Centre de fraisage vertical : principes de base, utilisations et comparaison

Centre de fraisage vertical

Le centre d'usinage vertical est l'un des types de centres d'usinage les plus courants. Il s'agit d'une catégorie de machines performantes et polyvalentes au cœur de l'industrie manufacturière moderne. Ce centre d'usinage se distingue par son orientation verticale de la broche, capable d'usiner et de façonner une large gamme de matériaux de types et de tailles. 

Généralement de conception 3 ou 5 axes, les centres de fraisage verticaux sont équipés de plusieurs fonctionnalités pratiques, notamment vitesse de broche Rotation, système d'arrosage intégré, changeur d'outils automatique et matériaux de construction robustes et fiables. Ces caractéristiques, parmi d'autres, rendent cette machine idéale pour de nombreuses installations de fabrication exigeant des pièces usinées de haute qualité et des délais de production courts. 

Centres d'usinage CNC de ProléanTech Fournir des pièces précises et exactes aux industries. Les secteurs de l'automobile, de l'aéronautique, de l'électronique et du médical dépendent fortement de cette technologie pour leurs pièces et composants. 

Choisir des centres d'usinage verticaux pour vos pièces usinées est donc une excellente idée, compte tenu de leur dynamisme et de leur fiabilité éprouvée. Dans cet article, nous approfondissons les principes de base de ces machines, en mettant en avant leurs applications, leurs types et leurs capacités. 

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Qu'est-ce qu'un centre de fraisage vertical ?

Un centre de fraisage vertical (VMC) est un type de fraiseuse CNC avec une orientation de broche verticale. 

Diverses caractéristiques permettent au VMC d'exécuter de nombreuses fonctions, les plus notables étant la table rotative, la technologie CNC et les changeurs d'outils automatiques (ATC). 

Intégré à une table rotative, le VMC est un véritable concentré de performance. L'efficacité, la polyvalence et la précision du processus d'usinage sont exceptionnelles. Ce type de table permet au centre d'usinage de réaliser des fraisages multifaces complexes en une seule opération. 

La VMC se distingue également par la technologie CNC, qui optimise considérablement la manipulation des outils de coupe sur plusieurs axes. Elle permet de réaliser des trous, des rainures, des formes et bien d'autres éléments 3D. 

L'ATC est bien sûr l'un des piliers des centres de fraisage verticaux. Il permet à la machine de changer rapidement et efficacement les outils de coupe, réduisant ainsi le temps de cycle et améliorant l'efficacité de la fabrication.  

Quelle est la fonction du centre d'usinage vertical ?

Bien que le fraisage soit la fonction principale, cette machine est conçue pour exécuter plusieurs autres fonctions, notamment sous Services d'usinage CNC;

• Forage Horizontaux 
• Tapotement 
• Forage
• Gravure 
• Quelques tournants 
• Taillage d'engrenages limité 

Un processus d'usinage sur un centre de fraisage vertical

Le principe de fonctionnement d'un centre de fraisage vertical

Le centre de fraisage vertical fonctionne selon un principe simple : l'outil de coupe, maintenu par la broche, engage la pièce sur la table. Les principales étapes sont décrites ci-dessous.

Étape 1 : Configuration de la machine

Avant de commencer l'opération d'usinage sur le VMC, nettoyez la table de tous débris, restes de liquide de refroidissement, saleté, etc. Fixez la pièce sur la table de travail et effectuez les réglages nécessaires. 

Étape 2 : Programmation CNC 

Le fonctionnement du centre de fraisage vertical, s'il est commandé par CNC, nécessite le chargement des codes via le panneau de commande. C'est donc à cette étape que Codes G et codes M pour l'opération sont ajoutés. 

Codes d'usinage

Il existe de nombreux codes pour le fraisage vertical, notamment des instructions de sélection de plan, de positionnement de point et de vitesse élevée. forage de trous profondsNe vous inquiétez pas à ce sujet, les machinistes/programmeurs expérimentés n’ont aucun problème à créer un programme. 

De plus, les VMC modernes disposent de fonctionnalités de programmation conversationnelle, de sorte que l'opérateur n'a pas besoin de saisir de code. 

