Usinage CNC de l'aluminium : le guide ultime

L'usinage CNC de l'aluminium est une technique de fabrication courante dans les industries modernes de fabrication de pièces métalliques.

Pour réussir un usinage CNC de l'aluminium, il faut choisir la meilleure nuance de matière, connaître les avantages, choisir une technique adaptée, estimer le coût ou appliquer la bonne finition de surface.

Donc, si vous voulez être un expert en usinage CNC de l'aluminium, lisez ce guide.

Nuances d'usinage CNC en aluminium

Différentes qualités d'aluminium trouvent une utilisation dans les applications industrielles avec des différences fondamentales détaillées dans les propriétés inhérentes. Ils comprennent:

Ressources supplémentaires :

Alliage d'aluminium – Source : Wikipédia

Types de qualités d'aluminium – Source : Metal Super Market

Types d'aluminium – Source : Thomas Net

Avantage d'usinage CNC en aluminium

De nombreux avantages découlent de l'utilisation de pièces usinées CNC en aluminium dans votre projet.

i. Résistance à la corrosion : Les niveaux de résistance à la corrosion des nuances d’aluminium usinées CNC varient selon leur composition. Elle demeure néanmoins une caractéristique standard permettant l’utilisation de pièces usinées CNC dans des environnements corrosifs ou exposés.

ii. Usinabilité : L’aluminium est très facile à usiner grâce à sa ductilité et sa malléabilité. Cela permet une production économique, car elle est très précise et répétable, avec une contrainte réduite sur l’outillage.

iii. Conductivité électrique : Bien qu’inférieure à celle du cuivre, la conductivité de l’aluminium reste acceptable pour le transfert du signal électrique. Par conséquent, ces pièces usinées par commande numérique peuvent être utilisées dans des applications nécessitant une bonne conductivité.

iv. Potentiel de l'anodisation : Après usinage CNC de pièces en aluminium, il est possible d'améliorer leurs propriétés physiques par anodisation. L'anodisation améliore la qualité de surface des pièces usinées, notamment leur épaisseur et leur résistance à l'usure.

v. Recyclabilité : Les pièces en aluminium non utilisées ou les déchets issus de l’usinage CNC peuvent être recyclés et réutilisés. Le recyclage réduit la pollution, le gaspillage d’énergie et même les coûts de production.

vi. Rapport résistance/poids : Le rapport résistance/poids élevé de l'aluminium permet l'usinage CNC de pièces où la résistance et le poids sont importants.

Ressources supplémentaires :

Qu'est-ce que l'usinage CNC ? – Source : Thomas Net

Procédé d'usinage CNC – Source : Université Goodwin

Limites de l'usinage CNC de l'aluminium

Vous pouvez rencontrer certaines difficultés lors de l'usinage CNC de l'aluminium. Certains revers courants incluent :

i. Habilité : Les différentes qualités d'aluminium et de ses alliages constituent un défi lors de l'usinage CNC, affectant des processus tels que le fraisage et la découpe.

ii. Température de fonctionnement : La malléabilité de l’aluminium et son bas point de fusion limitent la température de fonctionnement lors de l’usinage CNC. Par conséquent, les opérations d’usinage CNC générant une forte chaleur peuvent entraîner des déformations.

Avantages Usinage CNC de prototypes d'aluminium

Le prototypage est un processus qui vous permet d'expérimenter ou de tester une conception avant d'entreprendre un cycle de production complet. Son importance est soulignée comme suit :

• L'aluminium est facilement disponible, facile à travailler et recyclable, ce qui entraîne d'énormes économies de coûts.
• Lorsque vous entreprenez l'usinage CNC de prototypes en aluminium, vous pouvez facilement vérifier et mettre en œuvre des conceptions sans subir d'énormes pertes.

