Le routage est un processus ou un outil à commande numérique par ordinateur (CNC) permettant de façonner le bois, les plastiques et les métaux mous. Le contrôle informatique du routage CNC peut couper, percer et graver avec précision ces matériaux dans les pièces prévues. De plus, ses capacités rapides d’enlèvement de matière et de mise en forme des détails sont indispensables dans les applications spécifiques axées sur les matériaux.
Passons en revue sa description simple, y compris ce qu'est le routage CNC, le processus de routage, les routeurs CNC, les avantages, les applications, les limites, etc.
Qu'est-ce que le routage CNC ?
La première question qui vous vient peut-être à l’esprit est : qu’est-ce que le routage CNC ? Il s’agit de l’une des approches d’usinage les plus populaires dans la fabrication moderne. Comme les autres normes Usinage CNC, le routage fait référence à la mise en forme de matériaux compatibles dans la forme ou la géométrie souhaitée. Cependant, la différence réside dans les outils et les capacités.
La fraiseuse utilise un outil spécialisé appelé toupie avec une mèche rotative. Cette toupie se déplace sur la pièce en suivant les instructions (code G) et les trajectoires d'outils prédéterminées pour la façonner afin d'effectuer les opérations d'usinage. De plus, cela implique un grand banc CNC et une faible pression d’outil. En conséquence, les opérations de routage conviennent aux feuilles de calcul fines et grandes.
Comment fonctionnent les machines de routage CNC ?
La machine comprend une table de lit pour contenir le matériau et une broche pour contenir la fraise CNC. Tout d'abord, les codes G sont envoyés au contrôleur CNC et le foret va à la position de coupe initiale. Dans le même temps, l'opérateur définit les paramètres d'usinage, tels que la profondeur de coupe, la vitesse de la broche, etc. Ensuite, la broche se déplace sur plusieurs axes pour enlever la matière et créer la forme souhaitée, généralement horizontale en X, verticale en Y, et la hauteur Z.
Ici, vous vous demandez peut-être comment la toupie contrôle la broche. La broche est reliée à plusieurs moteurs et guides linéaires. Au fur et à mesure que les codes G sont téléchargés, le contrôleur se convertit en signaux électriques qui contrôlent ces moteurs et guides.
Voici le processus étape par étape du routage CNC :
- modélisation 3D: C'est le premier pas. Le concepteur a créé un modèle détaillé avec toutes les spécifications, caractéristiques et tolérances.
- Code G : Les codes G sont obtenus en traitant le modèle 3D dans un logiciel CAM. Il contient toutes les informations d'usinage.
- Réglage de la machine : Dans la configuration de la machine, des machines-outils et des fraises CNC appropriées sont nécessaires pour obtenir les résultats souhaités. De même, sécuriser la pièce dans le bâti de la machine.
- Positionnement zéro : Le bit de routeur est réglé à la position de départ (référencement 0, 0, 0).
- Usinage: Le foret de routage tourne à un régime élevé et commence à retirer le matériau sur le chemin prédéterminé.
- Surveillance: L'usinage se poursuit jusqu'à la forme finale. Ainsi, le processus reste sous observation pour détecter une éventuelle usure de l’outil, une déviation de précision et d’autres défauts.
- Finition de surface: Une finition supplémentaire, telle que le sablage, l'ébavurage et le brossage, est appliquée si la finition telle qu'usinée n'est pas suffisante pour la fonctionnalité ou l'esthétique.
- Contrôle de la qualité: Les inspections et mesures finales garantissent que les pièces répondent aux spécifications et normes souhaitées.
Quels sont les principaux composants d'un routeur CNC ?
Un routeur CNC est une machine complexe. Il se compose de différents éléments, chacun ayant un rôle et une fonction uniques. L'action cumulative de ces composants complète le processus de routage CNC.
