Le fraisage CNC expliqué : Processus, types et guide de comparaison

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Qu'est-ce que CNC fraisage ?

Il s'agit d'un processus d'usinage qui enlève le métal par couches à l'aide d'un mouvement contrôlé. Contrairement aux tourner, Le fraisage CNC implique la rotation de l'outil tandis que la pièce à usiner se déplace généralement dans une direction d'avance linéaire par rapport à l'outil. Le fraisage est largement utilisé dans l'industrie médical et de l'aérospatiale, car il est capable de traiter une large gamme de matériaux et de réaliser des formes complexes et précises.

La vitesse, la précision et la régularité remarquables du fraisage CNC d'aujourd'hui sont rendues possibles par la combinaison de systèmes de contrôle sophistiqués, de logiciels intelligents et d'équipements adaptables. Cet article traite des principes de fonctionnement du fraisage CNC, des types courants d'opérations de fraisage CNC et des fraises CNC, ainsi que de la manière d'optimiser les processus de fraisage CNC.

Comment fonctionne une fraiseuse CNC ?

Lorsque vous utilisez une fraiseuse CNC, vous remplacez essentiellement le travail manuel par un ordinateur qui commande un outil de coupe.

La première étape consiste à créer une représentation en 3D du composant qui doit être fabriqué, et ce processus est généralement créé à l'aide d'un logiciel de CAO.
Ensuite, cette performance est intégré dans CAM (Fabrication assistée par ordinateur), Le programme FAO est un programme informatique qui crée des actions précises sur la machine en utilisant les procédures de l'équipement. Le programme CAM contient des instructions spécifiques pour contrôler la vitesse et l'avance des fraiseuses CNC, et indique à la machine comment effectuer l'opération d'usinage par fraisage.
Ensuite, le la pièce à usiner est fermement fixée à la table de la machine, et le l'outil de coupe se déplace rapidement une fois que le code a été transmis à la machine CNC. La machine enlève ensuite de la matière couche par couche pour construire le composant qui correspond à votre conception.

Types d'opérations de fraisage CNC

Le fraisage CNC peut être divisé en deux catégories : l'usinage brut et l'usinage de finition. Fraisage grossier implique l'enlèvement de matière. Il utilise des vitesses d'avance et des profondeurs de coupe élevées pour enlever le plus de métal possible en un minimum de temps. Fraisage de finition se concentre sur qualité de la surface, Il s'agit donc de petites profondeurs et de formes spécialisées sur les arêtes de coupe secondaires de l'outil.

Divers procédés de fraisage CNC sont disponibles, en fonction de la géométrie, de la finition et de l'objectif du produit que vous souhaitez créer.

Tandis que le broyage périphérique (ou de dalles) enlève de la matière sur les bords d'une pièce, fraisage de face crée des surfaces planes et lisses.

Avec fraisage en bout, Les outils dotés de lames de coupe des deux côtés et de la pointe permettent de créer des profils, des fentes et des poches complexes. Les surfaces façonnées peuvent bénéficier de l'utilisation de fraisage des contours, qui suit une trajectoire en 3D pour produire des courbes et des formes complexes.

En outre, il existe le perçage, le fraisage de fentes et le fraisage de filets, Chacun d'entre eux est conçu pour des caractéristiques spécifiques telles que des trous, des rainures ou des surfaces filetées.

Pour les exigences plus complexes, les méthodes comprennent fraisage à grande vitesse, qui utilise des vitesses de broche élevées et des passes de coupe légères, en particulier pour les matériaux les plus durs, afin d'améliorer l'efficacité et la régularité de la surface.

