Comment fonctionne un tour CNC ?

Vous êtes-vous déjà demandé comment sont fabriquées des pièces métalliques précises ?

Un tour CNC est la merveille technologique à l'origine de ce type d'ingénierie de précision. La machine transforme les matières premières en produits avec une précision et une régularité exceptionnelles.

Qu'est-ce qu'un tour CNC ?

Un tour CNC est une machine-outil programmable qui tourne une pièce autour d'une fraise fixe. Votre production est optimisée grâce à ces machines de pointe. Ce progrès résulte de l'alliance des mouvements de tournage traditionnels et de la précision constante du numérique.

Pièces de tour CNC

Toutes les pièces jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement d'un machine de tour pour l'exactitude et la précision.

• Poupée : Se fixe à la broche et fournit la puissance nécessaire pour faire tourner votre pièce à différentes vitesses.
• Contre-pointe : Soutient l'extrémité opposée de votre pièce pendant l'usinage.
• Lit: Le support structurel principal des autres pièces de votre tour.
• Le chariot: Soutient et déplace vos outils à travers votre pièce.
• Mandrin: Maintenez fermement la pièce pendant la rotation.
• Tourelle à outils : Dispose de divers outils de coupe qui peuvent être changés rapidement dans votre opération.
• Panneau de contrôle: Une interface utilisateur où vous alimentez les commandes et gérez le travail de votre machine.
• Broche: Fait tourner votre pièce à la vitesse programmée.
• Moyens : Surfaces au sol qui régulent le mouvement de votre chariot.
• Système de refroidissement : Fait circuler un liquide de refroidissement qui aide à prévenir la surchauffe pendant vos opérations de coupe.
• Servomoteurs : Transforme les signaux électroniques en mouvements précis pour les axes de votre machine.
• Vis à billes: Réalisez vos mouvements de précision avec un jeu minimal en transformant le mouvement de rotation en mouvement linéaire.
• Encodeurs : Pour plus de précision, surveille la position et la vitesse des composants de votre machine.
• Système de lubrification : Maintient les composants mobiles de votre machine avec un mouvement fluide.
• Convoyeur à copeaux : Il élimine les copeaux métalliques générés lors de votre processus d'usinage.
• Dispositifs de sécurité : Vous protège à la fois des copeaux volants et des pièces d'équipement en mouvement.

Principe de fonctionnement du tour CNC

· Programmation d'un tour CNC et son fonctionnement

Voici comment votre conception est transmise au tour CNC. Ce processus traduit vos dessins dans un langage lisible par la machine et lui fournit des instructions pour toutes ses opérations.

Votre processus de conception commence généralement par la CAO (Conception assistée par ordinateur) logiciel qui vous permet de modéliser votre pièce cible en 3D élaborée. Vos conceptions incluent toutes les informations dimensionnelles nécessaires à la production.

Une fois votre conception terminée, le logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) la convertit en parcours d'outils. Ces parcours tiennent compte des capacités de votre machine, de la géométrie de vos outils de coupe et des propriétés des matériaux.

Le logiciel CAM crée un programme qui est principalement Code G, le langage compris par votre tour CNC. Le code contient des instructions pour le mouvement de l'outil, la vitesse de broche, l'avance et les auxiliaires.

Une ligne de code indique une action spécifique à votre machine. Par exemple, votre machine se déplacera en ligne droite avec G01. À l'inverse, elle se déplacera dans le sens horaire avec G02.

De plus, votre logiciel peut être chargé sur la machine par divers moyens, comme une connexion PC-machine, des ports USB ou via le réseau. Les tours CNC plus récents intègrent également des interfaces intuitives permettant de prévisualiser le logiciel avant son exécution. La fonction de simulation vous permet de détecter d'éventuels problèmes avant l'usinage.

De plus, la plupart des tours CNC sont désormais équipés d'une interface de programmation conversationnelle. Celle-ci permet de programmer directement sur la machine grâce à des entrées graphiques et des menus. Il est ainsi plus pratique de programmer des pièces moins complexes ou d'effectuer des modifications rapidement.

Votre programme est ensuite chargé dans votre unité de contrôle de mouvement (MCU) et il lira votre code et le traduira en signaux électriques une fois chargé.

Ces signaux indiquent précisément les mouvements à effectuer à votre système de contrôle de mouvement. Ce faisant, votre tour surveille le retour de position pour garantir sa précision.

· Mouvement le long des axes d'un tour CNC

La précision de votre tour CNC résulte de sa capacité à positionner les outils de coupe selon des axes prédéfinis avec une précision maximale. La taille finale et l'état de surface de vos pièces sont déterminés par ces mouvements.

Les deux axes par lesquels un type typique de tour CNC est actionné sont X et Z. Le mouvement radial de votre pièce est contrôlé par l'axe X, qui détermine le diamètre.

Lorsque votre outil de coupe se déplace le long de l'axe X, il se rapproche ou s'éloigne du centre de rotation. Ces mouvements permettent d'usiner des diamètres extérieurs, des alésages intérieurs et des opérations de surfaçage. La résolution de ces mouvements peut atteindre 0,0001 pouce, ce qui permet d'obtenir des tolérances dimensionnelles parfaitement exactes.