Voici les six composants principaux :
1. Cadre et portique
Le cadre est généralement un support dont les pieds sont en aluminium ou en acier de haute qualité. Il résiste à la force de coupe et amortit les vibrations, apportant rigidité et stabilité à la machine. De même, le portique supporte structurellement les mouvements de la broche et de la tête de coupe.
2. Table ou lit
Ce sont des surfaces planes avec des rainures en T ou des systèmes de maintien sous vide, qui permettent des pinces et des fixations. Ainsi, les tables ou les lits sont chargés de placer et de maintenir en toute sécurité les pièces à usiner. De plus, les lits contiennent également des capteurs de parcours d'outils ou abîment parfois les panneaux MDF.
3. Broche
Ce sont les composants qui fournissent la force de coupe nécessaire lors du routage CNC. Fondamentalement, la broche est un arbre rotatif relié à plusieurs moteurs, roulements et systèmes de guidage pour le contrôle du mouvement. Il contient également une pince ou un mandrin pour maintenir les outils de coupe, tels que les fraises qui tournent et se déplacent avec la broche. Par la suite, il peut tourner à une vitesse de 10,000-20,000 rpm.
4. Outils de coupe
La fraiseuse permet l'utilisation de différents outils de coupe pour réaliser des formes complexes et des besoins d'usinage uniques. Certains kits de routage comprennent des embouts en V, des fraises à bille et à nez, des forets, des embouts droits et affleurants, un surfaceur Spoilboard, etc.
Chacune de ces variétés d’outils a des utilisations d’usinage distinctes. Par exemple, les embouts droits conviennent aux coupes et rainures droites, tandis que les embouts en V sont destinés aux applications de gravure.
5. Moteurs d'axe
Comme nous le savons, la broche se déplace le long de plusieurs axes pour les opérations de routage. Par conséquent, les moteurs d’axe facilitent cela grâce à leurs coordonnées précises et à leur contrôle de mouvement. Vous pouvez trouver deux types de moteurs utilisés dans l’entraînement des axes : les servomoteurs et les moteurs pas à pas.
Les servomoteurs déplacent le portique et le moteur de broche vers leurs rails de guidage en fonction des instructions du code G. Ils utilisent le feedback pour ajuster continuellement la vitesse et la position. En revanche, le moteur pas à pas est plus simple et se déplace par étapes discrètes pour contrôler la position et la vitesse. De même, un système à crémaillère et pignon est fixé le long de l'axe le plus long, permettant à la broche ou au portique de se déplacer le long des axes X et Y.
6. Contrôleur CNC
Un contrôleur CNC est un composant électronique des machines de routage CNC. Il se compose d'un processeur de contrôle (CPU), d'un stockage (RAM), de ports d'entrée et de sortie et d'un circuit de pilotage. Ce contrôleur reçoit les g-codes et s'exécute en envoyant le signal électrique aux moteurs. Par conséquent, les moteurs (et finalement la broche) se déplacent en suivant les signaux du contrôleur.
Types courants de routeurs CNC
Il existe plusieurs types de routeurs CNC en fonction de leur taille, de leurs capacités et de leurs applications d'usinage spécifiques. Même si, nous aborderons ici les trois principaux types : les routeurs industriels, de bureau et multi-axes.
Routeur industriel
Les routeurs industriels conviennent à la fabrication lourde en raison de leurs broches haute puissance. Ce sont des machines de grande taille et robustes qui gèrent des projets de routage intensifs. En outre, ils nécessitent plus d’espace au sol que le routeur amateur ou le routeur de bureau. De plus, les routeurs industriels sont essentiels dans le travail du bois, la fabrication métallique, l'aérospatiale, l'automobile et la marine pour un usinage rapide et précis de diverses pièces.
Routeur de bureau
Les routeurs de bureau sont des machines CNC efficaces et puissantes capables de déplacer trois axes ou plus. Mais ils sont petits et conçus pour gagner de l’espace et être faciles à utiliser. Ces routeurs ne peuvent pas gérer un routage industriel lourd en raison de limitations de capacités. Cependant, un routeur CNC de bureau est idéal pour les petites entreprises, les ateliers à domicile et les amateurs de routeurs DIY.
