Qu'est-ce que le fraisage CNC
Définition, processus de travail et technologies

Le fraisage CNC est l'une des avancées technologiques les plus impressionnantes de ce siècle.

Bien que la plupart des gens connaissent mieux l'impression 3D comme un moyen de produire des impressions physiques précises, le fraisage CNC existe depuis plus longtemps et est encore largement utilisé aujourd'hui.

De ses nombreuses applications dans l'industrie électronique à son utilisation répandue par les entreprises manufacturières, cette technologie continue de croître et d'évoluer rapidement, car de plus en plus d'entreprises découvrent son efficacité dans la production de pièces usinées CNC de haute qualité.

Ainsi, avec l'expansion de l'usinage CNC à de nouveaux secteurs tels que la fabrication d'instruments de musique, il n'est pas surprenant que cette technologie soit estimée à devenir un secteur d'activité de 100 milliards de dollars d'ici 2025.

Pourtant, même si le processus et les utilisations du fraisage CNC sont bien connus des professionnels du secteur, ceux qui sont extérieurs à ce domaine peuvent être beaucoup moins familiers avec la manière dont il peut être appliqué, voire même avec son fonctionnement.

Dans cet article, nous allons donc explorer en profondeur le sujet du fraisage CNC : qu’est-ce que c’est, en quoi cela diffère-t-il de l’impression 3D, qui pourrait le plus bénéficier de cette technologie, et répondre à toutes les questions essentielles que vous pourriez vous poser.

Quelles sont les différences Fraisage CNC Les méthodes?

Du fait de ses nombreuses applications, le fraisage CNC n'est plus un procédé unique, mais un domaine à part entière. Il existe aujourd'hui de nombreuses variantes d'opérations de fraisage CNC, parmi lesquelles :

Fraisage simple :

Le fraisage plan est le procédé de fraisage le plus répandu. Il vise à créer des surfaces planes parallèles aux axes de rotation de l'outil de coupe.

Fraisage angulaire :

En fraisage angulaire , on enlève de la matière d'une surface plane à l'aide d'une fraise qui coupe la pièce selon un angle non droit. Pour mieux comprendre, imaginez une fraise inclinée qui enlève de la matière de la pièce.

Surfaçage :

En fraisage en bout , la pièce usinée est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'outil de coupe. Ce procédé est généralement utilisé pour l'usinage de la face des barres et des plaques.

Fraisage latéral :

Le fraisage latéral est un procédé d'usinage où une fraise rotative enlève de la matière sur le côté d'une pièce, en utilisant ses dents périphériques pour créer des parois verticales, des épaulements, des rainures et autres caractéristiques latérales. Il est couramment utilisé lorsqu'une géométrie latérale précise et un bon état de surface sont requis sur l'arête ou le flanc d'une pièce.

Fraisage en bout :

Le fraisage en bout est l'une des opérations de fraisage CNC les plus polyvalentes. Il utilise une fraise en bout rotative pour enlever de la matière dans plusieurs directions. Contrairement au surfaçage, le fraisage en bout permet d'usiner des rainures, des poches, des contours et des géométries 3D, ce qui le rend idéal pour les pièces complexes aux détails précis.

Rainurage :

Le fraisage de rainures est un procédé d'usinage où une fraise rotative enlève de la matière pour créer une rainure, une gorge ou un canal dans une pièce. Il est couramment utilisé pour réaliser des caractéristiques telles que des rainures de clavette, des rainures en T, des rainures de guidage et d'autres cavités étroites nécessitant une largeur et une profondeur précises.

Fraisage de forme :

Le fraisage de forme est un procédé d'usinage permettant de créer des surfaces irrégulières, telles que des courbes. Dans ce procédé, la forme de l'outil de coupe épouse la forme du contour souhaité.

Autres Fraisage CNC 

Outre ces procédés d'usinage CNC classiques, il existe d'autres méthodes pour fabriquer des pièces spécialisées. Ces méthodes comprennent :

Fraisage groupé :

En fraisage en série, deux outils de coupe ou plus sont montés sur un même arbre de machine. Chaque outil travaille individuellement sur la pièce, ce qui augmente la cadence de production. Les outils peuvent varier en forme et en taille.

Fraisage chevauchant :

Le fraisage à cheval est une forme spécialisée de fraiseuse à plusieurs plateaux. Dans ce procédé, deux outils de coupe ou plus sont montés parallèlement. Ces outils usinent simultanément la face et les côtés de la pièce.

Fraisage d'engrenages :

Le fraisage d'engrenages, également appelé taillage d'engrenages, est une technique de fraisage très spécifique utilisée pour la fabrication d'engrenages. Elle consiste à utiliser des fraises courbes pour enlever la matière en respectant l'espacement souhaité entre les dents de l'engrenage.

