Qu'est-ce que l'usinage CNC de précision ?
L'usinage CNC de haute précision est une forme spécialisée de fabrication qui utilise la technologie CNC et des modèles CAO très précis pour fabriquer des pièces avec des tolérances très strictes. Souvent, les débutants ne comprennent pas le concept de tolérance. Expliquons-le en termes simples. Il est difficile d'atteindre une précision dimensionnelle dans la conception CAO de l'usinage CNC traditionnel.
En revanche, dans l'usinage CNC de haute précision, travailler avec une précision dimensionnelle devient un choix primordial. Par exemple, dans l'usinage CNC traditionnel, la tolérance est de quelques centièmes de millimètre, mais dans l'usinage CNC de haute précision, elle peut être aussi petite qu'un micron. Cela équivaut à la largeur d'un cheveu humain.
Pensons autrement en donnant un exemple typique.
L'usinage classique est comme faire un gâteau en suivant une recette. Vous trouverez quelques écarts dans la conception et la largeur. L'usinage CNC de précision est comme utiliser une imprimante 3D pour faire un gâteau, qui prépare précisément le produit en suivant la conception donnée.
Exemples de pièces usinées CNC de précision
Instrument chirurgical
pièces de moteur de fusée
remplacements articulaires
Quelle est la différence entre l'usinage CNC et l'usinage de précision ?
usinage de précision vs usinage CNC
Comparé à l'usinage CNC traditionnel, l'usinage CNC de haute précision implique des tolérances plus strictes. De plus, cette méthode atteint un niveau élevé de dimensions. Les écarts sont minimes. La fabrication de pièces d'usinage CNC de précision exige une grande précision, des outils précis et des techniques de programmation impeccables.
De même, l'usinage de précision offre des surfaces plus lisses comparées aux méthodes d'usinage traditionnelles. Cependant, l'usinage CNC de précision entraîne généralement des coûts plus élevés en raison du maintien des normes de qualité.
L'usinage CNC de précision diffère de l'usinage traditionnel de plusieurs façons, telles que :
Caractéristique Usinage CNC Usinage CNC de précision
Focus Usinage polyvalent Fabrication sur mesure avec des tolérances extrêmement strictes
Niveau de tolérance Plage plus large, généralement entre 0,005 et 0,1 mm (0,0002 – 0,004 in) Tolérances dans la plage du micron (millième de millimètre)
Répétabilité Bonne répétabilité Répétabilité exceptionnelle avec des variations minimales
Types de machines: fraiseuses, tours, routeurs, etc. Machines CNC de haute précision
Applications Adapté à une gamme plus large de pièces, des prototypes aux composants de production Dispositifs médicaux, composants aérospatiaux et autres moules complexes
Coût Généralement moins cher Plus cher
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Avantages de l'usinage CNC de précision
L'usinage CNC de précision offre des avantages significatifs. Actuellement, la méthode de fabrication la plus moderne permet de réaliser des pièces métalliques sur mesure avec des designs très complexes. Fait intéressant, avec l'usinage CNC de précision, nous pouvons atteindre une grande précision. C'est ce qui le rend dominant par rapport à d'autres méthodes de fabrication.
L'avantage le plus crucial de l'usinage CNC de précision est la haute précision des éléments fabriqués, ce qui est pratiquement impossible à réaliser dans le cas d'un traitement manuel.
Ces capacités se traduisent par plusieurs avantages pour différentes industries. Examinons cela de plus près :
Précision et répétabilité accrues
L'usinage CNC de précision excelle particulièrement dans la mesure des tolérances en microns. Ces tolérances garantissent que tous les produits finis répondent aux résultats souhaités. Par exemple, leur performance doit être optimale dans des industries telles que les dispositifs médicaux et les composants aérospatiaux.
Puisque l'usinage de précision CNC est une technologie automatisée, il élimine même les erreurs humaines mineures lors du processus d'usinage. Chaque pièce est fabriquée en reproduisant fidèlement le design, assurant une répétabilité parfaite.
Liberté de conception
L'usinage CNC de précision peut gérer efficacement des designs et géométries complexes. En revanche, l'usinage traditionnel a du mal à fabriquer des pièces avec des designs complexes. En intégrant des trajectoires d'outils avancées et des capacités d'usinage multi-axes, les centres d'usinage CNC de haute précision peuvent fabriquer des pièces de haute précision avec n'importe quelle complexité.
En fin de compte, ces caractéristiques offrent une liberté exceptionnelle au concepteur de pièces CNC pour jouer avec n'importe quel design qui s'adapte parfaitement aux machines pour de meilleures performances. Ainsi, ils peuvent fabriquer des pièces plus précises nécessaires pour les industries médicale et automobile.