Processus d'usinage CNC en aluminium

En ce qui concerne l'usinage CNC de l'aluminium, il existe de nombreuses technologies que vous pouvez adopter en fonction des spécifications de votre pièce. Par exemple, vous pouvez percer des trous, réaliser des filetages ou usiner des pièces cylindriques.

En conséquence, vous devez choisir une technique d'usinage CNC appropriée :

Tournage CNC en aluminium

Lors du tournage CNC de l'aluminium, l'outil de coupe reste fixe pendant la rotation de la pièce afin d'enlever la matière superflue. Le tour CNC est utilisé pour le tournage de l'aluminium, grâce à des instructions fournies par ordinateur qui permettent de donner à la pièce la forme souhaitée.

Vous pouvez envisager ces équipements CNC pour usiner l'aluminium.

       je. Tour CNC vertical

Ici, la broche est fixée verticalement et entreprend l'opération de tournage en déplaçant la pièce de haut en bas. Il est favorable pour les opérations unilatérales et lorsque l'accrochage de la pièce est un problème.

     ii. Tours CNC horizontaux

Au lieu d'une broche comme chez leurs compatriotes verticaux, ces tours CNC implémentent horizontalement plusieurs têtes. Peut entreprendre l'usinage CNC de l'aluminium dans différentes conceptions avec des déchets tombant facilement par gravité.

Avantages du tournage CNC en aluminium

L'utilisation du tournage CNC dans l'aluminium L'usinage CNC vous offre les avantages suivants :

• Rentable: Le tournage CNC de l'aluminium augmente l'efficacité de la production en entreprenant le processus dans des délais plus courts, ce qui le rend rentable.
• Rendement : Le réglage CNC de l'aluminium réduit le gaspillage en effectuant des opérations très précises améliorant l'efficacité du processus.

CNC Fraisage de l'aluminium

Le fraisage CNC des alliages d'aluminium est une opération courante aujourd'hui. Vous utiliserez un outil multipoint pour usiner la pièce d'aluminium stationnaire.

En matière de fraisage CNC, vous pouvez utiliser :

• Fraiseuse CNC verticale
• Fraiseuse CNC horizontale
• Fraiseuse CNC multi-axes

Les fraiseuses multi-axes sont capables de se déplacer sur plusieurs axes permettant des opérations plus rapides et précises sur les pièces en aluminium.

Méthodes de fraisage CNC

Il existe plusieurs approches pour le fraisage CNC de pièces en aluminium, comme suit :

• Fraisage angulaire : Ici, l'axe de rotation de la fraiseuse CNC et la surface de la pièce en aluminium sont séparés selon un angle. Ainsi, produit des conceptions spécifiques telles que des rainures et autres coupes angulaires.
• Surfaçage : L'outil travaille vers le bas contre la pièce en aluminium produisant des conceptions complexes avec l'axe de rotation perpendiculaire à la pièce.
• Fraisage de forme : L'usinage CNC de l'aluminium avec cette méthode de fraisage permet la formation de coupes arrondies en utilisant plusieurs outils.
• Fraisage de profil : Utilise un processus en trois étapes d'ébauche, de finition semi-finale et finale pour produire des pièces en aluminium concaves et convexes.
• Fraisage de surface : Enlève le matériau de la surface de la pièce en aluminium avec la pièce parallèle à l'axe de rotation.

CNC Perçage de l'aluminium

Le perçage CNC de pièces en aluminium nécessite l'utilisation d'outils spéciaux appelés forets pour créer des trous. Ces trous sont essentiels lors de l'assemblage, notamment pour la fixation de boulons, de vis et de rivets.