Fraisage de filetage :

Le fraisage de filetage est un procédé d'usinage permettant de réaliser des filetages intérieurs ou extérieurs à l'aide d'un outil de coupe rotatif qui se déplace selon une trajectoire circulaire ou hélicoïdale, contrairement au taraudage qui effectue une pénétration directe. Il est particulièrement adapté aux trous de grand diamètre, aux matériaux durs ou difficiles à usiner, aux trous borgnes, aux pièces à parois minces et aux situations nécessitant une plus grande flexibilité que celle offerte par le taraudage.

Fraisage de profil :

Le fraisage de profil est utilisé pour la finition des pièces, notamment pour le travail des surfaces verticales ou inclinées. Ce procédé de fraisage CNC permet également de finir les surfaces convexes et concaves.

Équipements et composants de Fraisage CNC Processus

Voici les différentes étapes que vous traverserez tout au long du processus de fraisage CNC :

Logiciel de support

Comme nous l'avons mentionné dans les sections précédentes, la conception d'un modèle CNC nécessite l'utilisation d'un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) et d'un logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) . Le logiciel de CAO se charge de concevoir la pièce, tandis que le logiciel de FAO permet à la machine CNC d'interpréter cette conception.

Fraisage CNC Composants de la machine

Bien entendu, le fraisage CNC nécessite une fraiseuse CNC. Il existe de nombreux types de fraiseuses, dont les composants varient selon le modèle.

En général, vous trouverez les composants suivants dans toutes les fraiseuses CNC :

• Table de travailLa table de travail supporte la pièce à usiner par commande numérique. Généralement, la pièce est fixée à la table à l'aide d'un dispositif de maintien.
• SelleLa selle, située sous la table de travail, sert de support. Elle permet également un déplacement de la table de travail parallèlement à l'axe de la broche.
• BrocheLa broche supporte l'outil de coupe (également appelé outil de coupe) et est responsable du mouvement de cet outil.
• TonnelleL'arbre porte-outils est la tige qui traverse la broche. Dans le cas du fraisage en série et du fraisage en selle, plusieurs outils de coupe peuvent être montés sur le même arbre. Les arbres porte-outils existent en de nombreuses formes et dimensions ; leur utilisation dépend des besoins et du type de fraiseuse.
• BélierLe coulisseau n'est pas présent sur toutes les fraiseuses. On le trouve généralement sur les fraiseuses verticales et les fraiseuses angulaires. Il sert de support à la broche. Le coulisseau peut être positionné de différentes manières pour s'adapter aux différents besoins de coupe.
• Machines-outilsUne machine-outil, ou outil de coupe, est un composant permettant d'enlever de la matière d'une pièce. Il existe de nombreux types d'outils de coupe, que nous aborderons prochainement.
• InterfaceL'interface machine est la console numérique présente sur la fraiseuse CNC. L'opérateur utilise cette interface pour charger et exécuter les programmes et réaliser des opérations de fraisage CNC de base.
• GenouUn support pour genouillère est prévu sous la selle. Ce support est réglable en hauteur. En le relevant ou en l'abaissant, on peut adapter la hauteur de la pièce à usiner aux différentes opérations de fraisage.
• ColonneLa colonne peut être considérée comme le squelette de la fraiseuse CNC. Elle assure la rigidité mécanique de la machine en maintenant l'ensemble. La colonne peut comporter des compartiments internes pour contenir l'huile de refroidissement et d'autres éléments.

Quels sont les différents types de Fraisage CNC Machines?

Voici un bref aperçu des différents types d'opérations de fraisage CNC utilisées.

Fraisage horizontal

Sur les machines horizontales, la broche est parallèle à la surface de la pièce à usiner. Elle peut créer des surfaces planes, des plans, des plans inclinés et des rainures sur la pièce.

Fraisage vertical

On peut considérer les opérations de fraisage vertical comme une opération de perçage puisque la broche est positionnée perpendiculairement à la pièce stationnaire ou à la surface mobile plane de la pièce.

Pour plus d'informations sur le processus, vous pouvez consulter notre comparatif des fraiseuses horizontales et verticales.

Fraisage multi-axes

En fraisage multiaxes, l'outil de coupe peut se déplacer dans quatre directions ou plus.

Dans le cas d'une machine à 5 axes, on parle de machine à 5 axes. Plus le nombre d'axes est élevé, plus les pièces réalisables sont complexes.

Fraisage à colonne et à genouillère

Les fraiseuses à colonne et à genouillère sont également appelées fraiseuses à vitesse variable. Ces machines sont caractérisées par un mouvement vertical très précis de l'ensemble colonne-genouillère, permettant des opérations de fraisage vertical de haute précision.

Fraiseuse à vérin

Sur une fraiseuse à coulisseau, l'outil de coupe peut se déplacer horizontalement vers l'avant ou vers l'arrière. Ce déplacement est assuré par un coulisseau mobile fixé à la broche.

