Qu'est-ce que la commande numérique par ordinateur (CNC) ?

May 14, 2023

La commande numérique par ordinateur (CNC) est une méthode de fabrication qui automatise le contrôle, le mouvement et la précision des machines-outils grâce à l'utilisation d'un logiciel informatique préprogrammé, qui est intégré à l'intérieur des outils.

La CNC est couramment utilisée dans la fabrication pour l'usinage de pièces en métal et en plastique. Les fraiseuses, les tours, les routeurs, les perceuses, les meuleuses, les jets d'eau et les lasers sont des outils de coupe courants dont les opérations peuvent également être automatisées avec la CNC. Il peut également être utilisé pour contrôler des outils autres que des machines, tels que des machines de soudage, d'assemblage électronique et d'enroulement de filaments.

Avec la CNC, chaque objet à fabriquer reçoit un programme informatique personnalisé, généralement écrit dans un langage standard international appelé G-code, stocké et exécuté par l'unité de commande de la machine (MCU), un micro-ordinateur connecté à la machine. Le langage de code M est également utilisé en conjonction avec le code G dans les opérations CNC.

Alors que le code G contrôle le mouvement et le fonctionnement de la machine, le code M contrôle les mouvements externes de l'opération. Le programme contient également les instructions et les paramètres suivis par la machine-outil, tels que la vitesse d'alimentation des matériaux et le positionnement et la vitesse des composants de l'outil.

Au début du processus, les ingénieurs créent un dessin de conception assistée par ordinateur (CAO) de la pièce à fabriquer, puis traduisent le dessin en code G. Le programme est chargé sur le MCU et un opérateur de machine effectue un test sans la matière première en place pour garantir un positionnement et des performances appropriés. Cette étape est importante car une vitesse ou un positionnement incorrect peut endommager à la fois la machine et la pièce.

Lorsque tout est prêt, la machine CNC exécute son programme et exécute les travaux avec précision, conformément aux instructions. Les travaux peuvent impliquer n'importe quoi, de la création de quelque chose à partir de zéro à la découpe d'une pièce ou à l'impression de n'importe quoi.

La commande numérique permet aux machines de produire des articles plus rapidement et avec de meilleures finitions de surface sans avoir besoin d'usinage manuel ou d'une intervention humaine importante.

Voici quelques avantages des systèmes CNC :

Outre les merveilleux avantages qu'offrent les machines CNC, elles ont tendance à être plus chères, nécessitent plus d'entretien que les autres méthodes de production et obligent les entreprises à embaucher un programmeur CNC qualifié.

CNC joue un rôle essentiel dans les industries et secteurs critiques, tels que la médecine, l'aérospatiale, l'armée et la défense. Parce que la défaillance d'un composant peut mettre des vies en danger, les entreprises de ces industries exigent le plus haut niveau de précision dans leurs pièces, ce que les machines CNC peuvent offrir.

Voici quelques industries qui utilisent des machines CNC.

La précision nécessaire à la fabrication de chaque composant d'un avion est augmentée par la CNC. Cela comprend tout, de la coque extérieure aux parties les plus intérieures. Les plus hauts niveaux de précision et d'exactitude doivent être utilisés lors de la fabrication de composants aérospatiaux usinés CNC, car ils sont souvent essentiels à la mission. En outre, il existe souvent des exigences strictes en matière de planéité, de rondeur et de cylindricité qui ne peuvent être satisfaites qu'avec un usinage assisté par ordinateur, et des tolérances aussi petites que 0,00004 pouces ne sont pas inhabituelles.

L'aluminium, l'acier inoxydable, le laiton, le nickel, le bronze, la céramique, les plastiques, le magnésium, le titane et les alliages hautes performances, tels que l'Inconel et le Kovar, sont quelques-uns des matériaux pouvant être utilisés dans l'usinage CNC aérospatial.

Voici quelques exemples de composants usinés CNC :

Pour répondre aux besoins des patients, l'industrie médicale s'appuie principalement sur des produits spécialisés, précis et de haute qualité fabriqués par des machines CNC. Pendant la pandémie de COVID-19, lorsque le besoin de produits médicaux tels que les masques et les respirateurs a augmenté, cette dépendance aux machines CNC a augmenté. L'équipement médical jetable est également souvent utilisé pour empêcher les personnes de contracter des maladies infectieuses tout en recevant des soins médicaux. Pour cette raison, il est encore plus crucial pour le secteur médical d'utiliser la CNC pour augmenter et accélérer la production de produits médicaux.

Voici des exemples typiques de produits fabriqués à l'aide de machines CNC :

L'industrie automobile est l'un des principaux marchés de l'usinage CNC. Chaque étape de l'industrie automobile, du prototypage en recherche et développement à la production de grandes quantités de pièces, bénéficie de l'utilisation de l'usinage CNC.

De plus, une large gamme de composants, y compris des sections de bloc moteur massives et de petits engrenages et panneaux, sont produits par des fraiseuses CNC et des équipements de tour. Pour un moteur à combustion seul, plusieurs machines CNC sont nécessaires. Ceux-ci peuvent être utilisés pour convertir des blocs métalliques massifs en panneaux de carrosserie de moteur et produire les cylindres, pistons et autres composants qui entrent dans la fabrication de l'ensemble de cylindre dans le bloc moteur.

Certains des composants fabriqués par usinage CNC sont les suivants :

L'usinage CNC est une méthode de fabrication utile pour le secteur de l'électronique en raison de sa précision et de son adaptabilité. Les métaux conducteurs et non conducteurs, ainsi qu'une variété de polymères, peuvent être traités par des machines CNC. Avec la technologie CNC, il n'y a pas besoin d'une étape d'outillage de pré-production, ce qui accélère la production de composants électroniques. Les conceptions peuvent également être facilement modifiées et itérées avec un minimum de supervision. Apple aurait 10 000 machines CNC et fabrique des ordinateurs portables usinés CNC à grande échelle.

Voici quelques exemples d'articles produits par des machines CNC :

Les grandes machines utilisées dans les plates-formes de forage et les raffineries sont conçues avec des machines CNC pour assurer un ajustement parfait. Un ajustement imparfait peut empêcher les cylindres de se remplir, les pistons ne pas exercer la bonne pression et les soupapes fuir. Par conséquent, pour s'assurer que les pièces correspondent exactement aux besoins, les entreprises pétrochimiques utilisent des pièces qui ont été usinées CNC.

Voici quelques exemples de pièces créées à l'aide de machines CNC :

Étant donné que des pièces de haute précision sont nécessaires pour maintenir les navires en marche et à flot, l'industrie maritime s'appuie fortement sur les machines CNC. Les embarcations nécessitent une pléthore d'équipements, y compris des capteurs sous-marins et des équipements de communication. En conséquence, l'industrie maritime doit utiliser la précision CNC lors de la fabrication de bateaux et d'autres équipements marins.

Certaines pièces courantes fabriquées à l'aide de machines CNC sont les suivantes :

Au cours des dernières décennies, la technologie CNC est passée de dispositifs contrôlés par bande perforée à des machines qui acceptent les entrées de programmation CNC et produisent des pièces de machine 3D avec une extrême précision.

Les origines des machines CNC remontent à John Parsons. On lui attribue la création de la première machine à commande numérique en 1949, conçue pour fonctionner directement à partir d'un jeu de cartes perforées indiquant à la machine où se déplacer. Le Cincinnati Milacron Hydrotel, la première machine CNC disponible dans le commerce, a ensuite été introduit en 1952 par une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology.

Les machines CNC ont été brevetées pour la première fois en 1958.

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