Les trous sont une caractéristique essentielle de presque toutes les pièces ou outils d’usinage, que ce soit à des fins esthétiques ou d’assemblage. Dans le monde de la fabrication de précision, nous avons besoin de trous précis et précis. C'est là que le perçage CNC entre en jeu.
C'est un type de Usinage CNC processus, dédié à la création de trous précis dans divers matériaux. Il s'adresse à tout, des simples tâches monotrou aux opérations multibroches complexes.
Cet article fournit un aperçu approfondi du perçage CNC, de son processus détaillé, de ses outils et des types de perceuses.
Qu’est-ce que le perçage CNC ?
Le perçage CNC est un processus d'usinage soustractif contrôlé par ordinateur, dans lequel un foret rotatif crée un trou rond dans une pièce fixe (peut-être du bois, du métal, du plastique ou du composite).
Pour le perçage, les opérateurs forcent un foret hélicoïdal rotatif doté de plusieurs arêtes de coupe dans une pièce pour créer un trou rond simple correspondant au diamètre du foret. Le trou résultant sert principalement à l’assemblage, accueillant des boulons ou des vis.
Traditionnellement, les ouvriers effectuent manuellement le processus de perçage à l'aide d'un foret motorisé, souvent sur une perceuse à colonne. Ils ajustent manuellement le mouvement de l'outil de coupe et la profondeur de coupe. Cependant, le perçage CNC automatise l'ensemble de ce processus, en s'exécutant sur un code programmé pour dicter l'opération de perçage.
Avantages de la technique de perçage CNC
L'automatisation et le contrôle informatique rendent les opérations de perçage CNC très pratiques dans les applications industrielles où la précision, l'exactitude et l'efficacité sont des exigences. Certains avantages du processus sont :
Précision et précision dans le perçage
Les machines CNC, grâce à leur commande numérique et leur programmation, atteignent une haute précision. Ils percent systématiquement des trous avec des tolérances aussi serrées que ±0.005 pouces (±0.127 mm). Cela fait du perçage CNC un processus d’usinage recherché pour de nombreuses industries.
Efficacité et productivité accrues
Par rapport aux méthodes de perçage traditionnelles, le processus de perçage CNC améliore considérablement l'efficacité et la productivité. Cela est dû en grande partie à son automatisation, qui minimise l’intervention humaine et réduit le risque d’erreurs. La vitesse dépasse également le processus manuel, ce qui entraîne un temps de production plus rapide.
Capacité à gérer des tâches de forage complexes
La polyvalence des machines CNC leur permet de gérer des tâches de perçage complexes qui seraient difficiles, voire impossibles, à réaliser manuellement. Avec l’usinage CNC, nous pouvons percer des trous de différentes tailles et profondeurs avec précision et cohérence.
Comment fonctionne le perçage CNC ? Procédure étape par étape
Le perçage CNC apparaît comme une simple opération de perçage. Mais il y a beaucoup à faire pour atteindre cette précision. Voici un aperçu du processus :
Étape 1 : Création de la géométrie de la pièce
Concevez la géométrie de la pièce sur un logiciel de CAO, tel que SolidWorks ou Fusion 360. Cette conception contient tous les détails techniques avec dimensions ; l'emplacement des trous, leur taille et leur profondeur. C’est comme un plan qui expose toutes les exigences de manière précise.
Les logiciels de CAO s'associent souvent aux logiciels de FAO pour convertir les conceptions en code G, le langage de programmation que comprennent les perceuses CNC.
Étape 2 : Choisir le cycle de forage approprié
Ensuite, dans la programmation G-code, vous pouvez choisir l'un des trois cycles de perçage, en fonction de vos besoins spécifiques :
- G73 (cycle de bris de copeaux): Idéal pour les profondeurs de trou supérieures à trois fois le diamètre du foret, mais dans la longueur effective de la lame du foret.
- G81 (Circulation de trous peu profonds): Convient pour percer des trous centraux, le chanfreinage et des trous ne dépassant pas trois fois le diamètre du foret. Choisissez également de forer avec des outils de refroidissement internes pour améliorer l'efficacité.
- G83 (circulation de trous profonds): Utilisé pour traiter des trous profonds.
