Qu'est-ce que la découpe de métal CNC ? Un guide complet

Nous vivons une révolution industrielle où l’automatisation est le moteur de nombreux secteurs. Dans les premiers jours de la fabrication du métal, les ouvriers qualifiés utilisaient manuellement divers outils pour former et façonner le métal selon des conceptions complexes. Mais cela nécessitait beaucoup de compétences et d’expérience. De plus, le résultat n’était pas toujours standard.

Cela a conduit à une révolution menée par l’usinage CNC, qui a pris d’assaut l’industrie de la découpe des métaux. Dans le guide d'aujourd'hui, nous examinerons ce qu'est la découpe de métal CNC et tout ce que vous devez savoir sur ce processus. 

Qu'est-ce que la découpe de métal CNC ?

La commande numérique par ordinateur (CNC) fait référence à l'utilisation d'ordinateurs pour automatiser le contrôle, la précision et le mouvement des machines-outils. Par conséquent, la découpe de métal CNC consiste à utiliser un équipement informatisé pour guider les outils d'usinage dans la transformation du métal d'une pièce à usiner en un produit fini.

La découpe de métal CNC est rendue possible grâce à un logiciel CNC. Le logiciel CNC est simplement un programme composé d'un ensemble de codes qui guident l'outil d'usinage pour garantir un mouvement précis, reproductible et précis.

Avant que la découpe CNC des métaux ne devienne une réalité, les pièces étaient découpées manuellement. Des techniciens qualifiés utilisaient des outils manuels pour couper et façonner le métal selon différentes formes complexes. Mais ce processus présentait quelques problèmes ; c'était très inexact et faisait perdre beaucoup de temps. De plus, il n’y avait aucune uniformité lorsque l’on travaillait sur plusieurs pièces. 

L'usinage CNC a révolutionné l'industrie de la fabrication métallique en automatisant les processus impliqués. Les machines peuvent travailler sur différents matériaux métalliques, tels que le cuivre, l'aluminium et le laiton. Ils peuvent également travailler sur d’autres matériaux comme le bois et les planches acryliques.

Alors, comment fonctionne une machine CNC ?

Comment fonctionne la découpe de métal CNC

Les machines CNC modernes de découpe de métaux sont entièrement automatisées. Ils n'ont besoin que d'un logiciel CNC pour aider l'ordinateur à indiquer à la machine comment déplacer le porte-outil et les directions de coupe à suivre.

Les outils d'usinage ont également besoin de divers dispositifs pour obtenir les formes et les découpes requises. Les ingénieurs et les techniciens créent des logiciels qui communiquent avec la machine physique pour rendre cela possible. 

Le processus de découpe de métal CNC commence par la création d'un Conception assistée par ordinateur (CAO) modèle. Cela signifie utiliser un programme de CAO pour créer un modèle 3D qui définit les mesures et propriétés critiques de la pièce physique.

Certains de ces programmes sont disponibles en conception/fabrication assistée par ordinateur (CAO/FAO) pour aider à réaliser l'ensemble du flux de travail dans un seul programme. Dans de tels cas, le modèle 3D du programme CAO est introduit dans le programme CAM qui permet de créer les instructions de contrôle pour les outils d'usinage.

Dans certains cas, les fichiers CAO doivent être importés. Cependant, si la CAO et la FAO appartiennent à la même famille d'articles, le technicien n'a pas besoin d'interpréter les fichiers. Le programme CAM commence par vérifier les erreurs, puis crée un programme pour que la machine CNC crée la pièce physique.

L'étape suivante consiste à sélectionner les paramètres de l'outil d'usinage CNC. Ces paramètres incluent la vitesse de coupe, les régimes et la tension. Ces paramètres dépendent de quelques facteurs, tels que les machines et outils disponibles ainsi que la géométrie de la pièce.

Après cela, le programme détermine le tassement ou l'emboîtement, ce qui implique de tracer les schémas d'une coupe pour réduire le temps passé et la quantité de déchets.