Routeurs CNC multi-axes
Pour les usinages complexes, il existe des routeurs avec différentes capacités d'axe. Ces machines ont des capacités de mouvement sur 3, 4 ou 5 axes, voire plus de 5 dans certains cas. À mesure que le nombre de mouvements d’axe augmente, les machines peuvent créer des pièces plus complexes et plus précises. Néanmoins, le choix dépend de la complexité, des tolérances et du matériau de la pièce à usiner.
Avantages et limites du routage CNC
Le premier avantage significatif du routage CNC est l’usinage rapide et précis des matériaux tendres. Discutons des avantages et des limites simples.
Les Avantages
- Il peut atteindre une précision d'environ ± 0.0025 mm et est bien en avance sur les routeurs portables traditionnels.
- La grande taille du lit de toupie permet l’usinage de grandes tôles ou pièces.
- Les outils avancés tels que les routeurs ATC permettent le changement automatique des bits du routeur CNC pendant le fonctionnement, réduisant ainsi le temps de cycle.
- Le routage offre une excellente répétabilité. Il peut créer des formes complexes identiques de manière cohérente.
- Il est rentable et peut créer des formes complexes à partir de matériaux CNC compatibles.
Limites
- La machine de routeur CNC présente également certaines limites. Il ne peut pas usiner des matériaux durs comme l’acier et le titane.
- La taille du banc CNC limite la taille de la pièce à usiner et le changement de conception demande trop de temps.
- La machine à toupie peut être bruyante en raison de son système de vide.
Matériaux pour le processus de routage CNC
Étant donné que le routage est un processus d'usinage privilégié pour les matériaux souples, vous pourriez penser qu'il est compatible avec moins de Matériel d'usinage CNC choix. Au contraire, la toupie peut usiner divers plastiques, bois et certains composites et métaux. Il ne convient que pour les métaux et alliages à haute dureté.
Voici les matériaux pour le processus de routage.
- Bois (doux, durs et plis)
- Acrylic
- Polyéthylène haute densité (HDPE)
- Polycarbonate
- Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)
- Chlorure de polyvinyle (PVC)
- Aluminium et ses alliages (2024, 6061, 6062, 7075, etc.)
- Laiton
- Copper
- Acier
- Fibre de verre
Applications des pièces de routeur CNC
Les capacités d'usinage avancées et la gamme diversifiée de matériaux rendent le processus de routage CNC applicable dans de nombreux secteurs, tels que les scieries à bois CNC, le façonnage et la gravure des métaux, la signalisation, la fabrication de moules, etc.
Elle fabrique des meubles complexes et de la menuiserie sur mesure dans le domaine du travail du bois, de la signalisation 3D et des plaques gravées pour les entreprises et les événements. Par la suite, les instruments de musique utilisent des pièces de routeur CNC, telles que des corps de guitare et des fûts de batterie. Dans l’automobile et l’aérospatiale, il s’agit d’une méthode populaire pour le prototypage rapide de plusieurs composants.
De plus, les pièces de routeur sont également utiles dans la fabrication de moules, de modèles architecturaux, de circuits imprimés, d'applications marines, de gabarits et de fixations, de boîtiers électroniques, etc.
Routage CNC vs fraisage : quelles sont les différences ?