Étape 3 : Sélection des outils 

Étant donné que de nombreuses opérations peuvent être réalisées sur un centre d'usinage vertical, le choix de l'outil est crucial. Les fraises comprennent généralement des fraises en bout, des fraises à surfacer, des fraises à brames et des fraises d'ébauche. 

Tenez compte de ces types d'outils et des autres disponibles pour votre VMC et choisissez celui qui convient le mieux. Outre le matériau, d'autres éléments importants sont le diamètre, le revêtement et l'angle d'hélice. 

Étape 4 : Réglage des paramètres de coupe

Pour obtenir la précision de coupe souhaitée sur le VMC, il est essentiel d'ajuster tous les paramètres de coupe pertinents : vitesse d'avance, vitesse de coupe, angles, etc. 

Dans l’ensemble, ces ajustements doivent être basés sur le type d’outil de coupe, les exigences de finition de surface, le matériau de la pièce et les systèmes de surveillance de la machine, entre autres. 

Étape 5 : Processus de fraisage

À ce stade, le VMC exécute les instructions d'usinage en suivant le programme dans les moindres détails. La table supportant la pièce se déplace de gauche à droite le long de l'axe X, vu du poste de travail. Le mouvement d'avant en arrière de la table est assuré par l'axe Y. 

La combinaison de ces mouvements de table, des paramètres de coupe tels que la vitesse d'avance et la profondeur de coupe donne la pièce finale envisagée – dimensions et forme. 

Étape 6 : Contrôle de la qualité 

Après le fraisage vertical, la pièce usinée est soumise à des contrôles qualité afin de garantir sa conformité aux exigences de conception et aux normes. Si le processus d'inspection l'exige, la pièce peut être ajustée ou entièrement refaite. 

Pièces d'un centre de fraisage vertical

Le principe de fonctionnement du centre d'usinage vertical décrit ci-dessus mentionne quelques composants qui, associés à d'autres, assurent les opérations d'usinage. Examinons plus en détail les composants spécifiques du centre d'usinage vertical, notamment la broche, la table de travail et le changeur d'outils automatique (ATC). 

Un centre de fraisage vertical

La table de travail

Il s'agit d'une table fixe qui maintient la pièce pendant son usinage. Les tables de travail des VMC modernes sont dotées de fonctions d'automatisation permettant des mouvements transversaux et linéaires. 

Les tables tournantes

En complément de la table de travail standard, le centre d'usinage vertical peut également être équipé de tables rotatives. Ces options augmentent considérablement les capacités de la machine, permettant l'usinage multifaces et multiaxes complexes. 

Table rotative/inclinable

Système de refroidissement 

Ce système comprend le système d'alimentation en fluide de coupe de la machine. Il est essentiel non seulement pour refroidir la pièce et l'outil de coupe, mais aussi pour améliorer l'évacuation des copeaux. 

Mécanisme de fonctionnement de porte automatique

Le mécanisme de porte automatique est l'un des dispositifs de sécurité du centre d'usinage vertical. Il favorise également l'automatisation de l'ensemble de la machine et améliore l'efficacité de la fabrication grâce à des cycles automatisés plus rapides. Il fonctionne grâce à une combinaison de commandes programmées et d'actionneurs. 

Système de changement automatique de palettes (APC)

Une palette est un composant interchangeable et mobile de la fraiseuse verticale, utilisé pour déplacer les pièces finies ou brutes lors du chargement et du déchargement. Les meilleures fraiseuses verticales sont équipées de systèmes de changement de palettes automatisés pour réduire au maximum les temps d'arrêt. 

La section de la broche

La zone broche du VMC comprend, entre autres, la broche elle-même, les verrous électriques et les moteurs. Sa fonction principale est de maintenir les outils de coupe et de les faire tourner à la vitesse requise. 

Le système moteur de la broche peut être connecté directement ou indirectement à la broche, selon la conception du VMC. 

Le changeur d'outils automatique (ATC)

Le changeur d'outils automatique est un système qui supprime le changement manuel d'outils, augmentant ainsi la productivité d'usinage. Ce mécanisme est disponible en version à chaîne ou à tambour. 