À ce stade, toutes ces données sont rassemblées dans un ensemble de codes que la machine CNC peut comprendre. Certains codes courants dans la découpe de métaux CNC incluent :

  • G-Code- G-Code est le langage le plus populaire dans la fabrication de machines CNC. Il fait référence au code géométrique qui indique à la machine comment se déplacer lors de la coupe de la pièce. Il définit également la vitesse à laquelle l'outil de coupe doit se déplacer. Essentiellement, le G-Code indique à la machine quoi faire et comment le faire.
  • Code M– M-Code fait référence au code machine. Parfois, on parle également de code aléatoire. Il se concentre sur tous les détails ignorés par le G-Code qui sont les détails divers, tels que le point de départ et d'arrêt.

Les codes G et les codes M fonctionnent essentiellement ensemble pour positionner une pièce et contrôler les actions de l'outil d'usinage.

Existe-t-il différents processus de découpe de métal CNC ?

Il existe différents processus impliqués dans la découpe des métaux CNC. Ils comprennent:

Découpe laser CNC

Alors que la découpe traditionnelle du métal implique de courber la conception, la découpe laser CNC implique un laser thermique qui découpe les tôles en produits finis. Au lieu d'un outil de coupe, un faisceau laser à haute énergie est fortement concentré sur la tôle, produisant ainsi de la vapeur métallique. Un flux d'air à haute pression aide à expulser la vapeur métallique.

Ce procédé est principalement utilisé pour couper des tôles et d’autres matériaux plats, comme le bois. Si vous avez vu de jolies lettres en métal ou des œuvres d'art en cuir et en métal, elles ont probablement été façonnées à l'aide d'une découpe laser CNC. 

Cette méthode ne fonctionne pas pour toutes les applications, mais son principal avantage est sa grande précision. Cela peut être attribué au fait qu'une machine de découpe laser CNC a des largeurs limitées. Par exemple, le technicien peut régler le rayon à seulement 0.1 mm, réalisant ainsi des coupes très détaillées avec la plus grande précision.

Un autre avantage est qu’il fournit des bords nets et scellés car le processus implique une combustion. Cela améliore l’apparence du produit fini.

Poinçonnage CNC

Comme son nom l’indique, ce processus consiste à percer des trous dans la pièce. L'outil d'usinage qui effectue ce processus est appelé poinçonneuse CNC.

Cette machine déplace le métal dans les directions X et Y pour le positionner directement sous l'outil de poinçonnage. Le poinçon perce ensuite un trou dans le métal. Ce processus est rapide, précis et rentable. Cela produit également beaucoup moins de déchets.

Découpe plasma CNC

Ce processus consiste à couper le métal à l’aide d’un jet de plasma ionisé chaud. Un logiciel CNC avec code dirige le plasma chaud. Étant donné que le matériau doit être conducteur électrique, les matériaux courants découpés selon ce processus comprennent l'aluminium, le cuivre et le laiton.

Les machines de découpe plasma sont disponibles en différentes tailles et pour différentes fonctionnalités. Ils sont très précis et donnent lieu à un processus efficace et de haute qualité. Ils peuvent couper rapidement du métal fin et épais.

Fraisage CNC

Le fraisage CNC est principalement utilisé pour réaliser des coupes complexes sur le métal. Un code logiciel CNC guide l'outil d'usinage pour couper les parties molles de la pièce métallique et lui donner la forme souhaitée avec une grande précision.

Il existe différentes fraiseuses CNC telles que des fraiseuses verticales, horizontales et multi-axes qui utilisent différents axes pour façonner le métal. Le fraisage peut être effectué selon trois axes différents ; X, Y et Z. Cependant, les machines CNC avancées peuvent fraiser jusqu'à cinq axes différents, A, B, X, Y et Z.

Le fraisage sur trois axes est destiné aux formes simples, tandis que cinq axes permettent aux fabricants et aux transformateurs de couper et de façonner des pièces complexes.

Quels sont les avantages de la découpe de métal CNC ?

La fabrication du métal est souvent un processus complexe comportant de nombreux détails complexes. Le mode traditionnel de fabrication manuelle peut demander beaucoup de temps et de main d'œuvre, mais il ne vous garantit pas la même qualité que la découpe de métal CNC. 

