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Le fraisage CNC est une méthode de découpe innovante qui s'appuie sur des outils de découpe rotatifs contrôlés par ordinateur pour éliminer les pièces en excès de la surface des matières premières, obtenant ainsi la forme précise et les détails complexes requis par la conception.

Contrairement aux méthodes de fraisage manuel traditionnelles, le fraisage CNC peut convertir directement les dessins de conception informatique en itinéraires de traitement réels. Qu'il s'agisse de créer des modèles d'échantillons ou de production en série, le fraisage CNC peut répondre à différents besoins grâce à ses avantages d'automatisation.

Cette technologie permet l'automatisation complète du processus de production, des résultats d'usinage plus précis et une qualité quasi identique pour chaque lot de pièces. Du milieu du XXe siècle à nos jours, cette technologie est devenue essentielle pour les usines modernes, qu'il s'agisse de modèles réduits ou de production en série .

Quel est le principe de fonctionnement principal du fraisage CNC ?

Le fraisage CNC utilise des programmes informatiques pour contrôler les machines-outils et réaliser les opérations d'usinage. L'opérateur saisit les plans de conception dans le logiciel de FAO pour générer le code G , et la machine-outil exécute automatiquement les opérations de coupe selon les instructions du code. L'outil est installé sur la broche rotative à grande vitesse, la pièce est fixée sur la table et se déplace selon plusieurs axes de coordonnées. La forme cible est usinée par des mouvements combinés dans différentes directions. Cette méthode d'usinage automatisée permet de traiter des structures géométriques complexes tout en maintenant une haute précision, atteignant généralement ± 0,005 mm.

Notre équipe d'ingénieurs optimise les trajectoires d'outils et les paramètres de coupe selon les besoins du client et propose un service d'usinage CNC de précision. Nous ajustons également les paramètres d'usinage CNC en fonction de la difficulté d'usinage afin de garantir la stabilité, de raccourcir les cycles de production tout en garantissant la qualité et de garantir que chaque pièce respecte les tolérances dimensionnelles et l'état de surface requis par les plans.

Quels sont les principaux types d'usinage par fraisage CNC et leurs caractéristiques

Parmi les différents types d'usinage par fraisage CNC, différents procédés sont conçus pour répondre aux exigences spécifiques des pièces. Le fraisage CNC de petite taille est généralement utilisé pour l'usinage de petites pièces de précision, tandis que les grandes pièces complexes font davantage appel à d'autres types de procédés.

La technologie de fraisage CNC a développé une variété de types de traitement spécialisés en fonction des exigences de traitement et de la géométrie de la pièce, chacun ayant ses propres caractéristiques de processus uniques :

1. Fraisage plan

Également appelé fraisage de brames, il s'agit du type de fraisage CNC le plus courant. Ce procédé est spécifiquement utilisé pour l'usinage de surfaces planes. Il se divise en fraisage descendant et fraisage inverse, selon le sens de déplacement de la table et le matériau. En fraisage descendant, le sens de rotation de l'outil est identique au sens d'avance, tandis qu'en fraisage inverse, il est inverse. Nous utilisons des machines-outils à haute rigidité et des fraises à surfacer spéciales pour obtenir une planéité de surface extrêmement élevée. Le fraisage de surface est généralement utilisé en premier, le plan de référence étant d'abord usiné avant la finition.

2.Surfaçage

Ce procédé est similaire au fraisage plan, mais avec une précision supérieure. L'axe de la fraise à surfacer est toujours aligné verticalement avec la surface du matériau. Cet outil est équipé de plus de lames que les fraises à surfacer classiques. La lame centrale assure la finition de la surface, tandis que les lames extérieures coupent d'abord l'excédent de matière. Notre entreprise utilise une machine-outil spéciale équipée d'une broche hydrostatique pour le fraisage plan . La surface traitée est plus lisse qu'un miroir et atteint une précision inférieure à Ra0,4 μm.

3. Fraisage à cheval

Ce procédé est spécifiquement utilisé pour usiner des paires de surfaces parallèles. Nous installons deux fraises latérales de chaque côté de la barre d'outils, fixons la pièce et usinons simultanément deux surfaces parallèles. Cette méthode permet de gagner du temps et de garantir le parallélisme. L'espacement des outils est contrôlé par ordinateur, et les rails de guidage et les pièces de différentes tailles peuvent être rapidement ajustés pour l'usinage. La préparation des pièces, qui prenait auparavant deux heures, peut désormais commencer en 15 minutes.

