Depuis son apparition en 1972, la commande numérique par calculateur n'a apporté que de grands avantages aux différentes industries qui l'utilisent. L'importance de la CNC est aujourd'hui telle que presque toutes les machines-outils conventionnelles l'ont intégrée à leurs systèmes pour gagner en précision et en efficacité et accélérer la production.
Qu'est-ce que la CNC ?
La CNC désigne un système de machines-outils automatisées qui fonctionnent à partir de commandes programmées dans un système de stockage (un ordinateur). C'est précisément ce qui distingue la CNC des machines conventionnelles, actionnées au moyen de volants ou de leviers. Bien qu'il s'agisse d'une technologie révolutionnaire et la plus avancée du secteur, la CNC a été inventée au XXe siècle. Les premières machines datent des années 40 et 50, mais grâce aux progrès de la technologie, elles se sont adaptées à des équipements analogiques puis numériques jusqu'à l'apparition officielle de la CNC dans les années 70.
Cela a été rendu possible par la baisse du prix des processeurs et par leur miniaturisation. C'est ainsi qu'est apparue l'appellation de commande numérique par calculateur ou commande numérique informatisée.
Principe de fonctionnement de la commande numérique par calculateur
Sur toutes les machines-outils, les pièces sont usinées au moyen d'un système de coordonnées, qui définit la trajectoire que doit suivre l'outil de coupe. Dans le cas de la CNC, on utilise pour cela un programme informatique, lui-même exécuté par l'ordinateur de la machine. Le déplacement des axes de la machine CNC est assuré par des boucles d'asservissement composées de règles linéaires (codeurs) et de l'unité centrale. Chacun des axes de la machine est piloté par ces boucles.
Chaque machine-outil travaille sur des coordonnées différentes. Le tour, par exemple, utilise les axes X et Z. Le premier permet les déplacements longitudinaux du chariot, tandis que l'axe Z assure les déplacements transversaux. Les fraiseuses, en revanche, disposent d'un troisième axe, l'Y, qui permet les déplacements verticaux.
Importance de la CNC
L'importance de la CNC pour les ateliers d'usinage tient à sa capacité à réaliser de multiples opérations en peu de temps et avec une intervention humaine minimale. Les machines à commande numérique par calculateur permettent d'accélérer les processus de production, ce qui se traduit par des délais de livraison plus courts et, bien sûr, par une baisse du prix des produits et du coût de la main-d'œuvre. La CNC permet en effet à un même opérateur de conduire plusieurs machines-outils simultanément.
Outre ces avantages, la CNC permet d'usiner des pièces d'une grande complexité qui n'auraient pas pu être réalisées sur des machines conventionnelles ou dont l'usinage aurait été très coûteux. Avant la CNC, par exemple, une pièce nécessitant plusieurs opérations d'usinage devait passer par différentes machines : un tour pour la mettre en forme et la percer, puis une rectifieuse. Et lorsqu'il s'agissait de pièces très petites exigeant une grande précision, il arrivait que les résultats ne soient pas ceux escomptés ou qu'un opérateur doive passer beaucoup de temps à usiner la pièce, ce qui entraînait des coûts de production élevés. Avec la CNC, tout peut être réalisé sur une seule machine.
Mais la CNC ne s'applique pas seulement à l'industrie mécanique pour l'usinage de précision. Cette technologie sert aussi à fabriquer des pièces dans d'autres secteurs, comme la menuiserie.
Caractéristiques et avantages de la CNC
Une précision accrue
Comme la CNC fonctionne avec des logiciels de programmation, les résultats sont bien plus précis qu'avec des machines-outils conventionnelles actionnées manuellement. De plus, les processus étant pilotés par ces logiciels, ils peuvent être menés à terme rapidement et avec moins d'erreurs sur les pièces.
Par ailleurs, les logiciels de FAO et de CAO des machines peuvent répéter le même processus des milliers de fois avec le même niveau de précision. En production en série, par exemple, il n'est pas nécessaire de reconfigurer la machine encore et encore : elle mémorise ce qu'elle doit faire et répète toujours le processus à l'identique.
Importance de la CNC pour la sécurité des usines
Les machines fonctionnent de manière presque entièrement automatisée, si bien que les opérateurs ne sont pas exposés aux machines ; la sécurité s'en trouve renforcée et le risque d'accident réduit. Beaucoup acceptent l'intégration de bras robotisés de chargement, de sorte que la seule tâche des opérateurs serait la programmation de la machine.
Moins de déchets
Les machines à commande numérique par calculateur usinent par enlèvement de copeaux, mais elles ont l'avantage de réduire le gaspillage de métal. En effet, ces équipements sont conçus avec des systèmes de gestion des copeaux qui permettent d'évacuer ces déchets automatiquement, et donc plus proprement. Enfin, les machines CNC permettent de trier les différents types de copeaux en vue de leur réutilisation.