Usinage CNC est un processus de fabrication qui utilise des machines commandées par ordinateur pour donner aux matériaux les formes souhaitées. Plusieurs termes sont associés à ce domaine, ce qui peut rendre difficile la compréhension de l'usinage CNC. Et comme le marché mondial de l'usinage CNC devrait atteindre les $154 milliards d'euros d'ici 2032 (avec un taux de croissance annuel moyen de 5% contre $95 milliards en 2022) selon Fortune Business Insights, la maîtrise de ce vocabulaire technique est essentielle.
Cette ressource terminologique définitive améliorera votre communication technique et vos connaissances en matière de fabrication. A l'heure actuelle Solution Yijin, Nous sommes spécialisés dans la fourniture de services d'usinage CNC de haute qualité, en tirant parti de notre expertise en matière de terminologie CNC pour fournir des produits précis et fiables. Ce guide complet couvre plus de 50 termes essentiels de la CNC, organisés par catégorie, des composants de base aux concepts de programmation avancés.
Principaux enseignements
- L'usinage CNC utilise des outils contrôlés par ordinateur pour façonner des matériaux avec précision. La maîtrise de la terminologie est donc essentielle pour un fonctionnement et une communication efficaces dans ce secteur en pleine expansion.
- Les termes essentiels de la CNC comprennent des catégories telles que les composants de la machine (par exemple, la broche, la fixation), les concepts de programmation (CAO, FAO, code G), l'outillage (fraises, tarauds) et les processus (fraisage, tournage, usinage à grande vitesse).
- La précision de l'usinage CNC dépend fortement de la rigidité de la machine, de la précision du maintien de l'outil, des conditions environnementales contrôlées et de la sélection correcte des paramètres d'usinage tels que la vitesse d'avance et la vitesse de la broche.
Notre liste complète de la terminologie de l'usinage CNC
Vous êtes nouveau dans l'industrie de l'usinage CNC ou vous souhaitez rafraîchir votre vocabulaire ? Nous avons répertorié les termes les plus courants utilisés quotidiennement par les professionnels de la fabrication CNC. Pour faciliter la navigation, nous les avons répartis en différents groupes, notamment les composants de la machine, la programmation, l'outillage et le traitement.
Terminologie des composants de machines
Programmation absolue est une méthode de codage dans laquelle toutes les coordonnées sont définies par rapport à un point d'origine fixe. Cette méthode simplifie la programmation en éliminant la nécessité de calculer les distances à partir de tout point autre que l'origine.
Changeur automatique d'outils (ATC) est un système qui change automatiquement les outils d'un centre d'usinage CNC pour s'adapter à toute tâche nécessaire au traitement d'un produit, sans nécessiter l'intervention d'un opérateur humain. Les ATC modernes peuvent accueillir plus de 20 à 200 outils et effectuer les changements d'outils en 2 à 10 secondes, ce qui réduit considérablement les temps de non-usinage.
Retour de flamme est le jeu ou la perte de mouvement qui se produit lorsque la direction est inversée dans un composant de machine. Il est essentiel de minimiser le jeu pour maintenir la précision des opérations d'usinage, en particulier dans les environnements de haute précision.
Liquide de refroidissement dans l'usinage CNC est un liquide qui réduit la chaleur générée pendant les opérations d'usinage, prolongeant la durée de vie de l'outil et améliorant la finition de la surface. Les liquides de refroidissement courants comprennent les émulsions à base d'eau, les liquides de refroidissement synthétiques et les huiles pures.
Fixation est un dispositif utilisé pour maintenir solidement la pièce à usiner en place pendant l'usinage. Il est essentiel d'installer correctement le dispositif de fixation pour réaliser des opérations d'usinage précises et éviter que la pièce ne se déplace au cours du processus de coupe.
Broche La broche est l'axe rotatif d'une machine CNC qui entraîne l'outil de coupe ou la pièce à usiner. La broche est utile pour maintenir la précision et la vitesse, et comprend des composants tels que les roulements, le moteur d'entraînement et le système de maintien de l'outil. Les broches CNC modernes atteignent une précision de battement inférieure à 0,0001 pouce et peuvent maintenir une vitesse constante à 1% de la valeur définie, même en cas de variations de la charge de coupe.
