrication rapide de composants avec des mesures de haute précision ; la production de pièces en grandes quantités devient beaucoup plus facile grâce à cette opération efficace et fiable.

Fraisage de profilés

Fraisage de profilés-fraisage CNC

Il existe quatre types principaux de fraisage de profil : l'ébauche, la semi-finition, la finition et la superfinition.

Il s'agit d'opérations qui impliquent des caractéristiques géométriques simples telles que la réalisation de trous et le fraisage de poches.

Les plaquettes rondes et les concepts à rayon sont également utilisés dans ce type de fraisage de profil, car ils permettent une coupe efficace lors de la production de pièces présentant certaines complexités géométriques.

Les procédés de fraisage de profils permettent d'obtenir des pièces de qualité composées de plans entrecroisés, tels que des zones ou des cavités, qui peuvent concrétiser des formes esthétiques complexes tout en garantissant des dimensions précises et une uniformité des produits finis, même sur des matériaux difficiles à usiner, tels que l'acier inoxydable, le titane et les alliages d'inconel.

Broyage en bande

Fraisage GANG(1)

Le fraisage en bande est une sous-catégorie du fraisage de forme qui implique l'utilisation de deux ou plusieurs fraises sur le même arbre de machine avec des tailles, des formes ou des largeurs différentes. Ce procédé permet de créer des motifs et des formes complexes en autorisant plusieurs coupes à la fois.

Forme avancée de l'usinage CNC, le fraisage en bandes offre une précision et une efficacité accrues par rapport aux méthodes traditionnelles, car il découpe les matériaux plus rapidement et avec une plus grande précision.

Grâce à cette méthode, les ingénieurs peuvent fabriquer des pièces complexes beaucoup plus simplement qu'auparavant, et réduire considérablement le temps de fabrication sans compromettre la qualité.

Les principaux composants d'une fraiseuse à commande numérique

Les principaux composants d'une fraiseuse CNC(1)

Une fraiseuse CNC est composée de plusieurs éléments essentiels qui lui permettent de couper et de façonner une pièce selon un programme défini.

Les voici :

Interface machine

L'interface machine sert de lien principal entre l'opérateur et la machine.

Il fournit aux opérateurs une plate-forme pour saisir des données, suivre l'évolution de leur produit pendant l'usinage et procéder à des ajustements si nécessaire.

Le panneau de commande comprend divers boutons, interrupteurs et touches qui permettent aux utilisateurs de faire fonctionner avec précision l'équipement CNC tout en gardant une trace des changements qui pourraient être nécessaires au cours de la production.

Colonne

La colonne abrite de nombreux composants importants. Il s'agit d'une structure verticale reliée à la base qui se déplace le long d'un axe et qui contient à la fois la tourelle de l'outil et le carter d'huile.

Cette connexion permet des ajustements précis lors de la coupe ou du tournage de matériaux avec un minimum de variation ou de mouvement par rapport au point de départ.

De plus, en se connectant à la structure de base, il assure la stabilité pendant que la broche motorisée tourne pour créer des formes complexes avec précision selon les instructions programmées.

Genou

Le genou permet de s'adapter à des conditions changeantes et à des mouvements automatisés. Il fonctionne en conjonction avec la colonne, le mécanisme d'alimentation, la table de travail et la broche pour assurer un alignement précis des outils pendant les opérations de coupe.

Cette pièce essentielle de la machine ajuste sa position en fonction du code G fourni au contrôleur CNC, ce qui permet d'obtenir des résultats uniformes pour toutes les séries de produits.

Selle

La sellette contribue à la fois à la précision et à la stabilité. Situé sous la table de travail, ce composant utilise son mouvement parallèle pour soutenir les pièces pendant l'usinage.

Cela permet des coupes précises et des détails accrocheurs qui ne seraient pas possibles sans le support stable d'une selle solide.

Table de travail

La table de travail est en fonte et comporte des rainures en T qui permettent de fixer solidement la pièce à usiner afin qu'elle puisse être positionnée ou tournée séparément par rapport aux outils de coupe.

Cette table montée de manière rigide facilite le mouvement et la rotation pour de multiples profils d'usinage.

Grâce à sa construction précise et à sa capacité à maintenir fermement la pièce à usiner pendant les cycles d'exploitation, une table de travail fiable pour machine-outil à commande numérique est essentielle pour obtenir des résultats performants.

Broche

La broche maintient et entraîne les outils de coupe utilisés lors des opérations de fraisage. Elle contrôle à la fois la vitesse de rotation et la vitesse d'avance dans le cadre du fraisage CNC.

En outre, lorsque le verrou est placé dans une position donnée, il devient responsable du positionnement de l'axe Z, ce qui permet le mouvement vers le haut ou vers le bas nécessaire pour manipuler les formes conçues par les ingénieurs.

