Machines CNC : guide de la commande numérique

Les Les machines CNC ont envahi de nombreux secteurs industriels et ateliers de toutes sortes, et dernièrement aussi dans l'une de ses variantes les plus prometteuses : Imprimantes 3D. Grâce à elle, les matériaux peuvent être travaillés de multiples façons, avec une précision absolue, rapidement et avec des résultats difficiles à obtenir par des procédures manuelles. Ce ne sont là que quelques-uns des avantages de ces systèmes que nous allons décrire ici.

Qu'est-ce que la CNC

CNC (Computerized Numerical Control), ou Computer Numerical Control en anglais, Il s'agit d'un système répandu en ingénierie pour traiter les matériaux et les pièces avec une intervention humaine minimale. La technique CNC dérive de la commande numérique, un système automatisé pour les machines-outils qui sont actionnées au moyen de commandes via des volants ou des leviers. Cependant, ces machines ont évolué et permettent désormais leur contrôle via un logiciel et un ordinateur afin d'automatiser davantage le processus et d'offrir de meilleures performances.

Le fonctionnement de ces systèmes CNC est assez simple à comprendre. Il est basé sur l'usinage d'une pièce par l'utilisation de coordonnées qui préciseront le mouvement de l'outil (coupe, perçage, fraisage, soudure...). Semblable au fonctionnement d'une imprimante 3D, qui pourrait également être comprise comme une machine CNC, seulement au lieu d'usiner, ce qu'elle fait est d'ajouter des couches de matériau pour construire une pièce.

Et tout comme les imprimantes 3D, vous pouvez avoir plusieurs axes, comme les X, Y et Z, pouvant effectuer respectivement des déplacements longitudinaux, verticaux et transversaux. A travers certains servomoteurs et / ou moteurs pas à pas, l'outil sera déplacé au point exact indiqué par le logiciel informatique, et l'usinage sera effectué rapidement et avec la plus grande précision.

Avant l'invention de la CNC, de la main-d'œuvre était nécessaire pour manipuler les outils manuellement, mais les éventuelles défaillances qu'ils pouvaient commettre affectaient la qualité, la répétabilité, les coûts et diminuaient la production. Par exemple, imaginez un employé dans un magasin d'aluminium qui veut percer des cadres pour une fenêtre. Cette tâche nécessite que :

L'opérateur ramasse la pièce.
Mettez-le sur la table de travail.
Mettez le foret approprié dans la perceuse.
Et percez.

Cela pour faire un seul trou n'est pas un problème, mais imaginez qu'il faut en faire des centaines ou des milliers pour maintenir une production considérable et dans les plus brefs délais, en plus que tous les trous soient identiques. Dans ce cas, la main-d'œuvre n'est pas suffisante, et c'est là que machines cnc apporté de grandes améliorations à l'industrie. Dans ce cas, les étapes seraient :

Assurez-vous que la machine est alimentée en matériau (parfois, elle peut même avoir une alimentation automatique).
Démarrez-le avec la programmation nécessaire (il peut être nécessaire qu'une seule fois et indiquez le nombre de répétitions).
Et elle se chargera de réaliser les perforations avec précision et de les répéter autant de fois que nécessaire, sans que l'opérateur n'ait besoin d'intervenir.

En outre, peut travailler plus vite qu'un opérateur et ne se fatigue pas, donc tous sont des avantages pour l'industrie ou l'atelier.

Qu'est-ce qu'une machine CNC et comment ça marche ?

Une La machine CNC est une sorte de machine d'usinage à commande numérique par ordinateur.. De cette manière, l'automatisation des processus est obtenue en établissant des coordonnées précises pour la coupe, le soudage, le fraisage, le moulage, le meulage, le placement de pièces, etc., de toutes sortes de matériaux, des matériaux souples tels que les polymères, la mousse, le MDF ou le bois, même plus dur comme le marbre, le métal, les roches, etc.