Types de perceuses CNC

Les types de forets CNC suivants peuvent transformer efficacement les pièces en aluminium pour votre application :

i. Perceuse à plusieurs têtes : Supporte plusieurs têtes de travail capables de contenir plusieurs broches et peut effectuer de nombreuses opérations simultanément.

ii. Micro perceuse à colonne : Possède une grande précision grâce à ses petits mandrins utiles pour réaliser de très petits trous dans des pièces en acier inoxydable.

iii. Perceuse à broches multiples : Comporte une seule tête de travail avec plusieurs broches avec capacité de travail simultanée.

iv. Perceuse à colonne radiale : Utilise une tête de roue capable de différents mouvements pour effectuer plusieurs opérations sur une pièce fixée.

v. Perceuse à tourelle : Comporte une tourelle avec plusieurs têtes de travail permettant de modifier facilement les positions et de changer rapidement l'outillage.

vi. Perceuse à colonne verticale : Ce type de perceuse CNC alimente la pièce à usiner vers un outil et dispose d'une tête de broche avec un entraînement par engrenage.

Découpe CNC d'aluminium

La découpe CNC de l'aluminium consiste à extraire des pièces d'aluminium aux dimensions appropriées à partir de feuilles ou de barres plus grandes, en fonction des besoins de conception. Voici quelques exemples d'équipements de découpe CNC pour l'aluminium que vous pouvez utiliser :

i. Machines laser CNC : Elles utilisent un faisceau laser de haute puissance contrôlé par ordinateur pour découper l’aluminium. Le processus de découpe s’effectue par vaporisation, fusion ou combustion, ce qui permet d’obtenir des découpes de haute précision.

ii. Découpeuses plasma CNC : Ces machines fonctionnent en créant un puissant arc plasma par chauffage extrême de l’air comprimé. L’arc plasma ainsi créé fait fondre l’aluminium tout en évacuant simultanément le métal en fusion, qui est découpé sous contrôle informatique.

iii. Routeur CNC : Utilise une fraise pour usiner des pièces en aluminium et leur donner la forme souhaitée. Il est également utile pour découper des pièces d'aluminium de grande taille, en tenant compte du type de fraise et de la vitesse d'avance.

iv. Découpe à l'eau par commande numérique : Ce procédé consiste à produire des jets d'eau mélangés à des abrasifs sous haute pression à travers de minuscules buses. L'impact du jet à grande vitesse sur la surface en aluminium permet d'effectuer des découpes à froid sans déformation.

5 conseils pour couper l'aluminium avec un routeur CNC

La fraiseuse CNC peut vous aider dans vos projets en découpant facilement l'aluminium à la forme et à la taille souhaitées. Cependant, vous devez tenir compte des conseils suivants pour une découpe correcte :

• Déterminez la vitesse et l'alimentation de votre routeur CNC en utilisant généralement une calculatrice pour assurer une coupe nette.
• Lors de l'utilisation d'un routeur CNC sur de l'aluminium, des régimes élevés sont nécessaires, nécessitant l'utilisation de fraises au carbure.
• Incluez un système de brumisation dans votre configuration pour agir comme lubrifiant pour la fraise et l'aluminium empêchant respectivement l'usure et la déformation.
• Utilisez des passes peu profondes progressives pour atteindre la profondeur de coupe afin d'assurer une élimination facile des copeaux et des résultats finaux de qualité.
• La découpe CNC de l'aluminium avec un routeur CNC fonctionne avec au plus trois flûtes pour éviter l'accumulation de copeaux et donc le blocage. De plus, l'utilisation de goujures réduites va de pair avec une réduction de la vitesse d'avance.

Facteurs influençant la sélection d'outils dans l'usinage CNC de l'aluminium

La sélection d'outils dans l'usinage CNC de l'aluminium est essentielle pour déterminer la qualité de coupe et le succès du processus. Par conséquent, la sélection des outils est un processus important qui prend en compte les facteurs suivants :

Liquide de coupe

Bien que l'aluminium soit tendre, la coupe à sec entraîne la formation de bavures et des bords incohérents, ce qui rend nécessaire l'utilisation de fluides de coupe. Les émulsions d'huile sont des fluides de coupe appropriés car celles qui contiennent des traces de chlore et de soufre laissent des taches sur la surface de l'aluminium.