Pour le bon fonctionnement d'une machine CNC, les composants tels que les piliers sont également des aspects importants qui empêchent la broche de basculer en raison des forces de son poids pendant la rotation, et qui améliorent la précision lors du travail avec des matériaux en utilisant des réglages de couple plus élevés sur les broches.

Arbre

Un arbre, également connu sous le nom de broche, maintient et sécurise l'outil de coupe en place pendant les opérations d'usinage.

La taille et la conception d'un porte-outil varient en fonction du type d'opération de fraisage effectué.

La rigidité doit également être prise en compte afin d'éliminer les mouvements dus aux charges de couple des forces de coupe, ce qui pourrait entraîner des coupes imprécises ou endommager vos pièces et vos outils dans les cas extrêmes.

En offrant un support et une stabilité à différents angles, la construction d'une broche stable peut réduire les vibrations tout en augmentant la fluidité et la précision tout au long du temps de traitement - des facteurs essentiels pour une production réussie avec les fraiseuses CNC.

Ram

Le vérin est situé en haut de la colonne. Il s'agit d'une pièce en forme de bras réglable qui peut être déplacée vers le haut ou vers le bas afin d'être positionnée correctement pour le travail à effectuer.

Il maintient en place la tête de fraisage, un outil rotatif utilisé pour découper la matière d'une pièce. Il lui permet de se déplacer dans toutes les directions selon les besoins, ce qui rend possible des calculs et des mouvements précis grâce à la commande numérique par ordinateur (CNC).

Machine-outil

La machine-outil se compose le plus souvent d'une broche, qui porte et fait tourner les outils de coupe utilisés pour enlever la matière de la pièce, et d'une surface de travail ou d'un dispositif de maintien sur lequel ou dans lequel la pièce est placée.

La capacité des différents types de machines-outils à s'articuler dans différentes directions leur permet d'exécuter des schémas de coupe complexes avec exactitude et précision.

Par exemple, certains peuvent être articulés verticalement et horizontalement, ce qui leur permet de créer plus d'angles pour des coupes plus profondes, ce qui n'est pas possible avec les méthodes manuelles traditionnelles de travail du bois.

Conclusion

Fraisage CNC du métal.

Le fraisage CNC est un processus de fabrication précis qui utilise des machines commandées par ordinateur pour découper des matériaux avec précision.

Il offre une grande polyvalence grâce à diverses opérations de fraisage telles que le fraisage de face, le fraisage lisse, le fraisage angulaire, le fraisage de forme, le fraisage d'engrenages, le fraisage à cheval, le fraisage de profil et le fraisage en bandes.

Les services de fraisage CNC de DEK optimisent l'ingénierie de précision, en utilisant des machines avancées et des mesures de contrôle de la qualité pour une production rentable de composants complexes.

Contact DEK à tout moment !

Questions fréquemment posées

L'usinage CNC est-il identique au fraisage ?

Non, l'usinage CNC n'est pas exactement la même chose que le fraisage. Bien qu'il s'agisse de processus apparentés dans la mesure où ils impliquent tous deux l'enlèvement de matière d'une pièce à l'aide d'outils de coupe, il existe d'importantes distinctions entre eux.

Le fraisage CNC est un sous-ensemble spécifique de l'usinage CNC qui consiste à utiliser des outils de coupe rotatifs pour enlever de la matière et créer des composants détaillés ou précis.

Le fraisage CNC utilise des fraises rotatives qui travaillent le long de la surface d'un matériau pour obtenir le produit final souhaité, ce qui est particulièrement utile pour obtenir des caractéristiques ou des textures complexes sans avoir recours à des méthodes de finition chimique telles que le sablage ou le placage.

Quelles sont les utilisations courantes du fraisage CNC ?

Le fraisage CNC est largement utilisé dans les domaines de l'aérospatiale et de la médecine pour la fabrication de pièces complexes, le travail des métaux, le prototypage et la construction automobile, entre autres.

Même dans la fabrication d'objets tels que des instruments ou des meubles, le fraisage CNC permet d'obtenir des formes précises.

En médecine, par exemple, elle fabrique des implants avec précision pour une insertion sûre.

Dans l'aérospatiale, elle garantit la sécurité et la légèreté des pièces que d'autres méthodes ne peuvent égaler.

Fraisage CNC vs Tournage CNC, quelle est la meilleure solution pour vous ?

Le fraisage CNC est idéal pour les formes complexes et les courbes détaillées, car il permet de traiter efficacement des surfaces tridimensionnelles complexes en utilisant plusieurs axes de mouvement. Il est recommandé lorsque la précision de la mise en forme est cruciale et génère moins de déchets que le traitement manuel.