Pièce à usiner est un élément qui est usiné. Il s'agit du matériau de départ à partir duquel le produit final sera créé par usinage. Les matériaux des pièces à usiner vont des alliages d'aluminium aux alliages de titane en passant par les aciers trempés.
Termes de programmation
CAO (Conception assistée par ordinateur) désigne les logiciels qui permettent aux utilisateurs de concevoir numériquement des pièces destinées à être usinées, imprimées en 3D ou rendues. Les modèles de CAO servent de base à l'usinage CNC, en définissant la géométrie qui sera créée.
FAO (Fabrication assistée par ordinateur) est un logiciel utilisé pour contrôler les machines-outils pendant la fabrication des pièces. Les systèmes de FAO génèrent des parcours d'outils à partir de modèles de CAO et de paramètres d'usinage, optimisant les taux d'enlèvement de matière tout en respectant les limites de l'outil et de la machine. Les logiciels de FAO avancés peuvent réduire le temps d'usinage de 25-50% par rapport à la programmation conventionnelle grâce à des stratégies de coupe optimisées.
Système en boucle fermée est un système de contrôle qui utilise le retour d'information des capteurs pour surveiller et ajuster en permanence les opérations de la machine. Ce système garantit la précision en comparant la position réelle à la position programmée et en apportant des corrections en temps réel.
Code G est le langage fondamental utilisé pour contrôler les machines à commande numérique. Il se compose de commandes qui dictent les mouvements et les opérations de la machine. Bien qu'il existe une norme ISO pour le code G (RS-274), de nombreux fabricants de machines utilisent des extensions propriétaires pour des fonctions avancées. Un programme CNC typique peut contenir des centaines, voire des milliers de blocs de code G, chacun représentant une action discrète de la machine.
Position d'origine (zéro machine) est le point zéro désigné par la machine et déterminé par des interrupteurs de fin de course physiques. Elle n'identifie pas l'origine réelle du travail lors de l'usinage d'une pièce. La position initiale sert de point de référence pour tous les mouvements de la machine et est établie par une procédure de positionnement au démarrage, avec une répétabilité de la position de ±0,0001 pouce ou mieux.
Programmation incrémentale est une méthode de codage où chaque déplacement correspond à la position de l'outil à la fin du déplacement précédent, plutôt qu'à partir d'une origine fixe. Cette méthode est codée avec G91 et est utile pour les tâches répétitives ou les modèles au sein d'un programme.
Code M est utilisé dans la programmation du code G pour contrôler diverses fonctions de la machine CNC, telles que le débit du liquide de refroidissement, le démarrage/arrêt de la broche et les changements d'outils. Chaque code M sert une opération spécifique, essentielle à l'automatisation du processus d'usinage. Alors que les codes G contrôlent le mouvement, les codes M gèrent des fonctions auxiliaires telles que le contrôle du flux du programme et l'activation des fonctions de la machine.
Termes relatifs à l'outillage
Broyeur à billes est un outil de coupe avec un arc de coupe arrondi, où le diamètre de l'arc est égal au diamètre de coupe. Cet outil est utilisé pour découper des cannelures, des parcours d'outils 3D, des plateaux de poche, des rainures de jus de planche à découper et bien d'autres choses encore. L'extrémité hémisphérique permet d'obtenir un mélange lisse entre les surfaces et d'usiner des surfaces contournées avec des surépaisseurs réglées à 5-10% du diamètre de l'outil pour les opérations de finition.
Ennuyeux est un processus d'usinage qui permet d'agrandir un trou déjà existant. Il est réalisé à l'aide d'un outil de coupe à point unique appelé alésage, qui permet un contrôle précis de la taille et de la finition du trou. L'alésage permet d'obtenir des tolérances de ±0,0005 pouce sur le diamètre du trou et une finition de surface aussi fine que 16 micro-pouces Ra.
Chargement de la puce est la quantité de matière enlevée par chaque dent d'un outil de coupe par tour. La gestion de la charge de copeaux est essentielle pour préserver la santé de l'outil, obtenir un bon état de surface et garantir des taux d'enlèvement de matière efficaces. Les charges de copeaux typiques sont comprises entre 0,001 et 0,020 pouce par dent, en fonction de la taille de l'outil, du matériau et du type d'opération.