De même, les machines CNC permettent un système sophistiqué de rétroaction qui surveille et ajuste en permanence la vitesse et la position des outils utilisés pour l'usinage, sans avoir besoin d'un entretien manuel aussi fréquent. Même certains plus avancés disposent de systèmes intelligents pour détecter les problèmes, contrôler la qualité du travail ou de la pièce, etc., ou être interconnectés s'il s'agit d'une industrie 4.0.

Il est important de noter que certaines machines CNC ils fonctionnent différemment:

contrôle point à point: Dans ce type de machines CNC, les points de début et de fin de chaque chemin seront établis.
contrôle paraxial: en eux, il est possible de contrôler la vitesse de déplacement des pièces.
contrôle d'interpolation: ils réalisent des usinages quelconques parallèlement à leurs axes.

Bien que ce ne soient pas les types de machines cncNous aborderons cela plus en détail dans les prochains articles.

Notre Histoire

Les premiers usinages qui ont commencé à être réalisés étaient entièrement manuels, utilisant divers types d'outils rudimentaires qui ont été perfectionnés petit à petit. Depuis début du vingtième siècle, l'industrie a fait un grand pas vers les machines à moteur pour économiser l'effort manuel, augmenter la productivité et l'efficacité.

Ces machines n'avaient pas encore déplacé de manière significative la main d'oeuvre, ce qui était encore très important. Cela impliquait que la production d'une pièce prenait plus de temps, avait des coûts plus élevés et des marges bénéficiaires plus faibles, et la qualité et la précision obtenues n'étaient pas homogènes dans toutes les pièces produites.

Dans le años 40 y 50, Les machines à commande numérique commencent à se développer aux États-Unis. John T. Parsons, ingénieur à l'époque, modifierait une fraiseuse à l'époque afin qu'elle puisse être contrôlée par l'entrée de cartes perforées, le précurseur de la mémoire et des logiciels d'aujourd'hui. De cette manière, les machines obtenaient des informations sur les mouvements exacts qu'elles devaient effectuer pour usiner la pièce et n'avaient pas besoin d'autant d'intervention humaine pour activer les leviers, les volants, etc.

Cette machine Parsons deviendrait l'une des prédécesseurs des machines CNC d'aujourd'hui moderne. Mais il s'agissait encore d'une fraiseuse très rudimentaire avec un système de commande électronique analogique utilisant des vannes à vide. Ces systèmes sont devenus plus populaires et avancés avec la maturation de l'électronique à semi-conducteurs et numérique. Des tubes à vide aux transistors, des transistors aux circuits imprimés puis aux circuits intégrés, jusqu'à ce que les microcontrôleurs (MCU) deviennent suffisamment bon marché pour être largement utilisés.

Puis les machines CNC sont nées avec des systèmes plus intelligents et programmables, pour pouvoir faire varier les valeurs d'usinage à volonté. Dans les 70 ans Les machines CNC que nous connaissons aujourd'hui arriveraient, commandées par un ordinateur. Grâce à cet autre grand jalon, il a été possible de contrôler l'ensemble du processus de manière plus intuitive à partir d'un logiciel, de programmer différents programmes pour les utiliser quand on le souhaite, de modifier rapidement les paramètres, etc.

De nos jours, avec le développement du cloud, et de l'IoT (Internet of Things), ou Internet des objets, il est possible de connecter une multitude d'appareils au cloud et qu'ils puissent interagir de manière plus intelligente avec chacun l'autre, laissant place à un Industrie 4.0, dans lequel les machines CNC pourront considérablement améliorer leurs capacités. Par exemple, ils pourraient communiquer entre eux dans une chaîne de fabrication afin que si une machine ou une étape subit un retard ou un problème, les machines suivantes puissent être éteintes en attendant d'économiser de l'énergie, ou ils peuvent déterminer la demande pour ajuster leur niveau de production, etc..

De quoi est faite une machine CNC ?

Lorsqu'il s'agit de détailler pièces ou composants d'une machine CNC, on peut citer les éléments essentiels suivants :

Dispositif d'entrée

Connu comme dispositif d'entrée d'une machine CNC au système utilisé pour pouvoir charger ou modifier les données du processus d'usinage. Par exemple, il peut s'agir d'un panneau de contrôle, d'un écran tactile, etc. C'est-à-dire une interface permettant à l'opérateur de la machine d'activer et de contrôler la machine.