Tableau des différentes opérations de fraisage CNC

Type de fraisage	Caractéristiques principales	Applications courantes
Fraisage de face	Produit des surfaces planes avec une finition élevée	Finition de grandes surfaces planes, de faces de moules ou de matrices
Fraisage à plat (brames)	Enlève rapidement de grandes quantités de matériaux	Opérations d'ébauche, plaques de base
Fraisage en bout	Découpe des fentes, des poches et des contours à l'aide de fraises en bout	Façonnage de composants, cavités de moules
Fraisage de profilés	Suivi de contours complexes ou de surfaces courbes	Moules pour l'aérospatiale et l'automobile
Fraisage angulaire	L'outil de coupe est incliné par rapport à la surface de travail	Chanfreins, queues d'aronde, rainures en V
Fraisage de formes	Production de formes irrégulières ou de profils courbes	Dents d'engrenage, contours spéciaux
Fraisage de rainure (rainure de clavette)	Crée des rainures ou des fentes étroites	Rainures de clavettes, rainures en T, joints mécaniques
Broyage en bande	Effectue plusieurs coupes en un seul passage	Production de masse, usinage de surfaces similaires
Fraisage en cavalier	Usine simultanément deux surfaces parallèles	Production de pièces carrées ou hexagonales
Fraisage 5 axes	Géométrie complexe, usinage en une seule étape	Composants aérospatiaux, pales de turbines

Aperçu des fraiseuses CNC

Les fraiseuses CNC sont classées en fonction du nombre d'axes, de la fonctionnalité et des angles d'usinage. Chaque modèle est conçu pour répondre à des exigences opérationnelles spécifiques.

Fraises CNC 3 axes vs 4 axes vs 5 axes

3-Axe CNC Moulin : L'outil de coupe d'une fraiseuse à trois axes peut se déplacer dans trois directions : X (gauche-droite), Y (avant-arrière) et Z (haut-bas). La pièce à usiner reste immobile pendant que l'outil tourne autour d'elle.
4-Axe CNC Moulin : La pièce tourne autour de l'axe X lorsqu'une machine à 4 axes ajoute un axe de rotation, généralement l'axe A.
5-Axe CNC Moulin : Outre les axes X, Y et Z traditionnels, une machine CNC à 5 axes dispose également de deux axes de rotation, souvent A et B. L'outil peut ainsi approcher le composant sous presque n'importe quel angle.

Voici un tableau comparatif de ces trois types de fraiseuses CNC :

Fonctionnalité	Fraiseuse CNC à 3 axes	Fraiseuse CNC 4 axes	Fraiseuse CNC à 5 axes
Axes de mouvement	X, Y, Z (trois axes linéaires)	X, Y, Z + A (rotation autour de l'axe X)	X, Y, Z + A et B (deux axes de rotation)
Mouvement de la pièce	Stationnaire ; l'outil se déplace autour de la pièce	La pièce tourne automatiquement autour d'un axe	L'outil peut être approché sous presque tous les angles
Meilleur pour	Surfaces planes Cavités simples Pièces dont la complexité géométrique est limitée	Formes cylindriques Coupes en spirale ou continues Caractéristiques autour des côtés d'une pièce	Composants aérospatiaux Roues, aubes de turbine Moules complexes et pièces médicales
Avantages	Installation facile Rentabilité Idéal pour les composants de base	Efficacité accrue Usinage plus précis de plusieurs faces	Courbes et caractéristiques complexes en un seul réglage Meilleure finition de la surface Réduction du temps d'usinage et du nombre de montages
Limites	Ne peut pas traiter les courbes complexes ou les contre-dépouilles	Encore limitée pour les surfaces très complexes et à angles multiples	Augmentation des coûts d'équipement et de programmation Nécessite des opérateurs qualifiés

Lequel choisir ?

Allez-y pour 3 axes si vos pièces sont simples et plates.
Choisir un 4-axe lorsque vous devez usiner autour de pièces ou créer des caractéristiques rondes.
Investir dans 5 axes lorsque la complexité, la précision et l'état de surface sont vraiment importants.

Broyeurs CNC classés par structure mécanique

Centre d'usinage vertical (VMC) : Le type le plus courant de fraiseuse CNC a un axe de broche perpendiculaire au plan horizontal et un large éventail d'applications.

Ces machines conviennent au traitement des composants de type plaque, disque et moule.

Centre d'usinage horizontal (HMC) : L'axe de la broche est parallèle au plan horizontal. Il permet généralement un usinage sur quatre ou cinq axes grâce à l'ajout d'une table rotative universelle ou à commande numérique. Il peut usiner des contours rotatifs continus sur le côté des pièces et changer les positions d'usinage des pièces par l'intermédiaire de la table rotative, ce qui permet l'usinage de plusieurs surfaces avec un seul réglage.
Centre d'usinage à portique : La broche est montée sur un portique avec une table de travail fixe ou mobile. Offrant une grande rigidité et une large plage de déplacement, il est idéal pour l'usinage de composants lourds et de grande taille, tels que les bancs de machines-outils et les pièces structurelles aérospatiales.

