La fraiseuse à commande numérique désigne la fraiseuse équipée de la technologie de commande numérique par ordinateur (CNC). Ce type de machine-outil compte parmi les plus avancés de l'industrie de l'usinage, car il permet d'usiner des pièces très complexes en peu de temps.
Caractéristiques de la fraiseuse à commande numérique
La fraiseuse à commande numérique n'est rien d'autre qu'une fraiseuse conventionnelle dotée de la technologie de commande numérique par ordinateur. L'intégration de cette technologie dans différentes machines-outils, comme les tours et les fraiseuses, a permis l'automatisation des processus de production. Grâce à cette technologie, la machine peut également effectuer des mouvements impossibles à réaliser manuellement.
Les fraiseuses conventionnelles sont des machines-outils qui utilisent un outil de coupe à une ou plusieurs arêtes, appelé fraise. La fraise tourne jusqu'à atteindre la surface de la pièce à usiner afin d'en enlever la surépaisseur de matière. Une fraiseuse à commande numérique fonctionne selon le même principe que les machines conventionnelles, mais elle intègre en plus un ordinateur. C'est lui qui automatise le processus, puisqu'il choisit les différents paramètres d'usinage comme la vitesse et la profondeur de passe. C'est aussi lui qui sélectionne l'outil de coupe nécessaire à l'usinage et qui peut même alterner entre plusieurs outils si besoin.
Composants de la fraiseuse CNC
La fraiseuse à commande numérique est très semblable à la fraiseuse conventionnelle et possède les mêmes organes mobiles : table, tête, broche et chariots de déplacement. Mais la différence entre les fraiseuses à commande numérique et les fraiseuses conventionnelles est que les premières ne comportent ni les manivelles ni les leviers servant à actionner les organes mobiles. À la place, la fraiseuse à commande numérique dispose d'un écran monté sur un pupitre de commande et d'une armoire métallique qui abrite les composants électriques et électroniques de la machine. Ce sont eux qui pilotent les moteurs.
L'association des moteurs et de la CNC permet de réaliser de multiples opérations d'usinage, y compris sur des pièces très complexes. Les composants de cette machine sont :
- Montant.
- Table de travail se déplaçant sur les axes Y et X.
- Fraise ou outil de coupe.
- Tête de coupe abritant le moteur de broche.
- Ordinateur ou pupitre de commande CNC.
- Flexibles d'arrosage, qui distribuent le liquide de refroidissement.
- Axes principaux de déplacement (X, Y et Z).
- Axes complémentaires (A et B).
Les axes de fraisage
Les fraiseuses conventionnelles se classent selon l'orientation de l'outil de coupe, mais aussi selon le nombre d'axes dont elles disposent et sur lesquels la machine peut travailler. Une fraiseuse à commande numérique dispose des trois axes principaux X, Y et Z, mais peut aussi comporter deux axes complémentaires qui la rendent encore plus performante.
- L'axe X est horizontal et parallèle à la surface qui supporte la pièce.
- Axe Y, qui forme un trièdre direct avec les axes X et Z. La table se déplace dans le plan horizontal transversal.
- Axe Z. C'est sur cet axe qu'est montée la fraise ; il fournit la puissance de coupe nécessaire à l'usinage. Il effectue un mouvement vertical.
- Axes A et B. Sur les fraiseuses CNC, ces axes permettent la rotation et l'inclinaison des pièces. Grâce à eux, la fraise peut atteindre des zones de la pièce impossibles à usiner sur des fraiseuses conventionnelles.
Grâce à la technologie CNC, il existe différents axes complémentaires commandés de façon indépendante, qui dépendent du mouvement des plateaux tournants et des têtes orientables.
Fonctionnement de la fraiseuse à commande numérique
La CNC a pour fonction de commander les déplacements de la table, des chariots transversaux et longitudinaux et de la broche selon les différents axes de la machine. Cependant, pour que la machine fonctionne correctement, il faut respecter des paramètres d'usinage précis. Comment l'ordinateur de la machine sait-il sur quels axes déplacer la table ? Comment sait-il quels outils utiliser et à quelle vitesse ?
Pour cela, une conception préalable de la pièce est indispensable. L'ordinateur est piloté par un logiciel fourni avec la machine et basé sur un langage de programmation CNC, par exemple ISO, Fagor, Fanuc, etc. Ce logiciel utilise des chiffres, des lettres et des symboles qui permettent de coder le format adapté à l'usinage. C'est lui qui transmet les instructions à la machine.
Mais avant que la machine puisse fonctionner avec l'un de ces langages alphanumériques, la conception doit être chargée dans l'ordinateur principal. Elle doit être réalisée sur un ordinateur externe à l'aide de programmes spécifiques. Une fraiseuse à commande numérique nécessite donc :
- CAO. Logiciel qui sert à concevoir la pièce.
- FAO. Logiciel de fabrication assistée par ordinateur. Il calcule les déplacements que doivent effectuer les axes pour l'usinage et ajoute les paramètres comme la vitesse d'avance, la vitesse de rotation et les outils de coupe nécessaires.
- Logiciel de commande. Il est intégré à l'ordinateur de la machine et reçoit les instructions de la FAO lorsqu'elles sont chargées dans la machine. Le logiciel exécute la conception réalisée en CAO selon les indications de la FAO.