Que sont les machines CNC et comment les choisir ?

Les machines CNC sont l'outil principal pour l'usinage de masse de pièces. C'est un élément important des systèmes de conception assistée par ordinateur. Le principe de la création d'une CNC est de simplifier la production de pièces similaires.

Machine CNC - un appareil à commande numérique. Sa principale caractéristique est copie facile de pièces similaires et de type unique: une image de programme enregistrée dans la mémoire morte, selon laquelle les pièces sont fraisées et sciées à partir de pièces placées dans la zone de travail à l'aide du mécanisme d'alimentation du convoyeur. Les machines équipées d'un pistolet laser-plasma, qui effectuent une coupe parfaitement lisse des pièces primaires et secondaires, se caractérisent par un débit élevé. Les machines de tournage et de fraisage qui effectuent le tournage, le sciage et l'alésage (perçage) sans laser (à l'aide de fraises) sont légèrement inférieures en termes d'équipement technologique.

Dans les machines CNC modernes, il n'est pas nécessaire de connecter un PC ou un ordinateur portable externe - le rôle d'un programmeur préliminaire (contrôlé par l'opérateur) qui définit les paramètres est joué par un micro-ordinateur embarqué installé dans un compartiment de la machine protégé du bruit électrique. Les machines CNC modernes peuvent également être connectées à un réseau de serveurs locaux (LSS) via une interface LAN et contrôlées depuis n'importe quel PC sur le territoire de l'entreprise, qui est autorisé à accéder à cette machine par l'administrateur du réseau, car elle fonctionne depuis 20 années, par exemple, avec des imprimantes et des scanners réseau.

La structure de la machine CNC est telle que la partie technique (électromécanique) est rigidement connectée à l'électronique (ECU) et en est en même temps séparée, séparée d'elle dans l'espace interne limité de l'unité... L'une des caractéristiques de conception de l'unité CNC est le blindage (protection) de l'ECU contre les interférences générées par les circuits électromécaniques dans la zone de travail et la zone de commutation de mode de fonctionnement. Cette interférence peut "faire tomber" le programme, par conséquent, le PC monocarte embarqué est non seulement retiré de l'électromécanique (moteurs, capteurs), mais également placé dans un boîtier en acier protégé, qui est mis à la terre de manière fiable et sera presque complètement éliminer la statique et le bruit d'entrer dans le CPU et d'autres organes électroniques vitaux.contrôle de l'unité CNC.

L'avantage d'une mini machine domestique est que c'est une solution valable pour les jeunes professionnels qui ont commencé à maîtriser les bases du travail en tant qu'opérateur de machine CNC... Les machines CNC sont classées selon la liste des opérations effectuées et selon les caractéristiques du système de contrôle. Malgré la première et trompeuse impression d'un débutant que ce « monstre » est trop difficile, maîtriser les techniques de base du travail peut prendre d'une demi-heure à plusieurs heures. Un débutant peut rapidement composer son premier algorithme de traitement de pièces, dont le processus de production l'intéresse. Par exemple, il doit fabriquer un support pour un moteur-générateur sur un vélo - sur une telle machine, il le dessinera, le coupera et le broiera rapidement.

Les machines CNC peuvent travailler la pierre, le bois et ses dérivés, les métaux non ferreux, l'acier, le plastique et le composite. Tout n'est déterminé que par la puissance du moteur de la broche - dans une telle unité, c'est l'unité fonctionnelle d'entraînement principale. La deuxième valeur pour le choix du matériau de la pièce est la longueur, le diamètre, le revêtement des fraises en acier - par exemple, si la machine est en train de fraiser. Si vous avez affaire à une perceuse, ses capacités et les capacités de l'unité de fraisage sont souvent combinées. Le travail de la machine à scier est effectué par la fraiseuse et le travail de la perceuse est effectué par le tour.

Ces machines sont polyvalentes: elles combinent les capacités de l'universel (l'unité coupe et meule, perce des pièces dans différentes projections), du bureau (ne pèse pas plus de plusieurs dizaines de kilogrammes, tient sur un établi avec une surface de table de 2 m2). En règle générale, la puissance de l'entraînement de la broche pour le traitement du plastique et du bois ne dépasse pas plusieurs centaines de watts par heure consommés sur le secteur. Pour les métaux non ferreux, une puissance allant jusqu'à un kilowatt est déjà requise et pour les aciers - 1,5 à 2 kW. Il n'y a souvent aucune référence à des types spécifiques de matériaux dans une machine polyvalente. En conséquence, il est nécessaire d'acheter des fraises, des perceuses, des couronnes, des lames de scie en acier rapide, ainsi qu'avec des abrasifs.

Selon les types de traitement, la classification des machines CNC prévoit des dispositifs horizontaux (coupe de pièces dans leur position "couchée") et verticaux (au contraire, ces appareils fonctionnent avec des pièces "debout", coupant en haut et en bas). Des unités combinées effectuent la coupe et le perçage de pièces dans les trois plans.