Cela dit, la découpe CNC des métaux offre de nombreux avantages par rapport à la fabrication manuelle des métaux. Certains de ces avantages comprennent :

Rentabilité

La fabrication métallique CNC réduit les coûts puisque vous n'avez pas besoin de beaucoup de travailleurs manuels pour terminer la fabrication. Par exemple, vous n’avez besoin que d’un seul technicien qualifié pour faire fonctionner une fraiseuse ou un tour. De plus, un seul technicien peut superviser le fonctionnement de plusieurs machines à la fois.

Étant donné que les machines CNC sont exactes et précises, vous n'aurez pas non plus à passer beaucoup de temps à corriger les erreurs ou les incohérences dans les produits finis. 

Les machines CNC réduisent également les coûts de fabrication des métaux, car elles réduisent le gaspillage de matériaux. La fabrication manuelle comporte un degré élevé d’erreur humaine, ce qui entraîne souvent beaucoup de déchets, ce qui augmente les coûts. Mais la découpe CNC des métaux optimise le matériau et permet de réduire les coûts.

Haut niveau de précision et d'exactitude

L’un des avantages les plus importants de la fabrication métallique CNC est le haut niveau de précision et d’exactitude dont vous bénéficiez. Les machines CNC peuvent fournir des coupes exactes selon le code avec un niveau de précision qui serait impossible à reproduire manuellement. Cette fonctionnalité garantit que le produit final est de haute qualité et répond aux attentes du client.

Ceci est particulièrement important si l’on considère les applications des produits métalliques CNC dans diverses industries. Par exemple, les composants de moteurs utilisés dans les industries automobile et aérospatiale nécessitent une grande précision car ils sont critiques. Une petite erreur signifierait que le moteur serait inutilisable ou aurait des effets catastrophiques.

Efficacité accrue

Les machines-outils CNC peuvent fonctionner 24 heures sur 7, XNUMX jours sur XNUMX, sans avoir besoin de pause ou de repos. Comme ils sont entièrement automatisés, ils ne nécessitent aucune supervision ni intervention humaine. La seule chose qu'un technicien doit faire est d'introduire le code CNC dans l'ordinateur et d'exécuter la fonction. Ces caractéristiques se traduisent par une efficacité accrue et des temps de production plus rapides.

Sécurité accrue sur le lieu de travail

L'un des avantages souvent oubliés de la découpe des métaux CNC est le niveau de sécurité qu'elle apporte sur le lieu de travail. La fabrication manuelle traditionnelle implique l’utilisation de machines lourdes et d’outils tranchants pour façonner le métal en un produit souhaité. Cette méthode n'est pas la plus sûre car elle expose l'artisan à divers risques.

D'autre part, la fabrication CNC automatise entièrement le processus et réduit les risques de blessures et d'accidents sur le lieu de travail.

Production identique en vrac

Les avantages de la découpe CNC des métaux sont particulièrement importants lorsqu’il s’agit d’une production en vrac. L'usinage CNC vous assure la cohérence et la répétabilité, ce qui est important pour la production de pièces en vrac. Dans la fabrication traditionnelle du métal, chaque artisan a sa façon de faire et de couper le métal. Cela signifie que de nombreux produits présenteront de légères variations, même si le design est le même. 

L'usinage CNC résout ce problème en produisant des produits identiques à chaque fois. N'oubliez pas que les machines-outils CNC reposent sur des entrées et des commandes plutôt que sur des compétences humaines. Les entrées dirigent le mouvement et garantissent la répétition des actions en boucle et à des vitesses élevées.

Y a-t-il des inconvénients potentiels à la découpe de métal CNC ?

L'usinage CNC présente également son lot d'inconvénients potentiels dont vous devez être conscient. Ils comprennent:

Coût initial élevé

Bien que les machines-outils CNC aient des coûts d'exploitation inférieurs à ceux de la fabrication manuelle traditionnelle, le coût initial peut être assez élevé selon le type de machine que vous achetez.

Cependant, ce coût peut être considéré comme un investissement si l’on considère la haute qualité, les délais d’exécution rapides et la répétabilité dont vous bénéficiez après avoir investi dans ce produit.