Étape 3 : Choisir l'outil et le porte-outil appropriés
Le foret joue un rôle clé dans la création de trous. Généralement, un foret hélicoïdal est utilisé pour sa polyvalence. Cependant, les forets à centrer et les forets étagés sont également des options pour des applications spécifiques.
Le choix du porte-outil, qui maintient l'outil, est également critique. Vous devez le sélectionner après avoir pris en compte les types de cônes, la compatibilité des tiges et le porte-à-faux de l'outil. Les options courantes pour les perceuses CNC sont les mandrins à pinces, les porte-fraises et les mandrins hydrauliques.
Étape 4 : Détermination des paramètres d'outil appropriés
Saisissez les paramètres d'outil nécessaires, tels que la longueur et le diamètre, dans le système CAM. Ces paramètres sont importants pour garantir que l'outil fonctionne correctement dans le cadre des spécifications prédéterminées de la pièce.
Étape 5 : Configuration de la perceuse CNC
Placez et fixez solidement la pièce à travailler sur la machine. Assurez-vous que les embouts sont correctement montés dans le porte-outil. Pour un maintien ferme, utilisez des plaques de fixation, des pinces ou des mandrins magnétiques. Gardez-les près de la zone de perçage et ne les serrez pas trop.
Étape 6 : Programmation de la perceuse CNC
Traditionnellement, les opérateurs écrivaient manuellement les codes G. Désormais, les logiciels avancés de CAO et de FAO génèrent automatiquement ces codes. Avec quelques modifications mineures, ils sont introduits dans la machine CNC. Cette automatisation rationalise le processus de configuration.
Vous pouvez effectuer un essai à sec pour voir si tout fonctionne correctement et s'il y a des erreurs de programme. Allumez également le système de refroidissement complémentaire de la machine.
Étape 7 : Processus de forage réel
Une fois l'opération commencée, la machine CNC suit précisément les trajectoires programmées. Le foret se déplace vers les coordonnées désignées et exécute un forage aux profondeurs et diamètres spécifiés. Le système automatisé de la machine gère la vitesse et l’avance, garantissant un perçage efficace et précis.
Étape 8 : Contrôle de qualité et post-traitement
Après le perçage, inspectez la pièce pour en vérifier la précision et la qualité. Les techniciens prennent des mesures pour garantir que les tolérances se situent dans les limites spécifiées. Tout post-traitement nécessaire, tel que l'ébavurage ou une finition supplémentaire, est effectué pour répondre aux spécifications finales.
Astuce bonus : Considérations importantes pour la création de trous de perçage précis
Pour obtenir les résultats de forage souhaités, ces informations supplémentaires peuvent aider :
Astuce 1 : Choisissez le bon foret
Un foret est un élément clé de tout le processus de forage qui doit être sélectionné judicieusement en fonction de vos applications. Une classification des forets CNC est basée sur les revêtements ; il existe des forets en carbonitrure de titane, en nitrure d'aluminium, en oxyde et en diamant. Chacun avec une durabilité différente.
La classification la plus répandue est établie sur le profil (forme) des outils de coupe. Ces 6 forets sont courants dans les CNC :
| Type de foret | Forme/Description | Application |
| Foret hélicoïdal | Arbre cylindrique à flûte hélicoïdale. | Polyvalent, pour percer le bois, les murs et une variété de matériaux. |
| Perceuse centrale | Court, rigide avec une fraisure et une section pilote. | Création de points de départ ou de « spots » pour un perçage de précision. |
| Étape Drill | Forme conique avec arêtes de coupe étagées. | Perçage de trous de plusieurs diamètres, notamment dans des matériaux tendres comme l'aluminium. |
| Foret à éjecteur | Conception tube dans tube avec une pointe en carbure. | Réalisation de trous profonds, allant de 19 à 102 mm de diamètre. |
| Foret indexable | Carbure ou céramique, résistant à l'usure avec canaux de refroidissement. | Découpe efficace de grands trous, environ cinq fois leur diamètre. |
Astuce 2 : Optimisez la vitesse de broche et la vitesse d'avance
L'avance et la vitesse de broche sont des paramètres cruciaux qui doivent être optimisés. Ils dépendent de divers paramètres, notamment la dureté du matériau, le diamètre de l'outil et souvent la profondeur du diamètre. Vous pouvez d’abord utiliser les paramètres recommandés par le fabricant, puis essayer d’optimiser avec des calculs. En ligne calculateurs d'alimentation peut aider à cet égard.