4. Fraisage combiné

Il s'agit d'une méthode très efficace pour l'usinage CNC. Les opérateurs installent des fraises de différentes tailles sur la même barre d'outils et usinent simultanément plusieurs plans de la pièce. Un système de réglage automatique contrôle la vitesse et l'avance, garantissant ainsi la qualité et la rapidité d'usinage. Cette méthode est fréquemment utilisée pour usiner des carters de machines et des pièces à rainures multiples, et son efficacité est optimale pour des lots de plus de 100 pièces.

5. Fraisage de formage

Il est utilisé pour l'usinage de pièces de formes irrégulières. Ce procédé utilise des fraises spéciales permettant de découper directement des congés ou des surfaces concaves et convexes. JS peut personnaliser des fraises de formes spéciales pour les adapter aux machines-outils cinq axes afin d'usiner des aubes et des engrenages de turbine.

Les pièces courbes qui nécessitaient auparavant trois serrages peuvent désormais être traitées en une seule fois. Pour les petites pales de turbine, le petit fraisage CNC peut également réaliser un usinage de haute précision grâce à des outils de coupe personnalisés, et le cycle d'usinage est plus court.

6. Fraisage en bout

Il est principalement utilisé pour l'usinage de surfaces verticales et de rainures fines. Nous utilisons des fraises en carbure pour le rainurage profond. Une fois les paramètres de coupe réglés, l'outil est résistant aux vibrations et les copeaux de fer sont libérés en douceur. Ce procédé peut être appliqué à l'usinage de dissipateurs thermiques, et la déviation verticale des parois de la rainure ne dépasse pas 0,02 mm.

7. Fraisage d'angle

En fraisage CNC, cette technique est particulièrement utilisée pour l'usinage de chanfreins. La fraise ne coupe pas dans le sens de la pièce, mais selon un angle oblique. Notre machine-outil est équipée d'un mécanisme de réglage automatique de l'angle, qui peut être serré simultanément avec le plateau tournant pour usiner des trous obliques et des chanfreins. Lors de l'usinage de l'engrenage hélicoïdal d'une boîte de vitesses automobile, l'erreur d'angle est contrôlée à 0,5 degré près.

8. Fraisage de rainures en T

L'usinage se déroule en deux étapes. La première consiste à fraiser une rainure droite avec une fraise classique, puis à élargir le fond avec une fraise en T. JS propose une poignée anti-vibration et utilise une méthode de coupe par étapes pour résoudre le problème des vibrations. Après l'usinage de la rainure en T de la table de la machine-outil, l'erreur dimensionnelle est réduite de 30 % par rapport à la méthode classique.

Quelle est la différence entre le petit fraisage CNC et le fraisage CNC à cinq axes ?

En s'appuyant sur les normes de précision des machines-outils CNC et sur le rapport 2023 sur la technologie des machines-outils de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME), ainsi que sur les données de production réelles de JS, l'analyse suivante est établie concernant les différences intrinsèques entre le petit fraisage CNC et le fraisage CNC à cinq axes :

Comparaison des paramètres techniques

Analyse des différences fondamentales

1. Différence de structure de l'équipement

Le fraisage CNC de petite taille utilise une petite machine-outil, d'une superficie d'environ 1,5 m², idéale pour les laboratoires et les petits ateliers. Notre petite machine-outil ne pèse que 800 kg, tandis que la pièce moulée de base de la machine-outil cinq axes pèse 5 tonnes. La machine-outil cinq axes NHX6300, produite par l'entreprise allemande DMG MORI, nécessite un espace d'installation de 6 m².

2. Comparaison de la capacité de traitement

Lors de l'usinage de connecteurs électroniques par des opérateurs utilisant de petites fraiseuses CNC, la profondeur de coupe peut atteindre 50 mm. L'usinage d'aubes de moteurs d'avion par machine-outil cinq axes permet une découpe à 90° des parois latérales. Les statistiques ASME montrent que l'usinage cinq axes des surfaces courbes complexes offre des taux d'enlèvement de matière 60 % supérieurs à ceux obtenus par l'usinage trois axes.