Nécessite une formation de technicien

Les outils d'usinage CNC ne sont pas plug-and-play, surtout si vous abandonnez la méthode de fabrication manuelle traditionnelle. Vos techniciens auront besoin d’une formation et d’une certification CAO pour faire fonctionner efficacement les ordinateurs et les machines. Ils devront également se former et acquérir des compétences sur la façon de faire fonctionner les machines CNC.

Dans la plupart des cas, vous aurez besoin d'au moins deux travailleurs qualifiés pour faire fonctionner les ordinateurs et les machines ; un Programmeur CNC pour saisir le code dans l'ordinateur et un autre opérateur de machine pour superviser les processus d'outils.

Si vous êtes une petite entreprise de fabrication, vous n'aurez peut-être besoin que d'un seul artisan qualifié pour effectuer les deux tâches.

Restrictions relatives aux matériaux et aux dimensions des pièces à usiner

Chaque machine et outil CNC est soumis à des restrictions en ce qui concerne les matériaux qu'il peut couper et les opérations qu'il peut effectuer. Par exemple, une machine plasma CNC est limitée à la fabrication de métaux. Vous ne pouvez pas l'utiliser lorsque vous souhaitez travailler sur d'autres matériaux comme le plastique ou le bois.

Une autre limitation est la taille de la sortie. La conception de votre modèle peut être aussi complexe que possible, mais les tailles seront limitées à ce que la machine et l'outil de coupe peuvent gérer. Même les machines CNC plus grandes ont leurs propres limites.

C'est un facteur important à garder à l'esprit puisque vous ne voulez pas investir dans une machine qui ne peut pas travailler sur le matériau souhaité et vous donner le résultat souhaité. 

Problèmes de compatibilité

Vous pouvez rencontrer des problèmes de compatibilité entre vos outils de coupe de métaux CNC et votre configuration actuelle. Si vous utilisez deux modèles de CNC différents, vous risquez également de les trouver incompatibles. Bref, de nombreux facteurs pourraient entraîner des problèmes d’incompatibilité.

C'est pourquoi il est important de consulter un expert CNC. C'est là qu'intervient hmaking. Nous vous aiderons à évaluer la situation et vous proposerons des solutions sur ce qui peut être fait.

Où la découpe de métal CNC est-elle appliquée ?

Les applications de découpe de métaux CNC couvrent diverses industries. 

Industrie automobile et des transports

Les machines CNC sont utilisées pour produire des pièces automobiles qui doivent être de la plus haute qualité. En effet, la plupart des pièces automobiles doivent répondre à des exigences spécifiques et être rigides. Ces pièces comprennent des composants de boîte de vitesses et de moteur, tels que des blocs moteurs, des carters de transmission et des composants de suspension.

Les constructeurs automobiles préfèrent également les machines CNC pour la production de composants, car elles peuvent créer des pièces personnalisées uniques à des marques automobiles particulières. Les machines CNC sont également importantes lors de la construction de véhicules électriques, car elles permettent aux fabricants de produire des pièces légères et complexes.

La même chose est reproduite lors de la production de composants et de pièces pour les trains, les bus, les camions et les navires de transport.

Industrie médicale et de la santé

L'industrie médicale dépend fortement de l'exactitude et de la précision. La demande de haute qualité dans l’industrie médicale est énorme. Certains des équipements médicaux produits par découpe de métal comprennent des implants, des appareils électroniques, des instruments chirurgicaux, des appareils dentaires et de nombreux autres instruments médicaux.

Industrie aérospatiale et aéronautique

L'industrie aérospatiale impose des conditions extrêmement strictes. Les composants et les pièces doivent être de la plus haute qualité pour résister à des pressions extrêmes à des vitesses élevées. Outre les composants du moteur, la découpe CNC des métaux est également utilisée pour produire des composants de train d'atterrissage, ainsi que des bagues et des profils aérodynamiques.

En outre, les professionnels de l’industrie aérospatiale utilisent des machines CNC pour créer des prototypes de pièces à tester. Si les prototypes réussissent les tests et respectent les réglementations, les machines CNC contribueront également à la production de masse.

Industrie électronique

L'industrie électronique s'appuie également fortement sur la fabrication CNC pour la production de composants électriques, tels que les circuits imprimés. Le processus est utilisé pour découper et percer des trous dans les circuits imprimés, produire des dissipateurs thermiques, façonner des connecteurs et créer des prototypes.