Un changeur d'outils automatique

La conception de l'ATC à chaîne comprend une chaîne, des pignons et un mécanisme de verrouillage. La conception du tambour se caractérise par un magasin d'outils de type tambour. Ce type de tambour peut contenir moins d'outils, mais son changement est relativement plus rapide. 

Applications et utilisations des centres de fraisage verticaux

Grâce à la présentation des principaux composants du VMC, il est facile de comprendre l'application à grande échelle de ces machines. Ces machines d'usinage exceptionnelles sont présentes dans l'outillage de précision, l'automobile, l'aérospatiale et bien d'autres industries. 

Ces applications réaffirment la pertinence du VMC dans la fabrication de composants critiques liés au prototypage rapide, à l'usinage complexe des métaux et à la production à grande échelle. De nombreux fournisseurs et utilisateurs finaux découvrez l'usinage CNC et ses avantages en relation avec les VMC et choisir de les utiliser pour les applications suivantes »

• Outillage de précision 

L'outillage de précision est synonyme de perçage de contours et de cavités, comme c'est le cas pour l'outillage rapide, la fabrication de moules et de matrices. Ces procédés utilisent largement les VMC pour le fraisage de précision qui contribue à la fabrication des produits requis. 

• Industrie automobile 

Les fraiseuses verticales sont privilégiées pour les pièces courbes aux formes inhabituelles destinées à l'industrie automobile. Qu'il s'agisse d'acier, d'aluminium ou de tout autre matériau, cette technologie permet de produire des pièces automobiles telles que des collecteurs d'admission, des pièces de suspension et des supports moteur. 

Pièces de suspension automobile usinées CNC 

• Industrie aérospaciale

La polyvalence, la rentabilité et la précision des VMC sont essentielles pour l'industrie aéronautique, où les pièces complexes sont omniprésentes. Les fabricants privilégient cette technologie d'usinage pour les différentes tailles et conceptions de châssis d'avion et de pièces de moteur. 

• Équipement médical 

L'industrie moderne des équipements médicaux est synonyme de précision et de qualité. Rien de tel pour garantir cette exigence que d'utiliser une technologie polyvalente, précise et fiable : le VMC. 

Cette méthode est largement utilisée pour produire des implants, des dispositifs chirurgicaux, des prothèses et de nombreux autres dispositifs médicaux, en utilisant des matériaux tels que l’acier inoxydable et le titane. 

Pièces médicales

Quelle est la différence entre CNC et VMC ?

Certaines personnes, notamment celles qui recherchent des services VMC pour la première fois, peuvent facilement confondre les deux terminologies. Bien que CNC et VMC soient courants dans le monde de l'usinage, ils désignent des concepts totalement différents.

CNC (commande numérique par ordinateur), un concept fondamental de l'usinage pour l'automatisation des machines. De nombreux types de machines sont compatibles avec la CNC, notamment le VMC (centre d'usinage vertical). 

Quel est le meilleur, VMC ou HMC ?

Après avoir abordé quelques aspects du centre de fraisage vertical et les différences entre VMC et HMC, il est utile de comparer la machine à la version horizontale. Les différences résident dans les configurations, les capacités, l'efficacité d'usinage et quelques autres aspects. 

Cette comparaison est importante car les modèles répondent à des besoins de fabrication différents. Le tableau comparatif ci-dessous donne un aperçu plus précis de chaque modèle :

Comme le montre le tableau sur le centre de fraisage vertical par rapport au centre de fraisage horizontal, les deux conceptions de machines diffèrent sur de nombreux éléments, notamment l'orientation de la broche, les besoins en espace, les volumes de production et la complexité des pièces usinées. 

Un centre de fraisage horizontal

Pour en savoir plus: CNC 3 axes vs 5 axes

Quels sont les avantages et les inconvénients d’un centre d’usinage vertical ?

Un centre d'usinage vertical est facile à installer et offre une précision d'usinage supérieure, ce qui explique l'engouement des petites et moyennes entreprises pour cette technologie. Il est généralement plus abordable que le centre d'usinage horizontal, bien que le HMC soit plus adapté aux pièces plus lourdes et plus volumineuses. 