L'axe Z est parallèle à la broche et indique la longueur de la pièce. Il définit l'emplacement des caractéristiques dans la pièce. Utilisé conjointement avec d'autres axes, le mouvement de l'axe X combiné à celui de l'axe Z génère des cônes, des contours et des épaulements. La coordination de ces deux axes permet l'usinage de profils de géométries avancées selon vos spécifications.

Les tours CNC plus sophistiqués vous permettent d'accroître vos capacités de fabrication. Vous maîtrisez ainsi la rotation de la broche et pouvez positionner votre pièce angulairement et avec précision.

Grâce à cela, le fraisage, le perçage décentré et l'usinage de contours complexes de votre tour sont possibles. La prise en charge de l'axe Y permet un mouvement perpendiculaire aux axes X et Z. Cela permet de créer des formes excentriques et de fraiser des zones non cylindriques dans vos pièces.

Le mouvement qui entraîne ces axes est assuré par des vis à billes précises montées sur des servomoteurs. Pendant l'exécution du logiciel, le système de contrôle commande les moteurs, qui font tourner les vis à billes avec des incréments précis.

Le mouvement est converti en mouvement linéaire de votre chariot porte-outils. La position réelle est lue par des mécanismes d'avance tels que des règles linéaires ou des codeurs rotatifs, puis comparée à la position programmée.

Vous pouvez en apprendre davantage sur différents types d'axes dans une machine CNC.

· Processus d'usinage au tour CNC

Le processus d'usinage CNC transforme votre matière première en une série d'étapes contrôlées. Ces étapes se complètent mutuellement pour répondre à vos spécifications de conception avec une efficacité optimale.

La préparation marque le début de votre processus d'usinage. Elle consiste à choisir l'outil adapté à votre matériau et à votre opération, à serrer la pièce dans le mandrin, à vérifier son alignement et à régler les décalages d'outils. Ces décalages indiquent à la machine la position de chaque pointe d'outil par rapport à un point de référence, afin que votre pièce finie atteigne une précision dimensionnelle optimale.

Votre logiciel CNC exécute l'usinage après la configuration. Les opérations courantes incluent le surfaçage, qui crée des surfaces planes perpendiculaires à l'axe de rotation. Le tournage produit des sections cylindriques sur toute la longueur de la pièce. L'alésage crée ou agrandit les diamètres internes. Le filetage réalise des filetages précis. Le rainurage crée des canaux ou des évidements dans la pièce.

Ces opérations impliquent la rotation de votre pièce à des vitesses adaptées au matériau et aux exigences de coupe. Par exemple, un matériau en aluminium peut tourner à plusieurs milliers de tr/min.

Cependant, votre matériau en acier inoxydable nécessite des cadences plus faibles afin de ne pas user vos outils et de ne pas générer de chaleur inutile. Vos outils coupent le matériau à chaque passage, progressant le long de leur trajectoire précalculée jusqu'à ce que votre pièce soit aux dimensions souhaitées.

Au cours du processus, votre pièce peut être traitée avec un fluide de coupe aux multiples fonctions. Parmi ces fonctions, on peut citer :

• Refroidissement de la pièce et de l'outil
• Lubrification de l'interface entre la coupe afin de minimiser les frottements
• Évacuation des copeaux susceptibles d'obstruer la finition de surface ou le fonctionnement de l'outil.

Les tours CNC modernes sont équipés de systèmes de refroidissement haute pression. Ces systèmes dirigent le fluide vers les zones critiques de la machine.

Au fur et à mesure de l'avancement de l'usinage, votre tour CNC peut automatiquement changer d'outil d'une opération à l'autre. La tourelle d'outils pivote pour positionner l'outil suivant, tout en conservant une position précise grâce au système de référence de la machine. Cette fonctionnalité permet de réaliser des pièces complexes en une seule opération, réduisant ainsi le temps de manipulation et améliorant la précision globale.

Selon la précision requise pour les pièces, votre tour CNC peut effectuer plusieurs passes. Les passes de finition nécessitent des coupes plus légères à des vitesses plus élevées pour obtenir une qualité de surface supérieure et des tolérances serrées, tandis que les passes d'ébauche permettent d'éliminer rapidement la majeure partie de la matière. Votre contrôleur définit le nombre et la quantité de ces passes en fonction de vos exigences de qualité.

Après l'usinage, votre pièce peut être inspectée en cours de fabrication à l'aide d'outils de mesure ou de jauges, en conjonction avec le tour CNC. Ces systèmes vérifient les dimensions critiques avant que la pièce ne soit retirée de la machine.

Elles offrent également la possibilité de s'adapter aux exigences. Cette inspection garantit que votre pièce répond aux normes requises avant de poursuivre la production avec des procédures supplémentaires.

FAQ

Quelle est la précision des tours CNC ?

Les tours CNC modernes atteindront une précision de ± 0,0001 pouce.

Qu'est-ce que le code G dans l'usinage CNC ?

Le langage de programmation de votre tour CNC s'appelle G-code. Il inclut les commandes pour les mouvements d'outils, les vitesses de coupe et les fonctions de la machine.

Conclusion

Un tour CNC allie les principes traditionnels du tournage à la précision des ordinateurs pour produire des pièces d'une grande précision. En travaillant avec de telles machines, vous bénéficiez de l'ingéniosité de la fabrication contemporaine.