3. Approche de contrôle de précision

Lorsque nous équipons une mini-fraiseuse CNC d'un module d'étalonnage laser, nous devons généralement compenser les erreurs de déformation thermique. Lors de l'usinage par micro-capteurs, la variation dimensionnelle est contrôlée à ± 0,008 mm. La machine-outil cinq axes utilise un palpeur Renishaw pour corriger automatiquement le faux-rond de l'outil, et l'erreur de contour de surface de l'articulation artificielle du genou est ≤ 0,015 mm.

4. Différenciation dans les scénarios d'application

Le fraisage CNC de petite taille est utilisé dans le secteur médical pour l'usinage d'implants dentaires, avec un taux de qualification de 99,2 % pour l'usinage de trous filetés de 1,5 mm de diamètre. Les machines-outils cinq axes sont utilisées dans l'aéronautique pour l'usinage de châssis d'ailes en alliage de titane, avec un joint de surface d'un écartement inférieur ou égal à 0,03 mm.

Sur les 152 produits fabriqués par l'entreprise en 2024, 68 % des petites machines sont utilisées pour créer des pièces de précision, et les machines à cinq axes sont principalement utilisées pour usiner des moules et des pièces structurelles complexes. D'un point de vue pratique, le petit fraisage CNC est plus adapté à la production de micro-pièces en laboratoire ou en petits lots, tandis que le fraisage CNC à 5 axes est l'équipement de base dans les domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale.

Comment distinguer le fraisage CNC de l'usinage composite fraisage tournage CNC ?

Pour choisir entre le fraisage CNC et le tournage CNC, il faut d'abord clarifier les différences entre les méthodes d'usinage. Les points spécifiques à distinguer sont les suivants :

1. Méthodes de traitement distinctives

Le fraisage CNC s'utilise essentiellement avec des outils rotatifs pour usiner des pièces fixes. Il est idéal pour l'usinage de surfaces planes, de rainures et de courbes. Le tournage-fraisage CNC combine les opérations de tournage et de fraisage. La pièce peut être tournée et l'outil effectue simultanément les opérations de fraisage et de tournage. Il est particulièrement adapté à la production de composants rotatifs complexes tels que des arbres, des brides, etc.

2.Différentes structures de machines-outils

Les fraiseuses CNC possèdent généralement trois axes (X/Y/Z) ou plus de mouvements linéaires, et la broche fixe l'outil. Les fraiseuses-tourneuses CNC pour l'usinage composite sont équipées de broches rotatives. La série de fraiseuses composites INTEGREX du fabricant japonais MAZAK offre une vitesse de broche de tournage de 5 000 tr/min et une broche de fraisage équipée d'un module d'entraînement indépendant. Lors de l'usinage d'un carter de boîte de vitesses automobile, l'opérateur utilise d'abord la fonction de tournage pour usiner le cercle extérieur, puis la fraise pour usiner la surface de la bride.

3. Différentes pièces applicables

Le fraisage CNC convient à l'usinage de pièces non rotatives, telles que des moules, des boîtiers, etc. Le fraisage-tournage CNC convient aux pièces complexes avec des caractéristiques rotatives, telles que des aubes de turbine, des arbres à cames, etc. Selon l'Association allemande des fabricants de machines-outils (VDW), l'usinage composé peut réduire le nombre de temps de serrage de plus de 60 % et améliorer la précision de 30 %.

Comparaison entre le fraisage CNC et l'usinage composé fraisage-tournage CNC :

4. Comparaison économique

Pour l'usinage de 100 boîtes de vitesses, le fraisage classique nécessite trois machines (tour, fraiseuse et perceuse), tandis que l'usinage composé peut être réalisé par une seule machine. Les données mesurées par JS montrent que l'usinage composé réduit les coûts de montage de 45 % et l'occupation du site de 60 %.

Bien que l'investissement initial de l'équipement de tournage et de fraisage CNC soit plus élevé que celui de l'équipement de fraisage CNC ordinaire, il peut réduire les coûts de production globaux à long terme, et le coût de la fraiseuse CNC doit également être globalement pris en compte en fonction de la précision de l'équipement et de la capacité de production.