| Critères | Routage CNC | Fraisage CNC |
| Working : un espace de travail commun | Une broche se déplace le long des axes X, Y et Z avec une fraise rotative qui enlève le matériau. | La broche se déplace le long de plusieurs axes (3 ou plus) avec un outil de coupe doté d'une force de coupe élevée pour l'enlèvement de matériaux. |
| Rigidité | Les machines à défoncer sont moins rigides que les fraiseuses. | Le châssis et la structure robustes des fraiseuses CNC les rendent très rigides. |
| Speed | La machine de routage CNC fonctionne à grande vitesse. | Vitesses de coupe faibles à modérées |
| Capacités matérielles | Bois, plastiques, mousse et certains métaux mous et composites. | Presque tous les matériaux CNC, du plastique aux métaux durs et alliages. |
| Force de coupe | Forces de coupe faibles à moyennes | Forces de coupe élevées |
| La précision | Excellente précision dans l'usinage spécifique au matériau avec une tolérance aussi faible que ± 0.0025 mm. | Plus qu'un simple routage, des tolérances serrées pour des conceptions complexes et détaillées. |
| Complexité | Plus adapté à l'usinage à grande échelle qu'à la complexité. | Milling gère des projets complexes et détaillés. |
| Options d'outillage | Embouts droits, embouts affleurants, embouts arrondis, rainures en V, etc. | Diverses options de machines-outils telles que le routage, les fraises en bout, les fraises à surfacer, les forets, les outils de chanfreinage, les fraises à bout sphérique, etc. |
| Prix | Très rentable | Cher que le routage |
Comparaison du routeur et de la broche : ce que vous devez savoir
Le routeur et la broche ont tous deux un objectif similaire. Cependant, ils présentent des différences en termes de performances et d’applications. La broche fonctionne à un couple élevé et à une vitesse de coupe faible. A l’inverse, le fraisage implique un faible couple et une vitesse de coupe très élevée. Ensuite, le faux-rond d'une broche est de 0.0002 pouces ou moins, alors qu'il varie de 0.0010 à 0.0015 pouces pour un routeur. Matériau.
Le routeur est applicable à la création de meubles, de gravures, d'art, de pièces en plastique et en métal mou, ainsi que de prototypes. D’un autre côté, la broche à grande vitesse constitue un meilleur choix pour les applications industrielles lourdes. Ainsi, choisir entre une toupie et une broche nécessite de prendre en compte certains critères de sélection. Ces critères sont la matière de la pièce, la précision, la complexité, le coût, le volume opérationnel, etc.
Comment démarrer le routage CNC ?
Le démarrage du routage CNC implique l'exécution minutieuse de plusieurs étapes. Avant de commencer, vous devez disposer d'un modèle 3D de la pièce prévue dans un format compatible, tel que STEP, STL et DXF. Ensuite, voici les étapes chronologiquement :
- Activez le contrôleur CNC, la télécommande, le lit/table et le dépoussiéreur.
- Choisissez la mèche de routeur CNC appropriée et fixez-la à une pince ou un mandrin.
- Placez la pièce sur la table en ajustant les zones de vide.
- Positionnez le bit sur la position initiale et faites les coordonnées 0, 0, 0.
- Insérez le fichier CAD/CAM dans le contrôleur et exécutez le programme.
- Surveillez le processus en continu jusqu’à la fin.
Puis-je utiliser n'importe quelle mèche de routeur pour les machines de routeur CNC ?
Non! Vous ne pouvez pas utiliser de fraises pour les routeurs CNC. Le bit à utiliser dépend du routage vers la machine. Chaque type de fraise CNC a une compatibilité matérielle et des capacités d'usinage spécifiques. Par exemple, vous pouvez utiliser des embouts en V pour une gravure détaillée sur bois, mais les embouts droits ne peuvent pas y parvenir.
Par conséquent, vous devez choisir la bonne mèche en fonction du matériau de travail et des résultats souhaités. Sinon, cela affecte la tolérance, la vitesse et l’état de surface. Parfois, un mauvais outillage peut également endommager la pièce et l’outil lui-même. Ici, il est préférable de demander conseil à un expert pour choisir la bonne mèche de toupie pour un projet particulier.
Conclusion
Le travail du routeur CNC convertit les conceptions en pièces physiques avec des spécifications exactes. Il offre précision et rentabilité dans l’usinage de tout matériau approprié. Cependant, le choix des bons outils et paramètres, l'utilisation d'équipements avancés et les compétences des opérateurs déterminent le résultat final.
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