Avances et vitesses

La vitesse de coupe lors de l'usinage CNC de l'aluminium se réfère aux rotations par minute de l'outil. Les paramètres d'outil de rayon et de matériau influencent la vitesse.

Vous pouvez utiliser des vitesses de coupe élevées sur l'aluminium pour réduire l'accumulation de copeaux et l'accumulation de chaleur, et augmenter la qualité de finition.

L'avance décrit la course de l'outil lors d'un cycle complet. Elle s'applique également à la pièce où elle est tournée et où l'outil est maintenu en position.

Conception d'outils

La configuration de l'outil, par exemple le nombre de cannelures, est essentielle pour fabriquer ou casser un processus d'usinage CNC en aluminium. Par exemple, avoir un faible nombre de flûtes (2-3) lorsque vous travaillez sur de l'aluminium garantit qu'il n'y a pas d'accumulation de copeaux.

Matériel d'outil

L'aluminium est un métal doux et les outils d'usinage nécessitent des arêtes vives non sujettes à l'usure comme le carbure.

Alternativement, il existe des systèmes d'outillage en cobalt. Cependant, c'est pour les situations où il n'y a pas de réactivité avec l'aluminium.

La réactivité avec l'aluminium peut provoquer des altérations de surface surtout à haute température.

Cependant, vous pouvez utiliser du carbure avec une légère teneur en cobalt pour obtenir la ténacité souhaitée sans déformation.

Angle d'hélice

C'est l'angle formé par la ligne imaginaire passant par le centre de l'outil et le plan d'action tangentiel. Un grand angle rendra l'élimination des copeaux plus rapide.

Bien sûr, cela se fera au prix d'une friction croissante. En conséquence, il y aura une augmentation de la température.

La chaleur qui en résulte peut entraîner l'adhésion des copeaux à l'outil par soudage, en particulier lors de l'usinage à grande vitesse. Avoir un petit angle d'hélice permet d'obtenir exactement le contraire.

Conseils lors de l'usinage CNC de l'aluminium

Le rôle de l'usinage CNC de l'aluminium est au cœur de la production de nombreux appareils et équipements quotidiens. Adhérer aux conseils suivants lors de l'usinage CNC de l'aluminium garantit des produits de qualité tout en assurant votre sécurité.

• Appliquez toujours du lubrifiant. La lubrification de votre zone d'action entre l'outil et le matériau en aluminium réduit la friction, ce qui facilite le processus d'usinage CNC. Il garantit également que les bords sont droits et évite les dommages causés par la chaleur.
• Retirez toujours les copeaux formés. Laisser les copeaux s'accumuler autour de votre outil peut entraîner des bris et une déformation de l'aluminium.
• Ne hâtez pas le processus. Utilisez l'avance et la vitesse appropriées en fonction de l'outil, de la nuance d'aluminium et du procédé d'usinage. Vous ne devriez pas non plus utiliser des taux d'alimentation très lents car cela ne ferait qu'émousser l'outil.
• Optez pour des fraises de petits diamètres. Cela est particulièrement vrai lorsque vous essayez d'atteindre une profondeur de coupe profonde car cela rend le processus plus fluide.
• Utilisez l'outil approprié. Par exemple, lorsque vous travaillez sur de l'aluminium, les outils en carbure sont préférables au HSS et au cobalt.

Comment estimer le coût de l'usinage CNC de l'aluminium

Comme tous les autres projets, lors de l'usinage CNC de l'aluminium, vous devez faire une estimation des coûts. Avoir une estimation des coûts vous permet de budgétiser vos besoins et de répondre aux exigences du projet.

Lors de l'estimation du coût de l'usinage CNC de l'aluminium, vous tenez compte des facteurs suivants :

Besoins matériels

Les considérations essentielles en ce qui concerne vos besoins en matériaux sont la qualité et la taille ou la quantité d'aluminium requise. Étant donné que l'usinage CNC de l'aluminium implique des processus soustractifs, la complexité de la conception influencera l'utilisation des matériaux.

