Qu'est-ce qu'une machine CNC ?

Une machine CNC est un appareil contrôlé par ordinateur qui facilite la fabrication de pièces et de produits. Le terme CNC vient de Computer Numerical Control ou en français, Commande Numérique par Ordinateur. Cette machine rend la création ou la modification de pièces plus facile avec des matériaux comme le métal, le bois, le plastique et d'autres matériaux. De plus, c'est un système automatisé composé de trois éléments principaux : un système d'entraînement/de mouvement, un système de retour d'information et une fonction de commande.

Le système CNC dépend d'instructions numériques faites par des logiciels CAD et CAM pour fonctionner de manière optimale. Le logiciel CAD crée le design, tandis que le CAM convertit ce design CNC en un G code que la machine CNC peut lire.

Leur système de traitement automatisé rend souvent la fabrication des pièces plus rapide et plus précise que les machines manuelles.

Éléments de base du système de machine CNC :

Voici quelques éléments ou parties que l'on trouve généralement dans un système de machine CNC :

• Dispositifs d'entrée/sortie d'informations, tels que les disques durs, claviers et ordinateurs.

• Connexion Internet, y compris Ethernet, HSSB (port de transmission de données à haute vitesse), Processing LAN, RS 232C, etc.

• Unité de contrôle externe de l'arbre mécanique, tels que le banc d'échange, le robot de chargement et de déchargement, l'arbre d'entraînement du magasin d'outils.

• Unité d'entraînement et moteur de servo de l'avance.

• Unité de moteur et d'entraînement de la broche.

• Unité de contrôle CNC (partie de commande numérique).

• Contrôleur PMC.

• Unité de mesure et de retour de position de la machine.

• Unité d'entrée et de sortie du signal de commande de l'armoire électrique de la machine.

Différents types de machines CNC :

Il existe différents types de machines CNC allant du fraisage, du meulage et du perçage au découpage au plasma. Dans cette section, nous examinerons une liste des types de machines et leurs utilisations, ainsi que leurs applications et leurs limitations.

1. Machine de découpe au laser CNC Elegoo Phecda (Laser Engraver & Cutter)

Proposée à un prix abordable de 499€, la Elegoo Phecda est une machine d'usinage CNC compacte et de grande qualité, conçue pour une utilisation domestique ou de bureau. Dotée d'une zone de travail de 400 x 400 mm et d'un laser de 2.5W allant jusqu'à 20W, cette machine excelle dans les opérations de découpe et de gravure sur divers matériaux tels que le bois, l'acrylique, le cuir, le papier et même le métal. La polyvalence de l'Elegoo Phecda est renforcée par son module d'axe rotatif, qui permet de graver et de découper des objets cylindriques ou courbés. De plus, elle dispose de dispositifs de sécurité avancés, y compris des capteurs qui arrêtent le laser en cas d'ouverture du boîtier et un système de purification de l'air innovant, garantissant une expérience d'usinage plus sûre et agréable. C'est une option idéale pour les bricoleurs ou les professionnels cherchant à se lancer dans l'usinage CNC ou à améliorer leurs compétences existantes.

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2. Tour CNC (Lathe CNC Machine)

Les tours CNC font tourner le matériau de la pièce autour d'un axe principal, et les outils de tournage enlèvent le matériau et le façonnent selon les besoins. Leur caractéristique unique est la précision dans le façonnage des pièces cylindriques. La Okuma Genos L300, vendue par Okuma, coûte environ 60 000 euros et est idéale pour le travail des métaux dans des secteurs tels que la production d'outils.

3. Machine de perçage CNC (Drilling CNC Machine)

Cette machine est idéale pour percer des trous dans des matériaux. Sa caractéristique unique est son aptitude à forer avec une précision extrême. La Radial Drill CNC de Tormach, par exemple, qui coûte environ 15 000 euros, est couramment utilisée dans la fabrication de pièces électroniques.

4. Machine de meulage CNC (Grinding CNC Machine)

La machine de meulage CNC utilise une meule pour enlever les matériaux d'une pièce. Elle est spécialement utilisée pour le ponçage, le polissage, et la finition. La Studer S33 de Fritz Studer AG, coûtant environ 200 000 euros, est un exemple, connue pour sa précision inégalée dans le meulage de pièces complexes.

5. Fraiseuse CNC (Mill CNC Machine)

Les machines de fraisage CNC sont conçues pour enlever le matériau d'une pièce et le façonner précisément selon les spécifications requises à l'aide d'outils de coupe à haute vitesse. La caractéristique unique de ces machines est leur capacité à travailler sur de nombreux axes, ce qui offre une grande flexibilité dans la conception. Un exemple de cette machine est la Haas VF-2, vendue par Haas Automation, coûtant approximativement entre 45 000 et 65 000 euros, selon la configuration. Elle est surtout utilisée dans la fabrication de pièces pour l'industrie automobile et l'aérospatiale.