Choix plus large de matériaux
L'une des meilleures caractéristiques de l'usinage CNC de précision est sa capacité à traiter une variété de matériaux. Sa capacité ne se limite pas aux métaux, mais peut également travailler sur du plastique et d'autres matériaux exotiques comme le titane et l'Inconel. Par conséquent, cette caractéristique permet aux fabricants et aux concepteurs de choisir le meilleur matériau pour répondre à leurs exigences de projet.
Étant donné que la production de masse est coûteuse, un meilleur choix de matériau est bien plus important, et un service d'usinage CNC de haute précision spécialisé peut vous guider efficacement à ce sujet.
Productivité et efficacité excellentes
L'usinage CNC possède un taux de productivité exceptionnel. De plus, il peut accélérer le processus de prototypage pour fabriquer des pièces sur mesure en grandes séries. La réalisation de l'ensemble du processus sur des machines de haute précision accélère l'efficacité de ces pièces. Par conséquent, nous pouvons contrôler efficacement le coût et produire des pièces efficaces avec un délai de réalisation rapide sans compromettre la qualité.
Qu'est-ce que l'usinage de prototype CNC : guide pour débutants
Sécurité améliorée
Les machines CNC modernes sont entièrement automatisées, ce qui réduit considérablement l'intervention humaine. De même, il y a peu de besoin de main-d'œuvre pour exécuter différentes opérations. Ainsi, les risques de blessures accidentelles sont quasiment inexistants. De plus, les entreprises d'usinage de précision placent ces machines dans des espaces fermés où les risques de poussière et de fumées sont faibles. En fin de compte, cela conduit à un environnement de travail meilleur et plus sûr.
Quelle est la tolérance de l'usinage de précision ?
La tolérance stricte et la répétabilité définissent le niveau de précision et de constance dans le processus de fabrication des pièces CNC de haute précision. Si l'on examine la définition de la tolérance en usinage de précision, elle représente la plage acceptable dans laquelle la dimension usinée réelle peut varier.
Généralement, ces variations sont exprimées en unités telles que millimètres (mm) ou pouces (in). Plus l'indication est petite, plus la précision est élevée.
Quelle est l'importance de la tolérance en usinage de précision ?
Les tolérances impactent directement la performance du produit final. Des tolérances strictes garantissent que toutes les pièces assemblées fonctionnent ensemble sans problème. Par exemple, un roulement avec une tolérance lâche provoque des frottements pendant le fonctionnement. Cela entraînera une usure prématurée.
Par la suite, la tolérance stricte des pièces usinées CNC de précision rend l'assemblage extrêmement pratique. Simultanément, une bonne tolérance conduit à un usinage rentable.
Différents types de tolérances
Il existe généralement deux types de tolérances
Tolérances dimensionnelles
Les tolérances dimensionnelles signifient le niveau d'acceptation des variations des caractéristiques de taille telles que la longueur, la largeur, la hauteur et les diamètres des trous.
Tolérances géométriques
Comparées aux tolérances dimensionnelles, les tolérances géométriques sont définies comme des déviations admissibles dans la forme et la position des pièces métalliques personnalisées.
5 facteurs affectant les tolérances en usinage CNC de précision
Capacités d'usinage
Usure des outils
Propriétés des matériaux
Montage
Prise de pièce
Types de machines CNC de précision
Types de machines de précision CNC
Il existe différents types de machines CNC de précision disponibles pour fabriquer des pièces de précision. Comprendre les caractéristiques de chaque type est crucial pour la réussite d'un projet.
Fraises CNC
Une machine de fraisage CNC fabrique efficacement des pièces de haute qualité avec un niveau de détail et de finition élevé. Les fraiseuses CNC utilisent des outils rotatifs pour le matériau – des fraises, avec des instructions pour l'usinage provenant d'un fichier CAO.
Tournage CNC
Les tours CNC modernes utilisent, entre autres : des couteaux plats, grâce auxquels il est possible d'augmenter l'espace alloué à la zone d'usinage. En conséquence, les tours CNC sont désormais le choix préliminaire pour l'usinage de haute précision. Les tours CNC sont capables de fabriquer des pièces métalliques précises.
Tournage Suisse
Le tour de style suisse offre une manière économique de produire de petites pièces complexes et de haute précision usinées en CNC. Il est important de se rappeler que la programmation manuelle sur un contrôleur est peu productive. Grâce au gestionnaire de synchronisation intuitive, la programmation, le réglage de l'usinage, le fraisage et le tournage sur le mandrin principal et arrière, ainsi que leur synchronisation, sont simples et efficaces.