Voici les avantages du VMC en résumé ;

• Plus facile d'accès lors de la configuration et de l'usinage
• Conception plus compacte
• Plus abordable 
• Plus précis sur les pièces plus petites

Les inconvénients du VMC sont :

• Moins adapté aux pièces plus grandes
• Mauvaise gestion des puces 
• Moins de puissance de broche

Sélection du meilleur centre de fraisage vertical

Après avoir comparé le centre de fraisage vertical au centre de fraisage horizontal, vous pouvez maintenant examiner les facteurs Services d'usinage CNC en Chine Les fournisseurs prennent en compte les critères de sélection de la machine idéale. Ils se concentrent sur le type de matière première, le volume de production, la complexité des pièces et les exigences de tolérance.

Matière première 

Les paramètres d'usinage CNC étant spécifiques à chaque matériau, il est nécessaire de tenir compte des différences de configuration. La capacité d'une machine CNC doit être prise en compte en fonction de la configuration. usinabilité du matériau à usiner.

Par exemple, les efforts de coupe et les vitesses de broche pour l'aluminium sont sensiblement différents de ceux de l'acier trempé. Des vitesses plus lentes sont nécessaires pour l'acier trempé, mais les pièces en aluminium peuvent bénéficier de vitesses plus rapides. vitesses de coupe. 

Fraisage d'une pièce en aluminium

Volume de production 

Le volume de production du VMC détermine le type ou le modèle exact de VMC à utiliser pour chaque opération. Par exemple, si des centaines de blocs moteurs doivent être usinés, la configuration idéale est un VMC spécifique équipé de portes et d'un changement d'outils automatisés, ce qui minimise les interventions manuelles et améliore l'efficacité.

Un grand centre de fraisage vertical

Pour moins de pièces, un équipement plus flexible pour usinage CNC en petites séries peut facilement faire le travail, même si le montage et le changement d'outils nécessitent une touche humaine. 

Complexité de la pièce 

Lors de l'usinage de pièces très complexes, le choix d'un VMC est primordial. Au lieu du classique Machine 3 axes, la version 5 axes plus avancée est préférable car elle peut facilement couper des contours, des contre-dépouilles, des poches, etc.

Ce serait le cas lors de l’usinage d’un carter de moteur de moto, ce qui nécessite beaucoup d’usinage multi-faces. 

Exigences de tolérance 

Les niveaux pour étalonnage des outilsLa robustesse et la stabilité peuvent varier d'un centre d'usinage vertical à l'autre. Par conséquent, les performances en termes de tolérances ne sont pas les mêmes pour toutes les machines. 

Lorsque des exigences précises sont une priorité absolue, par exemple pour les supports aérospatiaux, le choix du VMC est important. 

Lisez aussi : et Usinage CNC de thermoplastiques

Quelles sont les règles de sécurité pour les fraiseuses verticales ?

Les fraiseuses verticales sont des machines fiables et puissantes, mais travailler à proximité d'elles nécessite le strict respect des règles de sécurité suivantes :

• Portez toujours un équipement de protection individuelle (EPI)
• Utilisez des étaux de qualité et corrects pour fixer les outils et les pièces
• Configurations et rotations de contre-vérification
• Être familier avec les procédures d'urgence
• Maintenance des performances selon les procédures de verrouillage/étiquetage 
• Surveillez toujours le VMC pendant le processus d'usinage

Opérations du centre de fraisage chez Boda

Chez Boda, les centres d'usinage CNC bénéficient des dernières technologies et de capacités d'usinage supérieures. Notre gamme de machines permet d'usiner CNC une large gamme de pièces de précision pour différents secteurs. 

Fonctionnant avec les systèmes de contrôle les plus récents et avec une rigidité inégalée, ces machines offrent des performances fiables et précises, ce qui se traduit par des pièces rentables. 

Contactez-nous aujourd'hui pour en savoir plus sur les capacités de nos centres de fraisage verticaux et sur la manière dont ils conviennent à votre entreprise.