Broyeur en bout est un type d'outil de coupe utilisé dans les applications industrielles de fraisage. Elle se distingue du trépan par son application, sa géométrie et sa fabrication. Les fraises en bout sont utilisées dans des applications de fraisage telles que le profilage, le traçage, le surfaçage et la plongée.
Alésoir est un type d'outil de coupe utilisé pour agrandir et finir un trou existant afin d'obtenir une taille spécifique et une surface lisse. L'alésage suit le perçage et peut améliorer la précision de la taille du trou à ±0,0005 pouce et la finition de la surface à 16-32 micro-pouces Ra. Les alésoirs tournent à une vitesse de 1/2 à 1/3 de celle d'un foret de même diamètre.
Robinet est un outil utilisé pour découper des filets internes dans un trou, ce qui permet de fixer des vis ou des boulons. Les tarauds sont disponibles dans différentes formes et styles de filetage pour différentes applications. Les machines à commande numérique peuvent effectuer des opérations de taraudage en utilisant des cycles de taraudage synchrones ou rigides qui coordonnent précisément la rotation de la broche avec la vitesse d'avance axiale.
Porte-outils est un dispositif utilisé pour maintenir solidement les outils de coupe dans une machine CNC, afin d'assurer l'alignement et la stabilité pendant les opérations. Les types de porte-outils les plus courants sont les mandrins à pince, les mandrins hydrauliques, les porte-outils thermorétractables et les porte-outils plats Weldon. Le faux-rond des outils dans les porte-outils de qualité supérieure est inférieur à 0,0001 pouce.
Terminologie du processus
Fraisage de l'escalade est une technique de fraisage CNC dans laquelle l'outil de coupe se déplace dans la même direction que l'avance de la pièce, ce qui réduit la production de chaleur et améliore la finition de la surface. Lors du fraisage en avalant, l'épaisseur des copeaux commence par être maximale et diminue jusqu'à zéro, ce qui réduit l'écrouissage du matériau et prolonge généralement la durée de vie de l'outil par rapport au fraisage conventionnel.
Fraisage conventionnel est une méthode de fraisage dans laquelle l'outil de coupe se déplace dans le sens inverse de l'avance de la pièce, ce qui permet un meilleur contrôle mais peut augmenter la chaleur et l'usure de l'outil. Dans le fraisage conventionnel, l'épaisseur du copeau commence à zéro et augmente jusqu'au maximum, ce qui peut provoquer des frottements au point de contact initial. Cette méthode peut être préférée pour les machines présentant des problèmes de jeu ou pour l'usinage de matériaux dont la surface est dure.
Profondeur de coupe indique la quantité de matière enlevée d'une pièce à chaque passage de l'outil. Il s'agit d'un paramètre critique qui affecte les efforts de coupe, l'usure de l'outil et l'efficacité de l'usinage. La profondeur de coupe est classée en deux catégories : ébauche (0,1-0,5× le diamètre de l'outil) et finition (0,01-0,1× le diamètre de l'outil).
Vitesse d'alimentation désigne la vitesse à laquelle l'outil de coupe se déplace le long d'une pièce dans les axes X et Y. Elle est généralement mesurée en pouces par minute (IPM) ou en millimètres par minute (mm/min). Elle est généralement mesurée en pouces par minute (IPM) ou en millimètres par minute (mm/min). Les vitesses d'avance ont un impact direct sur le temps d'usinage, la qualité de la finition de la surface et la durée de vie de l'outil, avec des vitesses typiques allant de 5-10 IPM pour les matériaux durs à 500+ IPM pour l'aluminium dans les machines à grande vitesse.
Vitesse de la broche est la vitesse de rotation de la broche qui porte l'outil de coupe, mesurée en tours par minute (RPM). Elle influence la formation de copeaux, la production de chaleur et l'usure de l'outil. Les machines CNC modernes offrent des vitesses de broche allant de 6 000 tr/min pour les centres d'usinage de base à plus de 30 000 tr/min pour les centres d'usinage à grande vitesse.
Usinage à grande vitesse (UGV) est une technique d'usinage caractérisée par une vitesse de broche et une vitesse d'avance élevées afin d'obtenir des taux d'enlèvement de matière importants. Elle est souvent utilisée pour couper des matériaux durs et lorsqu'une grande précision est requise. L'UGV fonctionne généralement à des vitesses de coupe 5 à 10 fois supérieures à celles de l'usinage conventionnel, en utilisant des stratégies FAO spécialisées pour maintenir un engagement constant de l'outil et minimiser les chocs.
