Qu'est-ce qu'un centre d'usinage CNC ?

Un centre d'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), ou centre d'usinage à commande numérique informatisée, est une machine-outil hautement automatisée et multifonctionnelle intégrant un magasin à outils et un changeur d’outils automatique.

Grâce à la technologie de commande numérique, les centres d'usinage CNC offrent des avantages remarquables, notamment une qualité d'usinage stable, une grande précision d'usinage, une excellente reproductibilité, la capacité d'usiner des surfaces complexes et une haute efficacité d'usinage.

1. Classification des centres d'usinage

Les centres d'usinage CNC se répartissent principalement en quatre catégories : les centres d'usinage verticaux, les centres d'usinage horizontaux, les centres d'usinage à portique et les centres d'usinage universels.

Centre d'usinage vertical

Adoptant une structure à colonne fixe avec une table de travail rectangulaire, il convient à l'usinage de pièces en forme de disque, de manchon et de plaque. Il est généralement équipé de trois axes de mouvement linéaire (axes X, Y et Z), et un quatrième axe A peut être ajouté sur la table de travail selon les besoins.

Centre d'usinage horizontal

Il est généralement équipé d'une colonne mobile, le boîtier de broche étant positionné entre les deux colonnes et pouvant se déplacer verticalement le long des rails de guidage. Ce type de machine-outil possède trois axes de mouvement linéaire de base : l'axe X pour le déplacement horizontal, l'axe Z pour le déplacement longitudinal et l'axe Y pour le déplacement vertical. Un quatrième axe A optionnel peut être monté sur la table de travail, ce qui lui permet d'usiner des profils hélicoïdaux, des cames cylindriques et d'autres composants similaires.

Centre d'usinage à chevalet

Son broche est principalement installée de manière verticale et elle est équipée d’un système de changement automatique d’outils (ATC) ainsi que d’accessoires interchangeables pour la tête de broche. Le logiciel de support intégré possède des fonctions complètes permettant un fonctionnement polyvalent, ce qui en fait un choix idéal pour l’usinage de composants de grande taille.

Centre d’usinage universel

Également appelé centre d’usinage à cinq axes, il intègre les capacités d’usinage des centres d’usinage verticaux et horizontaux. Après un seul serrage et un seul réglage de la pièce, il permet d’usiner toutes les faces ainsi que la surface supérieure de la pièce, à l’exception de la surface de fixation.

2. Composants principaux d’un centre d’usinage

Un centre d’usinage à commande numérique (CNC) se compose de plusieurs éléments fondamentaux, chacun assurant des fonctions spécifiques afin de garantir le bon fonctionnement de l’ensemble de l’équipement, comme détaillé ci-dessous :

(1) Composants du bâti de base

En tant que partie structurelle fondamentale du centre d’usinage, il se compose du bâti, de la colonne et de la table de travail. Ces composants supportent principalement la charge statique propre au centre d’usinage ainsi que la charge de coupe générée pendant le processus d’usinage ; ils doivent donc présenter une rigidité structurelle élevée. Généralement fabriqués en fonte ou en structures soudées en acier, ces éléments de grande taille constituent les composants les plus lourds et les plus volumineux du centre d’usinage.

(2) Composants de la broche

L’ensemble de la broche est constitué notamment de la boîte à broche, du moteur de broche, de la broche elle-même et des paliers de broche ; il constitue le composant central chargé d’entraîner la rotation de l’outil de coupe et de permettre l’opération d’usinage.

(3) Système CNC

Le système de commande numérique est le « cerveau » du centre d'usinage, composé d'un dispositif à commande numérique (CNC), d'un automate programmable (API), d'un dispositif d'entraînement servo et d'un panneau de commande. Il est chargé de recevoir, de traiter et d'envoyer les instructions d'usinage afin de contrôler les mouvements coordonnés de chaque axe et l'exécution des différentes opérations d'usinage.

(4) Système de changement automatique d'outils

Ce système est composé d'un magasin à outils, d'un manipulateur et d'un mécanisme d'entraînement. Lorsqu'un changement d'outil est nécessaire pendant le processus d'usinage, le système CNC émet une commande correspondante, et le manipulateur (ou tout autre mécanisme désigné) retire automatiquement l'outil requis du magasin à outils puis l'insère dans l'alésage de la broche afin de réaliser rapidement et précisément l'opération de changement d'outil.

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