Applications de l'usinage CNC de précision
Après l'intégration de la technologie moderne d'usinage CNC de haute précision, la gamme d'applications des pièces usinées s'est considérablement élargie. Ci-dessous, nous examinerons certains secteurs majeurs où des pièces usinées de précision sont utilisées.
Industrie aérospatiale
L'industrie aéronautique est l'un des plus grands bénéficiaires des pièces usinées de haute précision. Tant l'aviation que l'aérospatiale reçoivent depuis de nombreuses années des pièces complexes pour moteurs provenant d'entreprises d'usinage. Parmi les pièces remarquables utilisées dans ces industries figurent le train d'atterrissage, les sections de fuselage, les pales de turbines et les chambres de combustion.
Industrie automobile
L'industrie automobile utilise régulièrement des pièces de précision dans la fabrication de blocs-cylindres en métal, de engrenages, de goupilles, de valves, d'essieux et d'autres détails, ainsi que des éléments de tableau de bord et d'indicateurs en plastique.
Les machines CNC de précision sont également utilisées pour produire des prototypes de pièces automobiles et des pièces de rechange. La raison en est des délais de fabrication plus courts et une liberté accrue dans la production de pièces.
Électronique
L'usinage CNC est très populaire dans la conception de prototypes, la fabrication de systèmes et l'électronique grand public. En électronique, les machines CNC de précision sont utilisées pour fabriquer des circuits imprimés et des éléments de soudure.
Défense
L'industrie militaire est l'un des autres secteurs majeurs utilisant des pièces de haute précision dans leurs systèmes d'armes. La fabrication par prototypage CNC joue un rôle crucial dans la production de pièces durables, fiables et résistantes. La capacité des machines CNC de précision à produire des pièces prototypes et des composants efficaces sur demande est particulièrement utile.
Médecine
Étant donné que les machines CNC de précision sont très pratiques et sûres pour le traitement des matériaux destinés aux pièces médicales, presque tous les départements de soins médicaux utilisent des pièces métalliques de précision dans les machines de diagnostic et les outils métalliques. Parmi les exemples figurent les instruments chirurgicaux, les implants orthopédiques et les équipements médicaux.
Lire aussi : Guide de l'usinage CNC médical
Matériaux pour l'usinage de précision CNC
Un projet d'usinage CNC réussi dépend grandement à la fois du processus et du choix du matériau. Par conséquent, choisir le bon matériau pour les pièces usinées de précision est crucial pour obtenir les résultats souhaités. Cela permettra non seulement de réaliser des économies significatives mais aussi d'améliorer la performance du produit.
Ci-dessous, nous avons donné un tableau complet des matériaux proposés à utiliser :
Catégorie de matériau Exemples Propriétés Considérations pour la sélection Impact sur les tolérances réalisables
Métaux Aluminium
Acier
Titane * Haute résistance (sauf le titane)
* Résistance à la corrosion (variable) Exigences de résistance
Limitations de poids
Résistance à la chaleur et à la corrosion
Coûts élevés Matériaux plus durs
Plastiques * ABS
* Polycarbonate (PC)
* Thermoplastiques techniques (PEEK, PEI) * Léger (ABS)
* Transparence (PC)
* Résistance à la chaleur (thermoplastiques techniques) * Exigences de résistance
* Limitations de poids
* Résistance aux chocs (PC)
* Résistance chimique * Généralement plus doux et plus facile à usiner que les métaux
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Quelle est la précision d'une machine CNC ?
L'usinage CNC de précision est très efficace comparé aux méthodes traditionnelles. Il est non seulement constant mais offre également une grande précision dimensionnelle. La précision des machines CNC se mesure en tolérance. Par exemple, une tolérance de ±0,01 mm signifie qu'une machine haute précision peut fabriquer des pièces avec une dimension située dans une marge de 0,01 mm au-dessus ou en dessous de la valeur programmée exacte.
Qu'est-ce qu'un processus d'usinage de précision ?
Le processus d'usinage de précision comprend 5 étapes clés telles que :
Conception & Planification : Conception des pièces généralement appelée CAO.
Sélection des matériaux : Matériau adapté pour fabriquer la pièce.
Usinage : Les machines CNC haute précision (commandées par ordinateur) enlèvent la matière par fraisage, tournage, perçage, etc., selon la conception.
Inspection : Les ingénieurs vérifient la pièce pour la précision dimensionnelle ou tout problème.
Finition : Pour améliorer l'apparence finale de la pièce, des finitions de surface telles que le polissage et le meulage sont utilisées.