Quels sont les facteurs clés à prendre en compte lors du choix d’un équipement de fraisage CNC ?

1. Analyse des besoins de traitement

Avant de choisir une fraiseuse CNC, il est essentiel de clarifier les exigences d'usinage. Il est essentiel de prendre en compte la dureté du matériau à usiner, la plage de dimensions des pièces, les exigences de précision d'usinage et le lot de production. Les métaux tendres comme les alliages d'aluminium peuvent utiliser des modèles standard, tandis que les matériaux difficiles à usiner comme les alliages de titane nécessitent des équipements plus rigides. Selon l'American Society of Manufacturing Engineers (SME), environ 35 % des erreurs d'approvisionnement sont dues à une évaluation insuffisante des exigences d'usinage.

2. Niveau de précision de la machine-outil

La précision des machines-outils influence directement la qualité des produits. La précision de positionnement doit généralement être de 0,01 mm et la précision de positionnement répété doit être inférieure à 0,005 mm. Le coût des fraiseuses CNC de haute précision est généralement de 40 à 60 % supérieur à celui des modèles classiques, mais il s'agit d'un investissement nécessaire pour l'usinage de pièces de précision.

3. Performances du système de contrôle

Le système de contrôle est au cœur de la fraiseuse CNC. Les systèmes classiques tels que Siemens et Fanuc offrent différentes configurations fonctionnelles. Les systèmes de contrôle plus récents permettent des mouvements d'interpolation plus fluides et des vitesses de calcul plus rapides, tandis que les systèmes de contrôle de haute qualité peuvent améliorer l'efficacité de traitement de plus de 25 %.

4. Performances de la broche

La vitesse et la puissance de la broche déterminent les capacités d'usinage. L'usinage des alliages d'aluminium nécessite généralement une broche à grande vitesse (plus de 10 000 tr/min), tandis que l'usinage de l'acier requiert un couple élevé. Les spécifications de cône de broche (comme BT40, HSK63) influencent également le choix des systèmes d'outillage.

5. Taille de la table et déplacement

La taille de la table doit être suffisante pour la plus grande pièce à usiner. La course des axes X/Y/Z doit être supérieure de plus de 20 % à la taille de la pièce afin de permettre le serrage. Une table plus grande augmenterait inutilement le coût de la fraiseuse CNC.

6. Configuration de l'automatisation

Le degré d'automatisation influence l'efficacité de la production. Les systèmes de changement automatique d'outils permettent de réduire les temps d'arrêt, tandis que les systèmes d'échange automatique de pièces sont adaptés à la production de masse. Selon l'Association allemande des fabricants de machines-outils (VDW), les dispositifs automatisés offrent un potentiel d'augmentation du taux d'utilisation de 30 à 50 %.

7. Service après-vente

Le service après-vente est important. Il convient de prendre en compte la capacité d'assistance technique du fournisseur, son temps de réponse et la rapidité d'approvisionnement en pièces détachées pour la maintenance. Si un service de qualité augmente l'investissement initial, il réduit considérablement les risques opérationnels à long terme.

8. Consommation d'énergie et coûts de maintenance

Outre le prix d'achat de l'équipement, les coûts d'exploitation à long terme doivent également être pris en compte. Les modèles à haut rendement, bien que plus coûteux, peuvent permettre d'économiser 20 à 30 % de la consommation d'électricité. Les frais de maintenance doivent également être inclus dans le coût total.

Pourquoi le fraisage CNC 5 axes est-il nécessaire pour l'usinage de surfaces complexes ?

Pour l'usinage de surfaces complexes, le fraisage CNC 5 axes présente des avantages bien supérieurs à ceux des équipements 3 axes traditionnels, ce qui explique en grande partie son choix incontournable. Les raisons spécifiques sont les suivantes :

1. Réduire l'erreur de serrage

La machine-outil trois axes doit effectuer plusieurs rotations et serrages pour usiner la surface courbe, avec une erreur cumulée supérieure à 0,1 mm. La fraiseuse CNC 5 axes utilise une table rotative pour positionner automatiquement l'angle de la pièce. Lors de l'usinage de l'aube de turbine, les bords d'admission et d'échappement sont réalisés en un seul serrage, avec une erreur de contour inférieure à 0,03 mm. JS Company a utilisé cette méthode pour inspecter des rotors d'hélicoptère , augmentant ainsi le taux de qualification des produits de 82 % à 97 %.