Taux de chute est la vitesse verticale à laquelle l'outil pénètre dans le matériau, mesurée en pouces ou en millimètres par minute. Elle est réglée plus bas que la vitesse d'avance (environ 40-60% de la vitesse d'avance) afin de réduire le choc à l'entrée de l'outil et d'éviter une défaillance prématurée de l'outil.
Dégrossissage L'ébauche est l'opération d'usinage qui permet d'enlever rapidement de grandes quantités de matière, préparant ainsi la pièce à des passes de finition plus fines. Les stratégies d'ébauche privilégient le taux d'enlèvement de matière par rapport à la finition de la surface, en laissant 0,01-0,02 pouce de matière pour les opérations de finition ultérieures. Les techniques d'ébauche modernes, comme le fraisage à haut rendement (HEM), maintiennent une charge d'outil constante pour maximiser les taux d'enlèvement de matière.
Finition est l'opération d'usinage finale qui permet d'obtenir la finition de surface souhaitée et des tolérances serrées sur une pièce. Les passes de finition enlèvent de petites quantités de matière (0,005-0,015 pouces) en utilisant des vitesses plus élevées, des avances plus faibles et des parcours d'outils spécialisés pour obtenir des finitions de surface aussi fines que 16-32 micro-pouces Ra.
Quels sont les facteurs qui influent sur la précision de l'usinage CNC ?
La précision de l'usinage CNC est influencée par de nombreux facteurs liés à la machine, à l'outillage, à la pièce et à l'environnement. Nous présentons ici les termes courants que vous rencontrerez souvent lorsque vous parlerez de l'usinage CNC.
Facteurs liés à la machine
Rigidité de la machine détermine la capacité de la machine à résister aux forces de déflexion et de décolletage. Une plus grande rigidité réduit les vibrations et améliore la précision de l'usinage. Les machines haut de gamme utilisent des bases en fonte ou en béton polymère, des caissons rigides et des conceptions structurelles optimisées pour minimiser la déflexion sous charge.
Résolution de l'axe définit le plus petit incrément de mouvement qu'une machine peut exécuter. Les machines CNC modernes offrent généralement une résolution de 0,0001 pouce (0,001 mm) ou mieux, les machines de haute précision atteignant une résolution de 0,00001 pouce (0,0001 mm) grâce à des codeurs à haute résolution et à des systèmes d'entraînement de précision.
Stabilité thermique affecte la façon dont les dimensions de la machine changent en fonction des variations de température. Les fluctuations de température peuvent entraîner une dilatation thermique des composants de la machine, ce qui affecte la précision.
Capacité du système de contrôle influence la précision avec laquelle la machine peut suivre les trajectoires programmées. Les commandes CNC modernes offrent des fonctions telles que le look-ahead (traitement de centaines de blocs à l'avance), l'interpolation au niveau du nanomètre et un contrôle avancé de l'accélération et de la décélération pour maintenir la précision même pendant les opérations à grande vitesse.
Facteurs liés à l'outillage
Déviation de l'outil se produit lorsque les forces de coupe déforment légèrement l'outil pendant l'usinage. Cette déviation peut entraîner des erreurs dimensionnelles, en particulier avec des outils longs et fins ou des coupes profondes. Lors de l'usinage avec un rapport longueur/diamètre supérieur à 4:1, la déviation de l'outil devient un problème important, pouvant entraîner des erreurs dimensionnelles de 0,001-0,010 pouce si elles ne sont pas compensées.
Usure des outils modifie les dimensions et les caractéristiques de coupe de l'outil au fil du temps. L'usure progressive peut entraîner des variations dimensionnelles dans les pièces usinées et une dégradation de l'état de surface. La durée de vie de l'outil peut varier considérablement en fonction du matériau (de 10 minutes pour le titane à plus de 10 heures pour l'aluminium) et doit être surveillée pour maintenir la précision.