Besoins en main-d'œuvre

Bien que de nombreux équipements d'usinage CNC en aluminium soient contrôlés par ordinateur, ils nécessitent toujours une supervision humaine. Vos besoins en main-d'œuvre sont déterminés en tenant compte du nombre d'employés, du niveau de compétence, des heures travaillées et de la formule de rémunération.

Finitions de surface pour les pièces en aluminium des machines CNC

L'application d'une finition de surface à vos pièces usinées CNC en aluminium peut améliorer ses propriétés physiques et sa durabilité. Différentes finitions de surface sont applicables, dont certaines sont décrites ci-dessous.

• Anodisation: L'anodisation peut donner une couche transparente, colorée ou dure par passivation électrique améliorant la résistance à la corrosion et à l'usure.
• Microbillage : Résultats dans une surface de pièce en aluminium usinée CNC uniformément lisse en éliminant les marques d'outils et autres déformations de surface.
• Revêtement de conversion au chromate : L'ajout de ce revêtement sur votre pièce en aluminium usinée CNC maintient la conductivité et améliore la résistance à l'usure et à la corrosion.
• Chromage décoratif : Le chromage sert principalement la valeur esthétique de votre pièce en aluminium usinée CNC tout en améliorant la durabilité de la surface.
• Polissage: Utilise des moyens mécaniques ou chimiques pour que votre pièce en aluminium obtienne une surface lisse et hautement réfléchissante.
• Revêtement en poudre: Ici, vous appliquez de la peinture en poudre sur vos pièces en aluminium usinées CNC avant de les soumettre à la cuisson au four. Le revêtement en poudre améliore la résistance et la durabilité de la surface.

Vous pouvez en apprendre davantage sur les traitements de surface de l'aluminium.

Applications des pièces en aluminium usinées CNC

L'application des pièces usinées CNC en aluminium s'étend à toutes les industries et est utilisée dans presque tous les secteurs. Certaines applications industrielles courantes sont les suivantes :

i. Automobile : Les principales propriétés permettant l'utilisation de pièces en aluminium dans le secteur automobile sont la résistance, la légèreté et la durabilité.

ii. Agroalimentaire/Pharmaceutique : Les pièces en aluminium usinées CNC sont utilisées, notamment pour l'emballage, dans l'agroalimentaire et le pharmaceutique en raison de leur nature flegmatique au contact de substances.

iii. Aérospatiale : L'incroyable résistance par rapport au poids des pièces en aluminium usinées CNC rend leur utilisation très populaire dans les avions.

iv. Sports : De nombreux équipements et accessoires sportifs utilisent des pièces en aluminium usinées CNC en raison de leur durabilité, de leur résistance et de leur légèreté. On peut citer, entre autres, les cadres de vélo, les battes de baseball, les raquettes et les sifflets.

v. Électrique : L'aluminium présentant une conductivité électrique en plus de son excellente résistance à la corrosion, il est présent dans de nombreux composants et appareils électriques.

Conclusion

La polyvalence de l'aluminium et la facilité d'usinage CNC permettent sa large utilisation dans la production de pièces et de composants. L'usinage CNC de l'aluminium vous permet de donner facilement vie à vos conceptions de projet.

Ressources supplémentaires :

Composants de fraisage CNC – Source : HMAKING

Usinage CNC de pièces en aluminium – Source : Protolabs

Pièces de tournage CNC – Source : HMAKING

Usinage CNC de l'aluminium – Source : 3Ds

Pièces de perçage CNC – Source : HMAKING

Avantages de l'usinage CNC de l'aluminium – Source : 3ERP

Usinage CNC de l'aluminium – Source : Xomerty

Aluminium pour usinage CNC – Source : GENSUN