2. Optimisation du contact de l'outil

L'angle d'inclinaison de l'outil influence la qualité de coupe des surfaces courbes. La machine-outil 5 axes incline l'axe de l'outil pour l'aligner avec la normale à la surface, ce qui augmente de 40 % la surface de coupe effective de la fraise à tête sphérique. Lors de l'usinage de prothèses de genou, la durée de vie de l'outil est multipliée par deux et la rugosité de surface atteint jusqu'à Ra0,4 μm.

3. Améliorer l'efficacité de la coupe

La trajectoire de l'outil de liaison cinq axes est 60 % plus courte que celle de l'outil trois axes . Lors de la fabrication d'aubes de moteurs d'avion, le taux d'enlèvement de matière est augmenté de 50 % et le temps d'usinage est réduit de 18 heures à 9 heures. Notre entreprise utilise la machine-outil DMG pour la fabrication d'hélices de 800 mm de diamètre, avec une marge d'erreur d'épaisseur d'aube inférieure ou égale à 0,05 mm.

Comment évaluer la rentabilité des prestataires de services de fraisage CNC ?

1.Vérifier les capacités techniques et le niveau d'équipement

Les fournisseurs doivent posséder un équipement d'usinage CNC 5 axes capable d'usiner des surfaces complexes et des pièces multi-angles. JS utilise un centre d'usinage à liaison 5 axes d'origine allemande, d'une précision de ± 0,005 mm, avec un taux de qualification de projet supérieur à 95 %. Pour un projet aéronautique, nous avons utilisé une solution d'usinage CNC 5 axes afin de réduire les pièces en alliage de titane, nécessitant initialement trois serrages, à un seul moulage, ce qui a permis de gagner 15 % de temps d'usinage.

En plus des équipements de fraisage CNC à 5 axes, les fournisseurs de services de haute qualité doivent également être en mesure d'adapter de manière flexible les petites ressources de fraisage CNC en fonction de leurs besoins, tout en fournissant un système de devis de service de fraisage CNC transparent.

2.Analyser l'adaptation matérielle

JS propose plus de 50 options de matériaux, notamment des matériaux spéciaux en aluminium aéronautique et en PEEK. JS a accompagné ses clients du secteur des dispositifs médicaux dans la production de structures composites en acier inoxydable et en plastiques médicaux, réduisant ainsi de 20 % les coûts de R&D grâce aux tests de performance des matériaux.

3. Mesurer la structure des coûts de l'ensemble du processus

Il est essentiel de concilier transparence des devis et gestion des coûts cachés. Notre entreprise utilise un système intelligent de planification des processus pour réduire les coûts de fabrication de ses clients de 20 % en moyenne. Un projet de pièces automobiles a permis de réduire les pertes de matières premières de 30 % avec une tolérance de ± 0,01 mm en optimisant les trajectoires d'outils et les paramètres de coupe.

4. Authentifier le cycle de livraison

Un fabricant de pièces automobiles a besoin en urgence de 500 jeux de disques de frein en alliage d'aluminium, et nous les avons livrés sous 3 jours. L'écart des disques de frein traités est inférieur à 0,01 mm et le taux de réussite aux tests de charge est de 100 %. Ce cas illustre parfaitement la réactivité et la précision de notre entreprise.

5. Évaluer les capacités de développement durable

Sélectionner des fournisseurs aux processus de production écologiques. Nous réduisons de 15 % le volume des émissions de carbone par unité de produit grâce au recyclage des déchets et à la gestion de l'énergie. L'usinage CNC 5 axes de coques en alliage d'aluminium, dans le cadre d'un projet d'énergie verte, permet de recycler 100 % des déchets d'aluminium.

Résumé

Technologie de base de l'industrie manufacturière moderne, le fraisage CNC offre une gamme complète de solutions, du simple usinage plan au formage de surfaces courbes complexes. Cet article détaille différentes méthodes d'usinage, telles que le fraisage plan, le fraisage en bout et le fraisage composite, et met en avant les avantages du fraisage CNC 5 axes pour l'usinage de pièces complexes.