Au-delà de ces fraiseuses industrielles CNC couramment utilisées dans l'industrie manufacturière, mini-fraiseuses CNC et fraiseuses CNC de bureau sont de nouveaux types. Ces machines compactes sont conçues pour un usage domestique et permettent aux utilisateurs de fraiser de petites pièces.

Principaux éléments à prendre en compte pour le fraisage CNC

Pour garantir le bon déroulement des opérations de broyage et la production de produits finis de qualité, vous devez prêter attention aux aspects importants suivants :

Calcul des paramètres de contrôle

Lors des opérations de fraisage, il est important de calculer correctement les données de fraisage. La liste suivante énumère les formules courantes de calcul des paramètres de fraisage à titre de référence.

Directions de fraisage

Lors des opérations de fraisage, la direction du mouvement des arêtes de coupe de l'outil et la direction de l'avance de l'outil influencent également les performances et la qualité du fraisage.

Fraisage de l'escalade : L'outil tourne dans le même sens que l'avance. Cela permet d'obtenir une surface de haute qualité, de réduire l'usure de l'outil et de garantir un fonctionnement plus régulier de la machine. Il convient aux conditions de coupe favorables et à l'usinage d'aciers fortement alliés.
Fraisage conventionnel : L'outil tourne dans le sens inverse de l'avance. Cette technique permet d'obtenir un état de surface plus rugueux et entraîne une plus grande usure de l'outil. Elle est généralement utilisée sur les fraiseuses manuelles.

Sélection des matériaux

Vous pouvez travailler avec une large gamme de matériaux avec Usinage CNC, Le poids, le coût, la résistance mécanique, la résistance à la chaleur et le polissage de surface requis sont quelques-uns des facteurs qui influencent le choix du matériau de fraisage CNC. Le poids, le coût, la résistance mécanique, la résistance à la chaleur et l'état de surface requis sont quelques-uns des facteurs qui influencent le choix du matériau pour le fraisage CNC.

Matériau	Caractéristiques principales / Utilisations typiques	Tolérance d'usinage (mm)	Stabilité thermique
Aluminium (6061, 7075)	Léger, facile à usiner ; utilisé dans l'électronique, l'automobile, l'aérospatiale.	±0.005-±0.02	Modéré
Acier inoxydable (304, 316)	Solide, résistant à la corrosion ; pour les pièces structurelles et industrielles.	±0.01-±0.05	Haut
Acier au carbone (1045, 1215)	Robuste et durable ; utilisation en ingénierie générale.	±0.01-±0.03	Modéré
Titane (Ti-6Al-4V)	Haute résistance, résistant à la chaleur ; pour les pièces médicales et aérospatiales.	±0.01-±0.025	Excellent
Laiton	Facile à usiner, résistant à la corrosion ; raccords et connecteurs.	±0.005-±0.02	Haut
Cuivre	Conductivité électrique et thermique élevée ; pour les dissipateurs thermiques et les pièces électriques.	±0.01-±0.03	Haut
Plastiques (ABS, POM, Nylon, PEEK)	Léger, polyvalent ; pour les engrenages, les boîtiers, les prototypes.	±0.05-±0.1	Haut
Alliages de magnésium	Très léger, bonne usinabilité ; automobile et aérospatiale.	±0.01-±0.03	Modéré
Composites (G10, FR4, fibre de carbone)	Rapport résistance/poids élevé ; pour les applications structurelles.	±0.05-±0.15	Haut

Avantages du fraisage CNC

Le fraisage CNC est l'une des méthodes de fabrication soustractive les plus précises et les plus polyvalentes. Il présente des avantages uniques par rapport aux méthodes d'usinage telles que le tournage CNC et l'impression 3D.

Haute précision d'usinage : Les systèmes de haute précision atteignent une précision de 0,1 micromètre, garantissant la précision dimensionnelle et les tolérances géométriques.
Grande capacité d'adaptation et flexibilité : Capable d'usiner des pièces de forme complexe telles que des moules, des boîtiers et des surfaces en 3D.
Utilisation élevée des outils : Sélection flexible des outils en fonction de la géométrie de la pièce et des exigences du processus.