D'autre part, Tournage CNC convient aux pièces plus simples telles que les cercles ou les cylindres, nécessitant souvent moins d'outils, en particulier pour les conceptions avec des bords incurvés ou des rainures/profondeurs fraisées.

Le fraisage CNC est-il coûteux ?

Les coûts de fraisage CNC varient en fonction de la taille de la machine, de sa complexité et de la précision requise.

Les machines vont de quelques milliers de dollars (pour les modèles de loisir) à des centaines de milliers de dollars pour les machines de qualité industrielle, les coûts de maintenance étant du même ordre.

D'autres facteurs tels que le type de machine, la main-d'œuvre qualifiée et les processus de fabrication complexes peuvent augmenter les dépenses.

Les taux horaires vont de $10 à $150, mais les entreprises peuvent mettre en œuvre des stratégies pour réduire ces coûts lorsqu'elles intègrent l'usinage CNC dans leurs activités.

Qu'est-ce qu'une fraiseuse à 3, 4 ou 5 axes ?

Le fraisage à 3 axes se déplace sur les plans X, Y et Z pour la coupe et la mise en forme.

Le fraisage 4 axes ajoute la rotation de l'outil de coupe autour de son propre axe (axe A) pour une plus grande précision dans l'atteinte des différents points de l'espace.

Le fraisage 5 axes comprend le fraisage CNC indexé 3+2 et le fraisage CNC continu, permettant la rotation simultanée de la pièce et de la broche. Cela permet d'obtenir des résultats extrêmement précis sur des surfaces complexes en utilisant deux axes de rotation en plus des trois axes linéaires, ce qui est idéal pour les conceptions complexes et les formes incurvées sur plusieurs plans.

Quels sont les avantages du fraisage CNC ?

Le fraisage CNC est bien meilleur que l'usinage manuel car il est extrêmement précis et exact.

Les ordinateurs contrôlent les outils, de sorte que les pièces sont exactement conformes aux plans de conception, ce qui permet d'économiser beaucoup de matériaux et d'argent en réduisant le nombre d'erreurs.

En outre, cette méthode est idéale pour les grandes séries, car elle est plus rapide et plus cohérente que les méthodes traditionnelles, et elle permet également d'économiser sur les coûts de main-d'œuvre.

Quelles sont les industries qui ont besoin du fraisage CNC ?

Les industries telles que l'aérospatiale, la médecine, l'ingénierie, l'automobile et d'autres encore font largement appel au fraisage CNC pour la fabrication de précision.

Elle est essentielle pour créer des pièces complexes dans l'aérospatiale (comme les pales de turbines), garantir la précision des équipements médicaux et réaliser des prototypes dans divers secteurs industriels pour des produits en métal ou en plastique.

Comment tirer le meilleur parti du fraisage CNC avec DEK ?

Les services de fraisage CNC de DEK offrent une solution innovante pour les composants complexes et les besoins d'enlèvement de matière.

En combinant des machines de pointe avec une expertise dans les processus d'usinage, DEK fournit à ses clients des résultats de production rentables qui permettent de réaliser des conceptions complexes dans le respect de paramètres spécifiques.

Pour maximiser les avantages d'une telle ingénierie de précision tout en respectant le budget, les ingénieurs doivent utiliser une série de stratégies :

  • L'utilisation de logiciels de CAO/FAO avancés permet aux ingénieurs de générer des modèles 3D et de fournir un retour d'information en temps réel.
  • La sélection stratégique des outils de coupe appropriés pour chaque pièce en fonction des spécifications de taille et de conception contribue de manière significative à la réduction des déchets ou des pièces défectueuses.
  • L'intégration de mesures de contrôle de la qualité dans les cycles de fabrication des produits permet non seulement de garantir des performances optimales, mais aussi de valider des produits bien conçus, fabriqués dans le respect de tolérances strictes.

En fin de compte, il ne s'agit que de quelques étapes vers l'optimisation des projets de fraisage CNC avec DEK.

DEK offre un soutien sans faille à chaque étape, de la planification optimale des projets à la vérification de l'assurance qualité au-delà des attentes.

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Austin Peng
Cofondateur de DEK
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Bonjour ! Je m'appelle Austin Peng. Je dirige une usine spécialisée dans l'usinage CNC, le moulage par injection et la fabrication de tôles pour la production de petites quantités et les solutions de prototypage rapide. Lorsque je ne suis pas plongé dans le travail, j'aime me plonger dans les matchs de football, explorer de nouvelles destinations de voyage, écouter de la musique et me tenir au courant des dernières tendances technologiques. N'hésitez pas à discuter avec moi de tout et de rien, qu'il s'agisse du travail ou de la vie !
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