Astuce 3 : Utilisez des liquides de refroidissement ou des lubrifiants appropriés
Pour le forage métallique, un mélange d’eau et d’huile soluble est souvent recommandé. Le rapport spécifique varie en fonction du type de métal. Par exemple, lors du perçage de l’aluminium, le liquide de refroidissement est une huile soluble contenant 80 à 90 % d’eau.
Astuce 4 : Serrez solidement la pièce à usiner
Utilisez des fixations et des pinces adaptées à la taille et à la forme de votre pièce. Assurez-vous que la pièce à travailler est fermement serrée pour éviter tout mouvement pendant le perçage. Un serrage approprié assure la stabilité et améliore la sécurité.
Composants clés d'une perceuse CNC
Outre le processus, vous devez connaître les détails techniques de la machine. Voici un aperçu des composants clés d’une perceuse à colonne CNC typique.
Panneau de configuration
L’interface où l’opérateur saisit les commandes et surveille le fonctionnement de la machine. Il comprend des écrans et des boutons pour contrôler et programmer la machine CNC.
Broche
La partie de la machine qui maintient et fait tourner les forets ou les outils de coupe. Il dispose d'un mécanisme d'engrenage à l'arrière, qui ajuste les vitesses et le couple pendant le processus de forage.
Forets
Les outils de coupe pour le perçage sont appelés forets. Ils sont attachés à la broche. En fonction de leur forme et de leur tranchant, nous voyons plusieurs types de forets C. Chacun est conçu pour un matériau et une application différents.
Table/Table de travail
La surface sur laquelle la pièce est placée et fixée. Il peut accueillir différentes tailles et formes de matériaux.
Axes et moteurs
Ces composants contrôlent le mouvement de la machine selon différents axes (X, Y, Z, etc.). Des moteurs entraînent ces mouvements et permettent un positionnement précis du foret. Les machines portent souvent le nom des axes de contrôle. Par exemple, une perceuse offrant une mobilité d’outil sur trois axes est appelée machine CNC à 3 axes.
Système de refroidissement
Il fournit du liquide de refroidissement au site de forage pour réduire la chaleur et la friction, prolongeant ainsi la durée de vie de l'outil et évitant d'endommager la pièce.
Changeur d'outils
Un système automatisé qui permet à la machine de changer de forets ou d'outils de coupe sans intervention manuelle, augmentant ainsi l'efficacité et réduisant les temps d'arrêt.
Cadre et Base
Les composants structurels qui soutiennent et stabilisent l’ensemble de la machine. Il est lourd, généralement en fonte, pour un fonctionnement stable et sans vibrations.
Convoyeur de copeaux ou système de collecte
Un système pour enlever et collecter les copeaux ou débris produits lors du forage. Il maintient la zone de travail propre et évite d'endommager la machine.
Capteurs et instruments d'étalonnage
Ces appareils surveillent les performances et l’état de la machine, garantissant ainsi la précision. Ils aident à calibrer la machine pour des opérations précises.
Types de perceuse CNC
Les machines CNC ont différents types en fonction de la configuration de la machine et du type d'outils de coupe. Ces six machines CNC sont généralement courantes dans le segment du perçage :
1. Perceuse à broches multiples
Comme son nom l'indique, la machine comporte plusieurs broches qui permettent la fixation simultanée des têtes de perçage. Il est idéal pour fabriquer des composants comportant plusieurs trous ou des trous rapprochés. C’est un incontournable dans les environnements de production de masse.
2. Micro perceuse à colonne
Cette perceuse à colonne est réputée pour sa précision. Il comporte de petits mandrins conçus pour un perçage précis. Parfait pour les applications nécessitant une tolérance et une précision élevées, comme dans la fabrication de pièces médicales.
3. Perceuse à colonne CNC verticale
Le type de perceuse à colonne le plus courant est également disponible en versions manuelles. Il est robuste et conçu pour les composants lourds et surdimensionnés. La machine est équipée d'une broche à engrenages qui permet de percer des trous dans les matériaux les plus épais.
4. Perceuse à colonne CNC à bras radial
La perceuse à colonne radiale est dotée d'une broche mobile sur la pièce fixe. La mobilité de la tête de forage rend la machine capable de manipuler avec précision des pièces de différentes tailles et formes. Il est idéal pour une utilisation le long de la ligne de forage à poutre CNC.