Tableau : Fraisage CNC vs Tournage vs Impression 3D

Processus	Meilleur pour	Niveau de précision	Finition de la surface	Avantages
Fraisage CNC	Métaux, plastiques, composites	Haut	Excellent après la finition	Tolérances serrées, formes complexes, contours en 3D
Routeur CNC	Bois, plastiques, métaux tendres	Moyen	Bon	Découpe rapide de grandes feuilles, rentable
Tournage CNC	Pièces cylindriques, arbres	Haut	Très doux	Idéal pour les composants ronds/symétriques
Impression 3D (additive)	Prototypage, pièces sur mesure	Modéré	Dépend du processus (peut nécessiter un post-traitement)	Flexibilité de conception, pas d'outillage nécessaire
Coulée / Moulage	Production en série de formes complexes	Moyen - Faible	Lisse (selon le moule)	Rentable pour les grands volumes, les

Vous souhaitez externaliser le fraisage CNC : Ce qu'il faut rechercher

Choisir un Fournisseur de services de fraisage CNC qui possède l'expérience et l'équipement 3, 4 ou 5 axes approprié à la complexité de votre projet.
Examinez leur résistance et les performances des matériaux, et demandez à consulter leurs rapports d'essai ou leurs certifications de qualité.
Veillez à ce qu'ils continuent à communiquer ouvertement, à fournir des prix clairs et à respecter des délais raisonnables.
Pour réduire les coûts de production, un fournisseur compétent doit partager ses connaissances en matière de DFM (Design for Manufacturability).
Pour obtenir des résultats constants et de haute qualité, il faut une assistance après-vente fiable, un emballage sûr et des contrôles réguliers. des contrôles de qualité.

Au FS FAB, Nous fournissons des services professionnels de fraisage CNC en utilisant centres d'usinage avancés à 3, 4 et 5 axes. A partir de Soutien à la DFM et sélection des matériaux à inspection finale et emballage, FS FAB fournit des solutions de fabrication de bout en bout qui garantissent la qualité, la fiabilité et la rentabilité.

Conclusion

En conclusion, le fraisage CNC remplace la coupe manuelle par des processus automatisés de haute précision. Du prototypage à la production de masse, il permet aux fabricants d'obtenir un contrôle strict des tolérances, des délais d'exécution plus courts et de meilleurs états de surface.

Comparé à d'autres méthodes de fabrication, telles que le tournage CNC ou l'impression 3D, le fraisage CNC reste inégalé en termes de polyvalence et de précision.

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FAQ

Quel est le coût du fraisage CNC ?

Le coût du fraisage CNC dépend de plusieurs facteurs, notamment le type de matériau, la complexité de la pièce, le temps d'usinage et les tolérances requises. De simples pièces en aluminium peuvent ne coûter que quelques dollars chacune, tandis que des composants complexes de précision à 5 axes peuvent atteindre des centaines de dollars par pièce. Pour en savoir plus sur les coûts des pièces usinées par CNC, cliquez ici :Calcul des coûts d'usinage CNC.

Quelle est la différence entre le fraisage et le tournage CNC ?

Le fraisage et le tournage CNC sont deux types fondamentaux d'usinage soustractif, mais ils diffèrent par la manière dont le matériau et les outils de coupe se déplacent.

CNC Fraisage : Dans le cas du broyage, le l'outil de coupe tourne tandis que la pièce reste fixe. Il enlève la matière dans plusieurs directions, ce qui le rend idéal pour les formes complexes, les surfaces planes, les fentes et les contours.
CNC Tournant : En tournant, le la pièce tourne tandis que l'outil de coupe reste immobile. Ce procédé est le mieux adapté pour pièces cylindriques ou rondes, tels que les arbres, les axes et les bagues.

En bref, le fraisage permet de façonner des pièces sous différents angles, tandis que le tournage permet de créer des pièces avec une symétrie de rotation. De nombreux fabricants utilisent les deux en même temps pour des composants de haute précision et à fonctions multiples.

Le fraisage CNC est largement utilisé dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale, des appareils médicaux, de l'électronique et de la robotique.

Le fraisage CNC est largement utilisé dans les l'automobile, l'aérospatiale, les dispositifs médicaux, l'électronique et la robotique des industries.