Système de maintien des outils affecte la sécurité et la précision avec lesquelles l'outil est maintenu dans la broche. Les porte-outils de précision dont le faux-rond est inférieur à 0,0001 pouce sont les meilleurs pour l'usinage de haute précision. Les porte-outils hydrauliques et à frettage offrent le meilleur contrôle du faux-rond et la meilleure rigidité pour les applications de précision.
Facteurs liés à la pièce
Propriétés des matériaux influencent l'usinabilité, les forces de coupe et le comportement thermique pendant l'usinage. Les différents matériaux nécessitent des paramètres de coupe et des stratégies spécifiques pour obtenir des résultats optimaux. Les matériaux à faible conductivité thermique (comme le titane) ou à dureté élevée (comme l'acier trempé) présentent des défis particuliers pour le maintien de la précision.
Rigidité de la pièce détermine dans quelle mesure la pièce résiste à la déformation pendant l'usinage. Les pièces à parois minces ou celles qui présentent des caractéristiques délicates peuvent dévier les forces de décolletage ou la pression de serrage. Pour les pièces à parois minces (épaisseur/hauteur des parois < 0,1), des stratégies d'usinage spécialisées telles que le maintien d'un engagement constant et des forces de coupe réduites sont essentielles.
Méthode de fixation affecte la stabilité de la pièce et la précision de référence pendant l'usinage. Une fixation inadéquate peut permettre à la pièce de se déplacer ou de vibrer, ce qui compromet la précision. Les systèmes de maintien doivent équilibrer la force de serrage (pour empêcher tout mouvement) et la minimisation des déformations, en particulier pour les composants à parois minces ou de précision.
Facteurs environnementaux
Fluctuations de température provoquent une dilatation et une contraction thermiques de la machine et de la pièce à usiner. Pour l'usinage de précision, des environnements à température contrôlée (±1 °C) sont souvent nécessaires, les travaux de haute précision exigeant un contrôle encore plus strict (±0,1 °C).
Vibrations provenant de sources externes ou du processus de coupe lui-même peut compromettre la finition de la surface et la précision des dimensions. Les machines de précision sont souvent installées sur des fondations isolées et intègrent des dispositifs d'amortissement des vibrations dans leur construction.
Humidité peut affecter à la fois les matériaux et les performances des machines dans les cas extrêmes. Le contrôle de l'humidité relative (autour de 40-60%) permet de maintenir la stabilité dimensionnelle des matériaux et d'éviter les problèmes de corrosion qui pourraient affecter la précision.
Quels sont les différents types de machines CNC ? | Terminologie
Les machines à commande numérique varient considérablement en fonction de leurs capacités, de leurs configurations et de leurs applications. La compréhension des différents types et termes permet de sélectionner la machine adaptée aux exigences spécifiques de la fabrication.
Centre d'usinage vertical (VMC) est une machine CNC dont la broche est orientée verticalement et qui approche la pièce à usiner par le haut. Les VMC sont des machines polyvalentes qui conviennent à une large gamme de pièces et sont généralement plus économiques que leurs homologues horizontales.
Centre d'usinage horizontal (HMC) est une fraiseuse dont la broche est orientée horizontalement. Cette configuration offre une meilleure évacuation des copeaux, permet de réaliser des coupes plus lourdes et comprend souvent des changeurs de palettes pour une meilleure productivité.
Tour CNC est une machine qui fait tourner la pièce sur son axe pour effectuer des opérations telles que la coupe, le ponçage, le moletage, le perçage ou la déformation à l'aide d'outils fixes. Les tours CNC modernes peuvent être équipés d'outils vivants pour les opérations de fraisage.
Tour de type suisse est un tour CNC spécialisé, conçu pour les pièces de haute précision et de petit diamètre. Il est équipé d'une douille de guidage qui soutient le matériau à proximité de l'outil de coupe, réduisant ainsi la déflexion et permettant une précision exceptionnelle sur les pièces longues et minces.
Que sont les axes CNC et comment contrôlent-ils les mouvements de la machine ? | Terminologie
Les machines CNC fonctionnent sur plusieurs axes, qui définissent les plans de mouvement et déterminent les capacités de la machine à créer des géométries complexes. Voici ce que signifient les termes spécifiques aux axes et comment ils sont appliqués.
Axes linéaires primaires
Axe X représente le mouvement horizontal de gauche à droite (ou de droite à gauche) par rapport à l'opérateur. Sur un tour, l'axe X contrôle la distance de l'outil par rapport à l'axe central de la pièce en rotation.