En raison de sa capacité à travailler avec des coupes complexes et précises, l’usinage CNC facilite la production de composants électriques petits et délicats.

Industrie maritime

Les composants utilisés dans l'industrie maritime doivent être fiables. Ils doivent être résistants aux intempéries et à l’eau, ainsi que suffisamment rigides pour résister à l’usure. La fabrication métallique CNC est utilisée pour construire des composants de moteurs et électroniques, des hélices, des boîtiers isolants et bien d'autres.

Industrie de l'énergie

La découpe des métaux CNC est largement appliquée dans les secteurs du pétrole, du gaz et de l'énergie. Les pièces utilisées dans ces industries sont utilisées dans des conditions extrêmes et doivent être suffisamment rigides pour résister à l’usure. Les composants créés à l'aide de machines CNC comprennent des pièces de levage et hydrauliques, des systèmes de vannes, des cadres pour panneaux solaires, des colliers de forage, des pipelines, des systèmes submersibles et des turbines.

De plus, la fabrication métallique CNC est utilisée pour créer des structures offshore.

Industrie militaire et de défense

La fabrication CNC est utilisée dans l’industrie militaire et de la défense pour produire des équipements de haute précision capables de résister à une utilisation intensive et à des environnements extrêmes. Il s’agit notamment des blindés, des composants des véhicules de combat et des équipements de communication. Tout comme l’aviation, l’industrie de la défense peut utiliser la fabrication CNC pour créer des prototypes à tester.

Comment couper du métal à l'aide d'un outil d'usinage CNC

Voici comment vous assurer d'obtenir un superbe produit lorsque vous travaillez avec des pièces métalliques :

Utilisez un outil d'usinage CNC puissant

La première étape pour obtenir une coupe nette lorsque l’on travaille le métal commence par se procurer la bonne machine. Les machines d'entrée de gamme sont les mieux adaptées pour couper et percer des pièces plus tendres, comme le bois.

Si vous avez l'intention de travailler le métal, vous devez choisir une fraiseuse CNC rigide. Que vous en achetiez ou fabriquiez un bricolage, vous devez vous assurer que le châssis est solide car il abrite d'autres composants et permet une coupe puissante sans rupture ni flexion.

Serrez fermement la pièce à usiner

L’outil de coupe est puissant et exerce beaucoup de pression. Un léger mouvement sur la pièce peut altérer l'ensemble du résultat. Il est donc important de serrer fermement la pièce pour éviter tout déplacement par l'outil de coupe. Certaines approches courantes de serrage des pièces incluent l'utilisation de pinces en L, de pinces en T, de pinces à came et de ruban adhésif double face.

Les pinces conviennent mieux au métal et le ruban adhésif double face aux pièces légères. Vous pouvez également utiliser un puissant lit aspirant pour serrer le métal, en fonction de la taille et du poids de la pièce.

Gardez à l’esprit que la plupart des machines CNC ne sont pas équipées de tables à vide. Vous devrez peut-être l'acheter comme accessoire.

Choisissez un outil de coupe approprié

L’outil de coupe utilisé pour fabriquer le métal est important car il détermine la vitesse de coupe et la finition de la coupe. Cela affecte également d'autres paramètres de fabrication CNC, tels que la vitesse, la charge en copeaux, les avances et la profondeur de coupe.

L'outil de coupe doit être suffisamment solide pour ne pas se briser lors de la coupe du métal. N'oubliez pas non plus que le nombre de cannelures influence également le processus de coupe. Moins de flûtes éliminent mieux les copeaux. Un outil avec moins de cannelures est idéal pour les métaux.

Utiliser un parcours d'outil adaptatif

En raison de la vitesse et de la pression élevées impliquées dans la découpe du métal CNC, la pièce à usiner et l'outil d'usinage peuvent être endommagés par l'impact élevé. C'est pourquoi vous devez utiliser un parcours d'outil adaptatif.

Un parcours d'outil est un ensemble d'instructions qui définissent le mouvement de l'outil de coupe d'une machine CNC. Un parcours d'outil adaptatif ou dynamique ajuste automatiquement les paramètres de coupe ou de perçage en fonction de l'engagement de l'outil et de la géométrie de la pièce. 