Fraiseuse à banc fixe

Sur ces machines, la colonne, le genou et le chariot sont fixes. La pièce à usiner repose directement sur la table de travail, elle-même fixée sur le bâti de la machine. De conception simple, ces machines sont généralement moins chères que les autres.

Opérations de fraisage à la raboteuse

En fraisage sur raboteuse, l'usinage se fait dans un seul plan grâce au mouvement relatif linéaire de la pièce et de l'outil de coupe. Ces fraiseuses servent à créer des surfaces planes.

Pour vous aider à choisir la fraiseuse qui vous convient, vous pouvez consulter notre guide détaillé à ce sujet.

Quelles sont les applications et les utilisations d'un Fraisage CNC Machines?

Pour bien comprendre les applications du fraisage CNC, divisons notre discussion en deux parties : les matériaux qu’il prend en charge et les industries qui utilisent ce procédé directement ou indirectement.

Vous connaissez déjà le fraisage CNC. Il sert à façonner et mouler des pièces selon les spécifications. Voici les matériaux sur lesquels on peut appliquer le procédé de fraisage CNC :

Matériaux compatibles avec Fraisage CNC

Les métaux figurent parmi les matériaux les plus fréquemment usinés. Fondant à des températures très élevées, ils sont inutilisables pour des procédés comme l'impression 3D. C'est pourquoi l'usinage CNC est la méthode la plus adaptée pour leur mise en forme.

Les plastiques et les élastomères se prêtent bien au fraisage CNC grâce à leurs propriétés physiques et chimiques. Le recours à des procédés à haute température pour les plastiques modifie souvent leur composition chimique.

De plus, ils dégagent des fumées toxiques lorsqu'ils sont chauffés. Par conséquent, un procédé comme le fraisage CNC, qui ne génère pas de chaleur, est idéal pour ces matériaux.

Les céramiques et les composites présentent souvent une résistance à la température qui les rend inutilisables pour l'impression 3D et le moulage. Le fraisage CNC est la solution idéale pour ces matériaux, car il permet de les usiner sans les endommager.

Beaucoup l'ignorent, mais le verre peut aussi être travaillé par fraisage CNC. Le verre est fragile et se casse facilement avec d'autres procédés de façonnage. C'est pourquoi le fraisage CNC, avec un outil de coupe adapté, est une solution idéale pour ce matériau.

Pour des matériaux et des cas d'utilisation plus spécifiques, consultez notre guide sur les matériaux de fraisage CNC et comment en choisir un pour votre application.

• Taux de production élevé Le fraisage CNC est un processus automatisé, sans aucune limitation humaine quant à la vitesse de déplacement de l'outil de coupe. Il en résulte une cadence de production élevée, inégalée par les autres procédés de fabrication.
• Précision inégalée – La précision et l'exactitude du fraisage CNC sont inégalées au monde, ce qui explique son utilisation dans des secteurs comme l'aérospatiale et la médecine où chaque détail doit être exécuté sans la moindre erreur. Grâce à un gabarit numérique et à l'usinage autonome sur lesquels repose le fraisage CNC, l'erreur humaine est éliminée du processus de fabrication, et la précision obtenue est ce qui se rapproche le plus de la perfection actuellement possible.
• Longévité  Les fraiseuses CNC, fonctionnant quasiment en mode automatique et ne nécessitant qu'une faible intervention humaine, peuvent produire des pièces de manière continue pendant des jours, avec une précision et une régularité exemplaires. Elles ne sont arrêtées que pour la maintenance courante ou en cas d'accident.
• Moins de personnel Le processus automatisé sur lequel repose le fraisage CNC permet également de réduire le nombre de personnes nécessaires à sa surveillance et à son fonctionnement, ce qui se traduit par une efficacité accrue et des coûts de production réduits. Quelques spécialistes qualifiés suffisent pour superviser l'ensemble du processus, garantissant ainsi une meilleure rentabilité pour le client final.
• Possibilités avancées Grâce aux logiciels d'automatisation et de conception avancés, les fraiseuses CNC surpassent les techniciens les plus qualifiés manipulant des machines manuelles, même pour un processus de fabrication similaire. Il en résulte non seulement une meilleure régularité et l'élimination des erreurs humaines, mais aussi la possibilité de réaliser des pièces aux formes, dimensions et textures variées.
• Cohérence Le processus de fraisage CNC étant largement automatisé, il garantit une remarquable constance, même en cas de changement d'opérateur. Une fois le fichier maître créé, il permet de réaliser un nombre illimité de copies d'une qualité identique, sans aucune déviation. Chaque pièce sera parfaitement identique à la précédente, un résultat difficile à obtenir, même pour les opérateurs manuels les plus expérimentés.
• Evolutif Le fraisage CNC est une solution très évolutive. Cette méthode peut être adoptée par les entreprises de toutes tailles. Si vous l'utilisez dans votre atelier, le processus peut évoluer en fonction de la taille de celui-ci. De plus, une fraiseuse CNC peut usiner des pièces de toutes formes et de toutes dimensions.