Unité de contrôle ou contrôleur

Est système électronique numérique qui sera chargé d'interpréter les données saisies et de générer une série de signaux de commande pour contrôler le mouvement des servomoteurs pour déplacer la tête de travail à travers les axes et l'outil afin qu'ils fassent exactement ce que le programme entré par l'utilisateur indique .

Outil

La herramienta C'est l'un des composants les plus essentiels, car c'est celui qui effectue réellement l'usinage, celui qui est en contact avec la pièce en cours de traitement. Il peut s'agir d'une tête multi-outils, pouvant effectuer plusieurs tâches différentes, ou également d'outils individuels fixes ou interchangeables. Par exemple : foret, fraise, fraise, pointe de soudage, etc.

De plus, il est important de noter qu'il peut y avoir différents types de machines CNC en termes de leur type et nombre d'essieux:

3 axes: sont les plus courantes, avec un axe X, Y et Z.
4 axes : comme certains routeurs ou routeurs CNC qui ajoutent un axe A aux trois précédents. Cela permet à la broche de se déplacer de gauche à droite pour traiter trois surfaces en même temps, pouvant graver à plat ou en 3D. Ils sont idéaux pour sculpter le bois, les métaux, les motifs complexes, etc.
axe rotatif- Il dispose d'une broche rotative pour l'outil, ce qui vous permet de traiter quatre surfaces simultanément. Ces types de machines sont utilisés pour l'usinage de pièces cylindriques, de statues en bois, d'éléments métalliques complexes, etc.

Système de fixation ou de support

Est endroit où la pièce est ancrée pour effectuer le processus d'usinage sans qu'elle bouge. Selon le système, il peut être de différents types, avec ou sans ancrages. De plus, certains nécessitent des extras, tels que des systèmes de dépoussiérage ou la découpe au jet d'eau, ce qui nécessiterait un réservoir ou un réservoir d'eau pour collecter et dissiper la force du jet une fois qu'il traverse la pièce.

Ces systèmes sont souvent appelés aussi lit ou table. Beaucoup d'entre eux sont généralement fabriqués à partir de matériaux tels que l'aluminium, lorsque les pièces doivent être fixées à la table, pour traiter des cylindres ou des formes complexes. Au lieu de cela, le lit ou la table sous vide aspirera la pièce sans la serrer, permettant un degré de précision plus élevé, moins d'agitation pendant l'utilisation et un plus grand degré de liberté.

Dispositifs de rétroaction (servomoteurs)

Il n'y a que ces types d'appareils. retour d'expérience sur les machines CNC qui utilisent des servomoteurs. Dans les autres ce n'est pas nécessaire.

Surveiller

En plus de tout ce qui précède, il peut également y avoir un système d'information ou de surveillance du processus d'usinage lui-même. Cela peut se faire via la même interface à partir de laquelle il opère ou indépendamment.

Autres parties

En plus de ce qui précède, il convient de noter deux éléments essentiels plus:

Motores: sont les dispositifs qui déplacent ou activent l'outil d'usinage en fonction des données reçues de la centrale.
- Servo: tolère les vitesses élevées, vous pouvez donc couper, percer, etc. Idéal pour un travail calme et stable et pour des motifs complexes.
- Stepper: Ces moteurs pas à pas sont moins chers mais sont utilisés pour une gravure ou un mouvement plus basique. Ils sont faciles à contrôler, fiables et très précis, ce qui les rend adaptés là où une précision maximale est nécessaire.
broche: Cet élément d'une machine à commande numérique peut avoir deux types de refroidissement ou système de refroidissement possibles :
- Par air: Ils sont simplement refroidis par un ventilateur qui refroidit la broche, et sont moins chers, plus faciles à entretenir et à utiliser.
- Par l'eau: Ils utilisent de l'eau pour le refroidissement. Il est plus coûteux, complexe et difficile à entretenir, mais il dure généralement plus longtemps, est plus efficace et est plus silencieux.

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