Un parcours d'outil adaptatif réduit l'usure de l'outil tout en maintenant la précision et la qualité. Cela augmente la durée de vie de l'outil et maintient la finition de surface. 

Appliquer du liquide de coupe CNC

La fabrication métallique CNC implique une friction qui produit une chaleur excessive. Pour éviter d'endommager l'outil de coupe et le métal, utilisez du liquide de coupe CNC. Il agit comme liquide de refroidissement et lubrifiant pour réguler la température et améliorer la qualité des coupes.

Que devez-vous prendre en compte lors de l'achat d'une machine de découpe de métal CNC ?

Voici quelques facteurs à considérer avant d’acheter une machine de découpe de métaux CNC.

Coût de la machine

C’est peut-être le facteur le plus important puisque votre budget détermine vos options. Il est important de savoir que les machines CNC de découpe de métaux sont plus coûteuses que les machines à bois ou à plastique. En effet, ils ont besoin de plus de force et de puissance pour couper le métal. De plus, plus d’espace de travail signifie un prix plus élevé.

Pour cette raison, il est important que vous déterminiez vos besoins avant d'acheter un outil de coupe de métal CNC. Si vous constatez que vous n'utiliserez l'outil qu'occasionnellement, il peut être plus judicieux de sous-traiter la fabrication métallique à un service CNC professionnel, au lieu d'acheter une machine coûteuse.

Résistance du châssis

Les châssis de machines CNC sont fabriqués à partir de différents matériaux. Les châssis en métal ont tendance à être plus solides que ceux en bois. De plus, les machines d'entrée de gamme dotées d'un châssis en aluminium peuvent être solides, mais elles subiront des flexions lors du travail sur des métaux durs, comme l'acier.

Il est donc important de déterminer vos besoins avant d’acheter cette machine. Généralement, une machine CNC avec un châssis en acier offrira une rigidité plus élevée.

En outre, vous pouvez également augmenter la capacité de coupe du métal de la machine en utilisant des pièces traitées thermiquement, telles que l'acier recuit.

Puissance du routeur

Les routeurs présentent de nombreuses caractéristiques. Ceux à considérer sont la puissance et les tours par minute (RPM). Les broches à haut régime ont des temps de coupe rapides. Cela les rend adaptés à l’usinage de matériaux tendres tels que le bois et le plastique.

D’un autre côté, les outils de coupe de métaux nécessitent un couple plus élevé que le régime. En tant que tel, si vous recherchez un outil d'usinage pour la coupe du métal, optez pour un outil avec plus de puissance que le régime.

L'utilisation d'un outil avec un régime plus élevé pour fabriquer du métal peut entraîner une surchauffe et une accumulation de bords. Ces problèmes peuvent réduire considérablement la durée de vie des outils.

Zone de travail des machines

Une machine CNC dont la zone de travail est petite peut être judicieuse, surtout si vous n'avez pas de besoins professionnels énormes. Cependant, il est important de garder l’avenir à l’esprit. En acheter une avec une grande zone de travail vous aidera à vous développer en toute transparence sans avoir à acheter une machine plus grande.

Conclusion

La découpe de métal CNC a parcouru un long chemin depuis l'époque de la fabrication traditionnelle qui impliquait de frapper manuellement une pièce métallique à l'aide d'outils tranchants. Ce processus était fastidieux, prenait beaucoup de temps et ne garantissait pas la haute qualité du produit final. Mais les machines CNC ont automatisé le processus.

Les outils d'usinage CNC sont rapides, précis et exacts. Ils garantissent que le produit fini est de haute qualité et réduisent les coûts commerciaux puisqu'ils n'ont besoin que d'environ deux techniciens pour fonctionner. En outre, ils garantissent également la répétabilité, ce qui est important lors de la production de produits métalliques en vrac.

Nous avons examiné les facteurs à prendre en compte lors de l'achat d'une machine de découpe de métal CNC. Cependant, il est important de travailler avec des spécialistes pour être sûr de bien faire les choses. Parlez à Hmaking aujourd’hui.

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