Combien coûte un Fraisage CNC Coût des machines ?

De nombreux paramètres influent sur le coût des fraiseuses CNC. C'est pourquoi la fourchette de prix de ces machines est très élevée.

Par exemple, on peut trouver une petite fraiseuse horizontale à partir de 10 000 $. Parallèlement, il existe de grandes machines CNC dotées de fonctionnalités avancées dont les prix peuvent dépasser les 300 000 $.

Consultez notre guide dédié pour mieux comprendre les différents facteurs qui déterminent le coût du fraisage CNC.

Fraisage CNC vs Impression 3D

Pour comprendre comment le fraisage CNC se compare aux autres alternatives, comparons en détail le fraisage CNC à son concurrent le plus proche : l’impression 3D.

Basics

Avant toute chose, il est important de noter que le principe de base du fraisage CNC et de l'impression 3D est totalement opposé. L'impression 3D est un procédé de fabrication additive. Cela signifie qu'elle permet de créer une pièce en ajoutant de la matière couche par couche, généralement par fusion d'un fil conducteur.

En revanche, le fraisage CNC est un procédé de fabrication soustractif. Cela signifie qu'il part d'un bloc de matériau et crée la pièce souhaitée en enlevant de la matière de ce bloc.

Polyvalence

L'impression 3D, qui consiste à fondre un filament de matériau pour fabriquer les pièces, ne convient qu'à certains types de polymères capables de résister au procédé. En revanche, le fraisage CNC est un procédé très polyvalent, applicable à une large gamme de matériaux.

Ergonomie

L'usinage CNC et l'impression 3D nécessitent tous deux un logiciel pour la conception initiale de la machine. Cependant, la fabrication CNC implique le choix entre différents outils, leur configuration et différents réglages de position.

L'impression 3D ne nécessite pas de préparation complexe. Par conséquent, elle est considérée comme un procédé plus simple que le fraisage, qui requiert un opérateur qualifié.

Exactitude

La précision relative du fraisage par rapport à l'impression 3D varie selon le modèle choisi. La plupart des fraiseuses CNC offrent généralement une précision supérieure à celle de l'impression 3D. Cependant, certaines formes et géométries ne peuvent être réalisées qu'avec l'impression 3D.

Prix

Le choix entre le fraisage et l'impression 3D, plus économique, dépend de vos besoins. Pour les pièces de grande taille, le fraisage est l'option la plus économique. En revanche, pour les prototypes et les petites séries, l'impression 3D est généralement plus avantageuse financièrement.

Comment choisir Fraisage CNC Prestations de service?

Le fraisage CNC peut s'avérer extrêmement utile pour une grande variété de projets. Toutefois, pour profiter pleinement des avantages mentionnés ci-dessus, il est essentiel de prendre le temps de trouver une entreprise fiable.

Il existe en réalité une vaste gamme d'opérations de fraisage CNC proposées par des entreprises du monde entier ; vous devez donc avoir au moins une compréhension de base de vos besoins avant de contacter des candidats potentiels.

Tout d'abord, vous devriez avoir une idée, même vague, des pièces que vous souhaitez faire fabriquer et des outils dont vous aurez besoin. Sans cela, il vous sera plus difficile de restreindre la liste des entreprises capables de vous fournir les services d'usinage CNC nécessaires.

Vous pouvez également vous adresser à une entreprise réputée possédant une vaste expérience et offrant une gamme de services, qui pourra vous conseiller afin de déterminer la meilleure solution dans votre situation.

Étant donné le haut niveau de technologie et d'expertise requis pour les projets de fraisage CNC, il est impératif de rechercher des entreprises possédant l'expérience nécessaire ainsi qu'une solide réputation.

Consultez les témoignages et les avis des anciens clients et examinez le type d'expériences qu'ils ont vécues avec l'entreprise, ainsi que les problèmes qu'elle a permis de résoudre.

Une fois que vous avez réduit votre liste à environ cinq entreprises, contactez-les et posez-leur des questions sur leur approche, leurs suggestions pour votre projet, le prix de sa réalisation et tout autre élément que vous jugez pertinent.

De nombreuses entreprises proposent des services de fraisage à commande numérique par ordinateur, mais s'il est important de trouver un prix raisonnable, cela ne doit pas se faire au détriment d'une qualité inférieure.

Conclusion

Le fraisage à commande numérique par ordinateur est l'un des plus beaux cadeaux que nous ait offerts la technologie moderne. Il nous permet d'atteindre des cadences de production sans précédent, une précision accrue, des finitions de qualité supérieure et de travailler tous les matériaux.

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