Le système de contrôle dans les machines CNC est constitué des caractéristiques "informatiques" habituelles, telles que : le nombre de mégahertz de chacun des cœurs du processeur, le nombre de ses cœurs, ainsi que le nombre de mégaoctets (ou gigaoctets) de RAM (RAM, mémoire vive). En tant que périphérique de stockage, comme dans les PC de bureau et les ordinateurs portables conventionnels, un lecteur magnéto-optique (« disque dur »), un SSD (« disque dur » à semi-conducteurs) ou une mémoire eMMC (comme dans les ordinateurs portables, tablettes et smartphones monocarte qui effectuer principalement des travaux de bureau) est utilisé.

Cependant, aucun matériel ne se manifestera pleinement jusqu'à ce que le programme de contrôle soit installé dessus. Les machines CNC portables modernes utilisent un système d'exploitation basé sur un noyau logiciel et graphique Linux ou Windows: à des fins de production, une version spéciale "découpée" est "cousue" dans la mémoire de la machine, créée exclusivement pour le travail, et non, par exemple, pour surfer sur le Web à part entière, exécuter des jeux ou regarder des vidéos. Sur celui-ci, vous ne pouvez traiter que les détails, pour tout le reste, il n'est pas disponible.

Modèle 1325 - l'une des meilleures machines CNC, conçue comme un appareil d'entrée de gamme pour maîtriser les compétences d'un spécialiste de la machine-outil. Faibles coûts de maintenance - appartient à la classe Start (pour débutants). Effectue la gravure sur trois axes des ébauches de bois. Capable d'appliquer des motifs simples avec une symétrie bilatérale. Une formation spéciale pour un débutant lorsqu'il travaille sur un tel appareil n'est pas nécessaire.

La zone de travail est de 130x250x200 cm et démarre à partir d'une tension d'interphase de 380 volts. Il est contrôlé au moyen du système Mach3, équipé d'un mécanisme à broche refroidie, fonctionne à partir d'un inverseur de commande et développe une vitesse pouvant atteindre 24 000 tours par minute. Lubrifié à la main. Exploité sur la base du logiciel Artcam, il découpe le MDF et le bois, l'acrylique et d'autres (y compris les composites) des matériaux purement non métalliques.

Modèle 2040 ATC CNC... Fonctionne sur la base de CNC avec central téléphonique automatique. Il y a un magasin de cutter intégré qui permet de sélectionner facilement le cutter que vous voulez. Coupe, rainure des matériaux non métalliques, y coupe des rainures et estampe des ébauches, les fraise. Le changement d'outil est automatique. Carrousel-fraisage modèle ATC CNC avec une zone de travail de 200x400x20 cm Alimenté par un réseau triphasé.La broche consomme jusqu'à 9 kW de puissance du secteur et est équipée de servos japonais de 11 kW.

Construit sur la base d'une table de travail à vide en forme de T, la lubrification est automatiquement introduite dans le travail et la zone des mécanismes de rotation. Une pompe à vide élimine les copeaux de la zone de travail, aidant à garder la zone de travail relativement propre. Puissance de la pompe à vide - 3 kW. La machine convient au tournage de l'aluminium.

Modèle 1625 a une zone de travail de 2x5 m et fonctionne également à partir d'un réseau triphasé. Appareil de bureau avec des caractéristiques similaires à la version précédente. La différence réside dans la présence d'un coupe-oscillateur qui permet de couper la peau et la matière. Les fraises permettent de travailler l'aluminium et tous les matériaux simples et composites non métalliques. Précision de coupe - 10 micromètres. Il est possible de continuer à graver les non-métaux et l'aluminium à partir du point d'interruption de l'opération.

D'autres modèles permettent de travailler l'acier, le bronze, le duralumin, mais leur puissance, leurs dimensions et leur équipement s'avèrent au moins plusieurs fois plus coûteux que les trois modèles décrits ci-dessus. Ils prennent en charge le fonctionnement à 5 axes (contrôle à 5 axes). Les machines les plus chères sont équipées d'un canon laser qui génère jusqu'à des centaines de watts de puissance à un point inférieur à 1 mm de diamètre, ce qui permet de couper l'acier avec la plus grande précision.

L'ensemble habituel de machines CNC comprend un châssis (lit), des boîtes de vitesses et une unité d'alimentation, une poupée et une contre-pointe, un mécanisme de tige et un support. Toutes les pièces et tous les assemblages sont fixés sur le châssis de la machine, sans lesquels cet appareil ne peut pas fonctionner. La boîte de vitesses (boîte de vitesses) est responsable de la transmission du couple de l'entraînement de la broche. En outre, le couple transmis est reçu par l'unité fonctionnelle d'étrier.

