La machine à commande numérique est la révolution des machines-outils ainsi que d’autres machines de chaudronnerie ou de soudage. Elle a été mise en place juste après la Deuxième Guerre mondiale pour avancer dans les secteurs industriels. Si au départ, elle a été programmée pour résoudre la production. Avec le temps, tout le monde s’est rendu compte qu’elle apporte une multitude de profits sur plusieurs plans. Quels sont alors l’utilisation et le fonctionnement de la machine à commande numérique ?
La programmation de la machine à commande numérique
La machine à commande numérique, appelée également cnc machine tirée du terme anglophone Computer Numerical Control est une machine à outils mécaniques qui est commandée par un ordinateur. Auparavant, la machine à outils conventionnelle est commandée par un machiniste dont il règle la position des broches, choisit et ajuste les outils, définit mécaniquement les positions et les angles d’attaques, nettoie et enlève les copeaux suivant les instructions des dessins techniques qui lui ont été fournis.
Avec la machine à commande numérique, l’intervention humaine n’est plus requise pour faire toutes ses tâches. Le logiciel de lecture de dessin et de commande ordonne les opérations à faire à la machine via une programmation. Le logiciel de dessin le plus populaire est le CATIA, qui est utilisé pour faire la CAO ou Conception Assistée sur Ordinateur. Une fois le dessin technique bien définie, avec les cotes et les tolérances d’ajustements géométriques, un logiciel de FAO ou Fabrication Assistée par Ordinateur prend la relève et définit les opérations d’usinage, qui sera la base de la programmation de la machine. Ce programme d’usinage se fait par l’origine programme ou OP. Il ordonne les mouvements des composants de la machine. Cette dernière sera automatisée par la suite, effectuant seule les opérations.
Le principe d’une machine à commande numérique
La machine à commande numérique fonctionne alors grâce à des programmes prédéfinis via des logiciels. La programmation contient les instructions d’usinages à chaque tâche à effectuer. Elle ordonne la machine sur les positions, les angles d’attaque et les courses à faire à chaque opération à effectuer. Chaque trajectoire est alors prédéfinie dans le programme. Elle instruit également sur les changements d’outils et le nettoyage des résidus. Ce système se trouve dans un champ bien sécurisé et qui ne nécessite pas l’intervention humaine.
Les déplacements sont réalisés sur la base d’un repère orthonormé de la machine. Et cet axe se positionne comme celle de la broche de la machine. Le sens de l’outil pour l’attaque de la pièce est défini par la règle du trièdre direct, le sens positif éloigne l’outil de la pièce, le sens négatif fait le contraire.
Les machines à commande numérique les plus fréquentes
Les commandes numériques sont surtout utilisées dans les machines-outils à commande numérique comme les fraiseuses, les tours, les rectifications et l’électroérosion. Les méthodes de travail sont différentes à chaque type de machine, mais le principe de la programmation est le même. Ces machines à commandes numériques ont perfectionné les méthodes des machines conventionnelles et ont amélioré par la suite la précision et l’état de surface des résultats.
Pour le cas d’un fraisage à commande numérique, il se différencie des machines conventionnelles par la trajectoire des opérations. Quant au tournage à commande numérique, la vitesse de rotation n’est plus définie par le matériau de la pièce à usiner et le type d’outils, mais elle peut être évolutive et l’état de surface affiche moins de rugosité que ceux de la tour conventionnelle.
Les avantages des machines à commande numérique
La machine a commande numerique présente plusieurs avantages sous plusieurs dimensions depuis son apparition. Son principal atout est sa vitesse. La performance d’une machine à commande numérique au niveau de l’usinage, de changement d’outils permet en aval une productivité qui n’a jamais été inégalée par les moyens humains. De plus, les résultats ne montrent qu'une infinité marge d’erreur.
La machine à commande numérique est aussi un système automatisé. Une fois que la programmation est mise en route, elle peut effectuer autant de fois les mêmes opérations de façon extrêmement précise sans une supervision particulière. La qualité des résultats reste constante. Elle est aussi polyvalente et remplace deux ou trois machines-outils en même temps. Les positions des broches ne sont plus limitées par les mêmes contraintes des machines conventionnelles donc plusieurs configurations sont alors permises qui par la suite améliorent nettement les résultats voulus.
La machine à commande numérique est une grande révolution dans plusieurs domaines d’application. Elle permet de résoudre certains problèmes de machines conventionnelles et améliore la précision et l’état de surface des pièces résultantes. Elle a permis alors une grande évolution dans le milieu de la mécanique, de la chaudronnerie, de l’aéronautique, de la construction navale et de l’aérospatiale. Auparavant, certains paramètres ont été tolérés parce qu’on n’arrivait pas à mieux faire avec des méthodes conventionnelles, aujourd’hui la précision est presque atteinte grâce à la commande numérique.