5. Perceuse à tourelle
Tourelle signifie un porte-outil rotatif. Cette machine possède une tourelle qui abrite plusieurs outils. Il excelle dans les opérations nécessitant des changements d’outils réguliers. Idéal pour les tâches complexes avec des exigences de perçage variables.
6. Perceuse de groupe
Cette perceuse à colonne comporte plusieurs têtes de travail indépendantes, pour des opérations séquentielles sur une pièce stationnaire. Sa conception rationalise le processus de perçage, en particulier pour les tâches nécessitant une série d'actions de perçage.
Exemples spécifiques de composants percés CNC
Partout où l’assemblage de pièces est nécessaire, vous aurez besoin d’un perçage CNC. Voici quelques exemples spécifiques à l’industrie :
| Exemples | |
| Industrie automobile | Le bloc moteur, les supports de suspension, les moyeux de roues |
| Industrie aérospaciale | Pièces de fuselage, composants de moteur, boîtier de panneau de commande |
| Vitrines et Écrans Numériques | Port de connecteur, boîtier, boîtiers de circuits imprimés |
| Dispositifs médicaux | Prothèses, instruments chirurgicaux, implants dentaires |
| Machinerie industrielle | Trous de bride, bâtis de machines, composants hydrauliques |
| Secteur de l'énergie | Moyeux de turbine, brides de pipeline |
| Produits de consommation | Appareils de cuisine, boîtier de smartphone |
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Quelles sont les principales différences entre le fraisage CNC et le perçage CNC ?
Le fraisage et le perçage CNC sont deux processus distincts. Dans le perçage CNC, l'objectif principal est de percer un trou dans la pièce. L’outil rotatif se déplace dans une seule direction pour y parvenir.
Alors que, dans Fraisage CNC, un outil de coupe rotatif se déplace sur le matériau dans plusieurs directions (horizontale + verticale) pour couper et retirer le matériau, en lui donnant la forme souhaitée. Le fraisage prend diverses formes ; son cas d'utilisation est l'usinage et la réalisation de formes complexes.
Quelles sont les principales différences entre les tours CNC et le perçage CNC ?
Les tours CNC sont destinés Tournage CNC. Pendant le processus de tournage, la pièce tourne tandis qu'un outil de coupe stationnaire enlève le matériau et le façonne. Ses cas d'utilisation sont le profilage, le filetage et la mise en forme d'objets cylindriques ou sphériques.
Au contraire, le perçage CNC crée simplement un trou. Dans ce cas, la pièce à usiner est stationnaire, tandis qu'un foret rotatif y est forcé pour créer un trou.
FAQ
Oui, le perçage CNC est très précis. Il atteint de faibles niveaux de tolérance (jusqu'à ±0.127 mm), adaptés au perçage de précision dans diverses applications.
Tout d’abord, centrez le foret sur la pièce à usiner pour établir un point de départ précis. Assurez-vous que votre luminaire est rigide et ne permet pas à la pièce de fléchir ou de bouger sous la force de perçage. Maintenir une profondeur de débourrage inférieure au diamètre du foret.
Non, l’opération de perçage ne crée qu’un trou simple. Pour ajouter des fils, vous aurez besoin séparément d’un taraud pour couper les fils sur les parois du trou.
La profondeur qu'une perceuse CNC peut atteindre varie en fonction du foret et des spécifications de la machine. En général, la plupart des perceuses CNC peuvent facilement gérer une profondeur 5 fois supérieure au diamètre. Pour 5 à 10, vous avez besoin de techniques de perçage par débourrage. Au-delà de cela, vous pouvez utiliser des cycles de perçage personnalisés et des techniques de forage profond. Selon une estimation, une profondeur près de 400 fois supérieure au diamètre est réalisable, dans des cas extrêmes.
Conclusion
L'assemblage des pièces se fait principalement à l'aide de fixations comme des écrous. Les trous servent de base à la fixation. Le perçage CNC est une méthode précise et rapide pour créer des trous dans une gamme de matériaux. Que votre projet nécessite la création de petits trous complexes ou de trous plus grands et robustes, il existe une solution de perçage CNC pour répondre à toutes les exigences.
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