Qu'il s'agisse de composants de précision ou de composants structurels complexes, la sélection du processus de fraisage approprié possède un énorme potentiel pour améliorer l'efficacité de la production et la qualité des produits.

Lors du choix d'un plan de traitement, il est nécessaire de faire correspondre raisonnablement le petit fraisage CNC avec le fraisage CNC à 5 axes en fonction de la taille, des exigences de précision et du budget des pièces, et de donner la priorité aux fournisseurs qui peuvent fournir des services de fraisage CNC à processus complet pour réduire le risque d'investissement dans les fraiseuses CNC.

Avec une riche expérience industrielle et une accumulation technique, JS peut fournir aux clients des services de processus complets allant de la sélection de l'équipement à l'optimisation du processus afin d'aider les clients à obtenir des effets de traitement optimaux.

Clause de non-responsabilité

Le contenu de cette page est fourni à titre informatif uniquement. Série JS. Aucune déclaration ni garantie, expresse ou implicite, n'est fournie quant à l'exactitude, l'exhaustivité ou la validité des informations. Il ne faut pas en déduire qu'un fournisseur ou fabricant tiers fournira les paramètres de performance, les tolérances géométriques, les caractéristiques de conception spécifiques, la qualité et le type de matériau ou la fabrication via le réseau Longsheng. Il est de la responsabilité de l'acheteur de demander un devis pour les pièces . Identifier les exigences spécifiques pour ces sections. Veuillez nous contacter pour plus d'informations .

Équipe JS

JS est une entreprise leader du secteur, spécialisée dans les solutions de fabrication sur mesure. Forts de plus de 20 ans d'expérience auprès de plus de 5 000 clients, nous nous spécialisons dans l'usinage CNC de haute précision, la tôlerie , l'impression 3D , le moulage par injection , l'emboutissage des métaux et d'autres services de fabrication intégrés.

Notre usine est équipée de plus de 100 centres d'usinage 5 axes de pointe, certifiés ISO 9001:2015. Nous fournissons des solutions de fabrication rapides, efficaces et de haute qualité à nos clients dans plus de 150 pays. Qu'il s'agisse de production en petite série ou de personnalisation à grande échelle, nous répondons à vos besoins avec une livraison rapide en 24 heures. Choisir JS Technology, c'est choisir efficacité, qualité et professionnalisme.
Pour en savoir plus, visitez notre site Web : www.cncprotolabs.com

FAQ

1.Qu'est-ce que le fraisage 4 axes a de plus que le fraisage 3 axes ?

Le fraisage 4 axes comporte un axe rotatif de plus (généralement l'axe A) que le fraisage 3 axes, ce qui permet à la pièce de tourner autour de l'axe X. Cette conception permet à la machine-outil d'usiner la surface latérale ou cylindrique de la pièce sans avoir à la reserrer, ce qui est idéal pour l'usinage de structures complexes telles que les engrenages et les filetages nécessitant une coupe multi-angles.

2. Quels outils sont couramment utilisés pour le fraisage CNC ?

Le fraisage CNC utilise généralement des fraises à tête plate, des fraises à tête sphérique, des fraises à surfacer, des fraises à rainurer en T, des forets et des fraises à fileter. Les outils en carbure conviennent aux pièces en acier, tandis que les outils revêtus améliorent l'efficacité de l'usinage de l'aluminium.

3. Combien d'axes sont nécessaires pour le fraisage de surface ?

Le fraisage de surface nécessite au moins un équipement à 3 axes, mais le fraisage CNC à 5 axes est nécessaire pour traiter des surfaces complexes. Les machines-outils à 5 axes réalisent une coupe multi-angles via des axes rotatifs (tels que l'axe B ou l'axe C), peuvent effectuer un traitement multi-facettes en une seule fois, réduire les erreurs de serrage et améliorer la précision de la surface.

4. Combien de types de fraiseuses CNC existe-t-il ?

Les fraiseuses CNC se divisent principalement en quatre catégories : verticales, horizontales, à portique et 5 axes. La verticale est la plus courante et convient aux pièces de petite et moyenne taille. L'horizontale est adaptée à l'usinage de pièces longues. La portique est utilisée pour les pièces de grandes dimensions. La 5 axes permet d'usiner des surfaces courbes complexes.

Ressources

Machine-outil

Broche (outil)

Usinage multiaxes