6. Machine de découpe au plasma CNC (Plasma Cutting CNC Machine)

Avec une coupe très précise, le Hypertherm Powermax45 XP, vendu par Hypertherm, à environ 2 000 euros, est un choix populaire dans les grandes industries et les ateliers amateurs pour la découpe de métaux.

7. Machine de découpe à jet d'eau CNC (Waterjet Cutting CNC Machine)

Cette machine utilise un jet d'eau mince pour la coupe, et sa vitesse plus lente est une limitation notable. La Flow Mach 500, vendue par Flow International, coûte environ 200 000 euros et est utilisée pour couper des matériaux délicats comme le verre ou le marbre.

8. EDM (Machine à décharge électrique)

L'EDM, ou Machine à décharge électrique, utilise un arc électrique pour enlever les matériaux d'une pièce. Cette technologie est particulièrement efficace pour usiner des formes complexes dans les matériaux conducteurs comme le titane ou l'acier trempé. Une caractéristique unique de l'EDM est sa capacité à usiner des matériaux extrêmement durs sans contact physique avec la pièce. Une machine célèbre dans cette catégorie est l'AgieCharmilles FORM P 350 de GF Machining Solutions, vendue à environ 150 000 euros.

9. Machine à commande numérique par ordinateur (CNC Router Machine)

Les routeurs CNC, comme la ShopBot PRSalpha, peuvent couper une variété de formes et de motifs sur des surfaces planes de n'importe quel matériau, y compris le bois et le métal. Ces machines sont largement utilisées dans l'industrie du meuble et de la décoration intérieure. Une caractéristique unique est leur capacité à réaliser des gravures de haute précision. Le prix d'une telle machine peut varier autour de 20 000 euros.

10. Machine CNC Multi-Axes

Les machines CNC multi-axes, telles que la DMG MORI DMU 50, peuvent se déplacer dans quatre directions ou plus, allant des machines 4 axes jusqu'à 12 axes. Ces machines sont idéales pour les opérations aéronautiques et automobiles où la précision est primordiale. Une caractéristique unique de ces machines est leur capacité à effectuer des coupes complexes en une seule opération. Le prix pour une machine comme celle-ci peut s'étendre à environ 300 000 euros.

11. Imprimante 3D

L'Imprimante 3D, comme la Neptune 3 pro, utilise un fichier numérique pour créer des objets solides en 3D. Ces machines sont devenues populaires dans les industries de la santé, de l'automobile, et de la construction. Leur capacité à fabriquer des objets tridimensionnels à partir d'un modèle numérique est leur caractéristique unique. Le coût d'une telle machine peut varier de 250 à 50 000 euros selon la complexité et la taille.

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12. Changeur d'outil automatique CNC (CNC Automatic Tool Changer)

Également connu sous le nom de ATC, ce dispositif, comme celui trouvé dans la Haas VF-2SS, permet à la machine CNC de changer automatiquement d'outil durant son fonctionnement. Il est particulièrement utile dans les opérations complexes nécessitant l'utilisation de multiples outils. Son système automatisé de changement d'outil est une caractéristique unique. Le coût de cette machine peut être d'environ 60 000 euros.

13. Machine CNC à fils (Wire EDM)

La machine CNC à fils, comme la Sodick AQ327L, utilise un fil conducteur fin comme électrode pour couper. Elle est principalement utilisée pour couper des formes complexes et des détails délicats dans des matériaux conducteurs. La précision du fil en tant qu'électrode est sa caractéristique unique. Le coût de cette machine est généralement autour de 100 000 euros.

14. Machine de découpe CNC à couteau (Knife Cutting CNC Machine)

Contrairement aux méthodes de coupe qui utilisent la chaleur, la machine de découpe CNC à couteau, comme la Zünd G3, utilise des couteaux mécaniques pour couper des matériaux mous comme le papier, le tissu, et le caoutchouc. Son utilisation sans chaleur pour la découpe précise est une caractéristique unique. Le prix de cette machine peut se situer autour de 40 000 euros.

Comment Sélectionner le Meilleur Type de Machine CNC ?