Axe Y représente le mouvement horizontal d'avant en arrière (ou d'arrière en avant) par rapport à l'opérateur. Cet axe est présent dans les fraiseuses, mais pas dans les tours standard.
Axe Z représente le mouvement vertical vers le haut et vers le bas. Dans les fraiseuses, ce mouvement contrôle la hauteur de l'outil de coupe au-dessus de la pièce, tandis que dans les tours, il contrôle le mouvement sur la longueur de la pièce.
Axes de rotation
Axe A tourne autour de l'axe X, ce qui permet des mouvements de basculement dans le plan Y-Z. Cette fonction est essentielle pour l'usinage 5 axes de surfaces aux contours complexes. Cette caractéristique est essentielle pour l'usinage 5 axes de surfaces aux contours complexes.
Axe B tourne autour de l'axe Y, ce qui permet de l'incliner dans le plan X-Z. La capacité de l'axe B est particulièrement précieuse pour l'usinage de pièces présentant des caractéristiques sous plusieurs angles.
Axe C tourne autour de l'axe Z, assurant un mouvement de rotation dans le plan X-Y. Sur un centre de tournage-fraisage, l'axe C contrôle souvent la rotation de la broche pour un positionnement angulaire précis.
Configurations multi-axes
Machines à 3 axes contrôlent les mouvements le long des axes linéaires X, Y et Z, ce qui convient à l'usinage de pièces dont les caractéristiques sont accessibles dans une seule direction.
Machines à 4 axes ajoutent un axe de rotation (généralement A ou C) aux trois axes linéaires, ce qui permet d'usiner sur plusieurs faces d'une pièce sans repositionnement manuel.
Machines à 5 axes intègrent deux axes de rotation en plus des trois axes linéaires, ce qui permet d'usiner des géométries complexes avec des contre-dépouilles et des caractéristiques à différents angles en un seul montage.
Centres de tournage combinent des capacités de fraisage et de tournage avec une commande multi-axes, ce qui permet l'usinage complet de pièces complexes en un seul montage, réduisant ainsi les manipulations et améliorant la précision.
Quels sont les termes utilisés pour désigner les principaux processus d'usinage CNC ?
L'usinage CNC comprend plusieurs procédés distincts, chacun adapté à des exigences de fabrication et à des géométries de composants particulières. Nous aborderons ici deux types de procédés CNC courants et leurs définitions.
Comment fonctionne le fraisage CNC ?
Fraisage CNC Le fraisage est un processus d'usinage qui utilise des outils de coupe rotatifs pour enlever de la matière d'une pièce. Dans le cas du fraisage, l'outil de coupe tourne à grande vitesse (1 000 à 30 000 tours/minute) tandis que la pièce reste immobile, et l'outil ou la pièce se déplace le long de plusieurs axes pour créer la forme souhaitée.
Qu'est-ce que le tournage CNC et en quoi diffère-t-il du fraisage ?
Tournage CNC est un processus d'usinage dans lequel la pièce tourne tandis qu'un outil de coupe à point unique se déplace linéairement pour enlever de la matière. Il est principalement utilisé pour créer des pièces cylindriques présentant des caractéristiques telles que des diamètres, des cônes, des filets et des rainures.
FAQ sur la terminologie de l'usinage CNC - Vocabulaire essentiel de la CNC
Comment peut-on avoir plus de 3 axes ?
Une machine CNC peut avoir plus de trois axes en incorporant des mouvements rotatifs et linéaires. La machine-outil peut se déplacer dans plusieurs directions, ce qui améliore la flexibilité et la précision.
Qu'est-ce que le broyage électrochimique ?
Le fraisage électrochimique est un procédé d'usinage CNC qui permet d'enlever de la matière en utilisant des réactions chimiques au lieu de la couper. Un dispositif utilisé pour contrôler les courants électriques dissout le métal, façonnant ainsi la pièce avec précision.
Que signifie CNC DNC ?
CNC DNC est l'abréviation de Direct Numerical Control, un système utilisé pour contrôler plusieurs machines simultanément. Le contrôleur CNC envoie des instructions en temps réel aux machines connectées, optimisant ainsi l'efficacité du flux de travail.
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