La poupée comprend la boîte de vitesses et la broche elle-même, des pinces et des pièces rotatives qui font tourner le composant à tourner. À l'aide de la contre-pointe, la partie tournée est fixée du côté opposé - au moment de l'usinage de la partie centrale de la pièce. La carotte est un alésoir ou une fraise de perçage qui définit l'alignement.

Cet élément est solidaire de la contre-pointe. La glissière détermine à quel point la fraise est fixée et dans quelles directions elle se déplace. L'intégralité du dispositif CNC est complétée par une table à vide, une pompe à vide qui collecte les copeaux et un dispositif de refroidissement pour les outils de coupe. Pour pouvoir s'éloigner brièvement du lieu de travail, le travailleur (opérateur de machine) utilise une console portable.

Choisissez une machine CNC pour les paramètres suivants.

• Consommation d'énergie. Tous les ateliers de production n'ont pas la possibilité de se connecter à une tension d'alimentation triphasée, sans parler des maisons privées, par exemple, dans une zone résidentielle suburbaine. Il est peu probable que le câblage domestique résiste à plus de 3,5 kW: les machines automatiques classiques de 16 ampères installées sur le compteur, ainsi que le compteur lui-même, ne peuvent pas fonctionner à un courant de charge supérieur à 16 ampères. Choisissez des machines d'une puissance ne dépassant pas 2-3 kW.
• La vitesse du moteur de la broche doit être d'au moins 10 000 par minute. Sinon, le tournage des pièces s'avérera de qualité médiocre, en particulier, il sera problématique de réaliser une gravure fine et un tournage avec les plus petits contours.
• Travailler les métaux... Même les machines pas assez puissantes avec un rendement élevé et des régimes à partir de 20 000 tr/min peuvent broyer au moins l'acier 3 et le bronze. Le travail des métaux augmente considérablement votre pertinence en tant que maître de votre métier.
• La zone de travail doit être aussi grande que possible. Cela vous permettra soit de rectifier un plus grand nombre de pièces dans un seul plan, soit de produire des ébauches plus grandes.
• Facilité de fixation et de changement de fraises, fraises de perçage - sans cette caractéristique d'un appareil CNC, votre efficacité, précision d'exécution de grands plans peut en souffrir, notamment, à cause d'une fraise bien lâche, vous risquez d'obtenir un pourcentage important de pièces rebutées.
• Fabrication et système de refroidissement. La qualité et le bon fonctionnement de ces deux composants dépendent non seulement de la durée de vie des fraises et des fraises à percer, mais également de la durée de vie globale de la mécanique de la machine CNC.
• Aspiration sous vide et visière... Ces deux facteurs déterminent le degré de propreté de votre lieu de travail une fois les travaux terminés.

Travailler avec les logiciels DeskProto, VCarve Pro, ConstruCAM-3D, ArtCAM, NX CAM, SprutCAM et Mach3 ne diffère que par l'interface logicielle et l'ensemble des fonctions.

L'utilisation de machines CNC est justifiée dans l'industrie de la pierre et du bois, dans l'industrie métallurgique et même dans le service automobile, où, par exemple, des pièces de rechange sont usinées pour les moteurs à carburateur des voitures. Mais une machine CNC aidera à la fabrication de figurines décoratives, de bijoux, mais aussi de fraise ou de découpe d'ébauches dans n'importe quel acier à l'aide d'un laser. La CNC réalise, par exemple, la découpe de portes en MDF (feuille de porte), le tournage de pièces pour serrures et les ferrures anti-effraction de fenêtres métal-plastique. Cette liste risque de devenir interminable. L'un des exemples typiques est la sculpture de statuettes en bronze à partir de portraits de personnalités éminentes dessinés en format tridimensionnel.

La configuration de la machine pour le travail s'effectue selon le schéma suivant.

• Trouvez la fraise adaptée à votre application. Vérifiez la netteté de ses tranchants.
• Placez la torche dans son mandrin désigné. Vérifiez s'il est bien fixé.
• Démarrez la machine sans blancs.
• Programmez l'appareil. Les anciennes unités CNC sont programmées à l'aide de cartes perforées, les plus récentes - en utilisant le même AutoCAD (en entrant les paramètres de la pièce usinée).
• Suspendez la machine et placez la pièce sur la scène, allumez la pompe. Redémarrez la machine.
• Après avoir tourné la pièce, arrêtez la machine et retirez la pièce tournée. Placez le suivant. Si nécessaire, modifiez les paramètres saisis et démarrez la machine.
• Si plusieurs tournages (copies) de pièces doivent être effectués, placez le nombre requis de pièces dans la zone de travail, programmez l'appareil CNC et démarrez la broche. Les pièces sont tournées automatiquement.

Tous les modèles de machines ne se prêtent pas à la modernisation. Dans un premier temps, il est uniquement possible d'installer un ordinateur de bord monocarte plus performant - et de changer Windows, par exemple, pour un système Linux.

Comment choisir une machine CNC, voir la vidéo suivante.