Lors du choix de la machine CNC idéale pour votre entreprise, il y a de nombreux éléments à considérer. Le type de machine CNC approprié dépend de la nature de votre entreprise, des produits que vous créez et du volume de production. Voici les facteurs à prendre en compte lors de la sélection d'une machine CNC :

Type d'Entreprise

Le type de votre entreprise va réduire les options disponibles. Par exemple, si vous possédez un petit atelier de machines CNC, vous n'aurez besoin que de quelques machines de routage CNC. En revanche, si vous gérez une grande entreprise manufacturière, vous aurez probablement besoin de machines plus grandes et multifonctions.

Disponibilité des Pièces de Rechange

Tout comme n'importe quelle machine, une machine CNC peut s'user ou tomber en panne. Assurez-vous donc que la marque ou le modèle que vous achetez peut être rapidement réparé par vos spécialistes et que les pièces de rechange sont accessibles avant de les acheter. La raison en est que la disponibilité immédiate des pièces détermine combien de temps vous devrez attendre avant de reprendre la production.

Exigences des Produits

La machine CNC dont vous aurez besoin dépendra principalement du travail effectué. Une tour CNC ou une fraiseuse 3 axes peut suffire pour des articles simples. Cependant, lorsque la complexité augmente, il devient moins cher d'avoir des machines qui peuvent fabriquer la plupart des pièces en une seule installation. Les meilleures machines pour ce type de travail sont les machines CNC à cinq axes.

De plus, certaines catégories de produits nécessitent un équipement CNC spécialisé. Par exemple, un tour suisse conçu spécifiquement sera idéal pour produire des milliers de petites pièces cylindriques et complexes.

Connaître les Besoins en Énergie

Ces machines nécessitent beaucoup d'énergie et utilisent fréquemment une alimentation triphasée pour fonctionner de manière optimale. Ainsi, il est crucial de s'assurer que le bâtiment reçoit suffisamment d'énergie pour faire fonctionner le nouvel équipement. Vérifier la consommation d'énergie actuelle est également utile. L'ajout d'une nouvelle CNC pourrait augmenter la consommation au-dessus de la quantité fournie lorsque toutes les machines actuelles fonctionnent.

Les Matériaux à Usiner

Le type de matériau à traiter est une considération essentielle lors du choix des machines CNC. Les machines doivent être assez robustes pour usiner des pièces précises à partir d'alliages durs. Pour des matériaux plus doux comme l'acier doux, on peut envisager des machines de précision capables de maintenir les tolérances nécessaires.

Budget

L'achat d'une machine CNC doit correspondre à votre budget. Il peut être tentant d'acheter la machine la plus chère avec toutes les fonctionnalités, mais c'est peut-être plus que ce dont vous avez besoin. Il faut peser les coûts et les avantages pour trouver la meilleure machine pour votre entreprise à un prix raisonnable.

Capacité de Formation

Les machines CNC nécessitent une formation spécialisée pour leur exploitation. Il faut s'assurer que vous avez du personnel qualifié ou la capacité de former votre personnel à l'utilisation de l'équipement. Si la machine est trop complexe, cela pourrait entraîner une longue période d'inactivité avant que vous ne puissiez l'utiliser de manière optimale.

Les machines CNC à choisir dépendent de l'objet à usiner, du volume de production, et des exigences spécifiques en termes de précision et de flexibilité, et les options varient de l'usinage de métaux, de bois, et de plastiques aux applications spécialisées telles que la découpe laser, le meulage, et l'impression 3D

Quel est le rôle d'une fraiseuse?

Une fraiseuse CNC est conçue pour enlever le matériau d'une pièce et la façonner avec précision. Elle utilise des outils de coupe à haute vitesse pour travailler sur de nombreux axes, offrant une grande flexibilité dans la conception et la fabrication de pièces, notamment dans l'industrie automobile et aérospatiale.

Quels sont les différents types de fraiseuse?

Les fraiseuses CNC varient selon les axes de travail, allant de 3 à 12 axes ou plus. Les modèles comme la Haas VF-2 sont utilisés dans l'industrie, tandis que des options comme la Elegoo Phecda sont idéales pour un usage domestique ou de bureau.

Quel CNC pour débuter?

Pour les débutants, des machines comme la Elegoo Phecda, une machine d'usinage CNC compacte et de grande qualité, sont idéales. Avec un prix abordable et des caractéristiques adaptées à un usage domestique ou de bureau, elle offre une excellente introduction à l'usinage CNC.

Comment se servir d'une fraiseuse?

L'utilisation d'une fraiseuse nécessite une compréhension du logiciel CAD pour la conception et du logiciel CAM pour convertir la conception en code machine. Une formation spécialisée est souvent requise pour comprendre comment charger la pièce, sélectionner et changer les outils, et opérer la machine de manière sûre et efficace.