Qu’est-ce qu’une fraiseuse CNC et comment fonctionne-t-elle ?

Lisez notre guide d’initiation aux fraiseuses CNC pour apprendre ce qu’est cet appareil, ses utilisations et son fonctionnement.

Les fraiseuses CNC sont largement utilisées tant dans les grandes entreprises industrielles que dans les petites sociétés. Quels que soient la complexité et le coût de l’équipement, le principe général de leur fonctionnement est le même, à savoir l’usinage d’une pièce avec un outil électrique automatisé contrôlé par un programme.


Lisez la suite pour découvrir les caractéristiques de conception des machines à commande numérique et comment travailler avec elles.

Caractéristiques d’une fraiseuse à commande numérique

Avant de poursuivre, regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur les fraiseuses à commande numérique.

Les fraiseuses CNC sont utilisées pour la fabrication de différentes pièces en matériaux durs (plastique, bois, métal, etc.). Ces appareils sont dotés d’une commande numérique (d’où l’abréviation “CNC”), ce qui permet un traitement automatique de toute complexité.

Les fraiseuses CNC sont plus coûteuses que les fraiseuses manuelles. Cependant, l’avantage des machines CNC est leur grande précision, leur rapidité et le niveau minimal d’erreurs.

Investir dans une machine CNC sera rapidement rentabilisé, grâce aux produits de haute qualité qui en sont issus.


Une fraiseuse CNC est en grande partie similaire à son homologue mécanique. Toutes les unités et tous les mécanismes sont montés sur le banc (1), tandis que la pièce à usiner est fixée sur la table de travail (2). Selon la conception de la fraiseuse CNC, la table de travail se déplace le long des guides (3) dans le sens longitudinal et/ou transversal.


Pour usiner la pièce, on utilise une fraise ou un autre outil de coupe. La fraise est fixée dans la broche (4). La colonne (5) est utilisée pour déplacer la broche dans le plan vertical.

Coût d’une fraiseuse CNC

Le prix d’une machine CNC dépend en grande partie de la façon dont le mécanisme de déplacement de la broche est mis en œuvre. Cette unité doit être précise et souple dans des conditions de fonctionnement à long terme. Les machines CNC plus chères ont une résistance accrue aux vibrations.

Une fraiseuse CNC possède les caractéristiques suivantes pour des opérations pratiques et sûres :

  • Porte (6) – permet à l’opérateur d’accéder au bureau
  • Magasin d’outils (8) – élément optionnel permettant de changer automatiquement les outils de coupe dans la machine
  • Couvercles de protection (7) – protègent la zone de travail de la machine, empêchant ainsi les corps étrangers de pénétrer dans la table de travail et évitant l’éparpillement des copeaux autour de la machine

La plupart des machines sont dotées d’un panneau de commande (9), qui se trouve généralement à l’avant du boîtier. Le panneau de commande sera présent en fonction du coût de la machine et de la complexité des tâches auxquelles elle est destinée.

Enfin, il existe une télécommande, qui se compose d’un écran (tactile ou classique) et d’un bloc de boutons.

La fraiseuse à commande numérique peut être équipée de divers mécanismes, de systèmes de ventilation (pour évacuer la fumée de la chambre de travail), du refroidissement par air ou par eau de l’outil de coupe, etc.

Dispositifs d’entrée de données

Les machines CNC diffèrent par leurs caractéristiques de conception et, par conséquent, par leur prix. La différence la plus évidente est le type de dispositif d’entrée. Les technologies suivantes sont utilisées dans les machines :

  • Ordinateur personnel ou réseau d’entreprise
  • Lecteur de bandes magnétiques
  • Lecteur de bandes perforées

Les deuxième et troisième types sont plus courants sur les machines industrielles obsolètes et tombent progressivement en désuétude. C’est particulièrement vrai pour la troisième technologie.

Le format RS-232-C est utilisé pour permettre à l’appareil de communiquer avec l’unité de contrôle lors de la saisie des données.

Unité de contrôle de la machine

L’unité de commande de la machine est un élément clé d’une machine à commande numérique. Cet élément donne une commande aux nœuds et analyse le résultat du travail. Ses rôles incluent les fonctions suivantes :

  • Traitement des données reçues du dispositif d’entrée
  • Génération de codes pour commander les unités de la machine
  • Traitement des signaux de retour
  • Exécution d’actions supplémentaires (changement d’outils de coupe, etc.)

Mécanisme d’actionnement

L’actionneur d’une machine CNC est l’unité qui traite la pièce. La table de travail déplace la pièce dans le plan horizontal, tandis que la broche déplace l’outil dans le plan vertical. Des moteurs et des vis sans fin sont nécessaires pour que ce mécanisme fonctionne.

Système d’entraînement

Dans une machine à commande numérique, le système d’entraînement reçoit des commandes de l’unité de contrôle, après quoi il ajuste la vitesse et la trajectoire du mouvement des éléments de l’actionneur. Le système d’entraînement se compose des éléments suivants :

  • Circuit amplificateur
  • Moteurs d’entraînement
  • Roulement de vis à billes.

Système de retour d’information

Le système de retour d’information de la machine analyse, en temps réel, la précision du mouvement de l’outil de coupe par rapport à la pièce. Grâce aux données fournies par des capteurs de haute précision, la machine CNC peut ajuster automatiquement le parcours et la vitesse de l’outil de coupe.

Télécommande


Le tableau de bord est utilisé à la fois pour entrer une tâche et pour surveiller l’avancement de cette tâche. L’opérateur peut rapidement effectuer des ajustements par le biais du tableau de bord, ou arrêter le processus si nécessaire.

Schéma d’une fraiseuse à commande numérique


Les éléments structurels ci-dessus permettent une interaction efficace entre l’opérateur et l’équipement. En outre, l’intervention de l’opérateur dans le processus de travail est réduite au minimum. Dans le schéma, l’opérateur n’a accès qu’au dispositif de saisie des données et au panneau de commande. Le technicien exécute tous les autres processus de manière autonome.

Comment fonctionne une machine à commande numérique ?

Regardez la vidéo ci-dessous pour avoir un aperçu du fonctionnement d’une machine à commande numérique.

Le travail sur une machine à commande numérique comprend plusieurs étapes, dont un important travail préparatoire. Pour télécharger un projet sur la machine, vous devez d’abord créer un modèle de la pièce sur l’ordinateur dans un programme de CAO. Voici les étapes du travail sur une machine à commande numérique :

  • Conception d’une pièce en 3D sur un ordinateur
  • Utilisation d’un logiciel pour transformer le modèle 3D en une liste de codes G compréhensibles par la machine CNC.
  • Régler la machine
  • Vérifiez l’exactitude des réglages de l’équipement et la présence d’objets inutiles dans la zone de travail de l’équipement.
  • Connecter les dispositifs supplémentaires, si nécessaire
  • Vérifier l’inclusion au régime de ralenti
  • Installer les outils nécessaires
  • Installer la pièce
  • Télécharger le projet sur la machine
  • Vérifier le fonctionnement de la machine en déplaçant le couteau à une hauteur de 5 cm au-dessus de la surface de la pièce.
  • Fabriquer la pièce

Bien que la partie mécanique d’une fraiseuse CNC ressemble aux anciens appareils à commande manuelle, il existe des différences importantes. En particulier, une machine CNC est commandée automatiquement à l’aide d’un ordinateur. De plus, elle est équipée de capteurs et de moteurs, ce qui garantit que les pièces sont de haute qualité et sont produites plus rapidement et de manière répétable.

Dans l’industrie manufacturière moderne, une fraiseuse et une fraiseuse-tour CNC sont des outils indispensables.

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