Débarrassons-nous dans un premier temps des acronymes nébuleux. Nous y verrons un peu plus clair ensuite.
CNC est un terme anglais qui signifie “Computer Numerical Control”, soit une machine contrôlée numériquement par ordinateur.
Il s’agit de machines-outils très utilisées dans diverses industries où elles servent à réaliser des prototypes, découper et tailler des pièces en divers formes et formats, le tout dans des temps records. On peut également trouver des versions miniaturisées de ces machines pour les particuliers qui souhaitent réaliser des travaux de bricolage assez poussés.
Ces machines-outils, également connues sous l’acronyme français MOCN (pour machine-outil à commande numérique) sont apparues vers la fin des années 40 en Europe. Elle remplacent dès lors les plans à main levée car ces machines sont commandées par un logiciel de « fabrication assistée par ordinateur » (FAO) ou CAO (conception assistée par ordinateur).
La technologie employée à l’époque, la bande perforée, a disparu depuis bien longtemps. Quelques décennies après leur apparition, les CNC passent à l’ère de l’analogique, et dans les années 90, au numérique.
On retient: Une machine CNC dépend essentiellement des instructions numériques qui lui sont transmises par le logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO).
L’évolution des CNC
Avec les progrès technologiques en matière de machine-outil, et notamment la multiplication des logiciels de FAO, les travaux de découpe se font plus précis, tout autant que le choix des matières disponibles pour les travaux de traçage et de découpe.
Aujourd’hui, une CNC peut accueillir à peu près tous les matériaux: l’acier, l’aluminium, et le cuivre, par exemple, pour les métaux. Le bois, la mousse, la fibre de verre et les plastiques pour les matériaux naturels et synthétiques. Cette liste n’est pas exhaustive.
Les process de fabrication
Le logiciel de la CNC définit en amont un parcours de découpe, que la machine se charge ensuite de réaliser. Pour ce faire, la machine et le logiciel partagent un langage de programmation commun. Les parcours sont paramétrés en amont par le logiciel qui génère un fichier que la CNC saura lire et interpréter.
Une CNC peut ainsi réaliser des opérations relativement simples comme le tournage et le fraisage, mais également des travaux de plus grande ampleur comme la découpe au jet d’eau de blocs de marbre par exemple. Chaque machine comprend un ou plusieurs outils qui se déplacent le long d’axes.
Ces axes sont en général au nombre de trois: X, Y et Z, sachant que les CNC de base (pour les amateurs) ne proposent souvent que les axes X et Y. Les CNC sophistiquées se déplacent latéralement dans les axes X,Y et Z avec des rotations multiples sur plusieurs axes.
Les premiers, les axes X et Y correspondent à la surface de travail d’origine, et l’axe Z correspond au déplacement en hauteur (vertical).
L’objectif d’un CNC
Comme nous l’avons vu plus haut, une CNC récupère les données numérisées au biais d’un programme informatique qui permet de mesurer, contrôler, d’orienter, d’automatiser et de surveiller les mouvements de la machine à chaque instant. La machine peut être, par exemple, une fraiseuse, une tour, une perceuse sur colonne, une rectifieuse, une scie circulaire, une machine à jet d’eau.. et la liste est longue.
En raison du fait qu’elle est capable de travailler sans interruption, elle permet d’accélérer les rythmes de production dans l’industrie. Les machines à commande numérique remplacent donc l’usinage manuel ce qui réduit de manière drastique les marges d’erreur dans la fabrication.
Sur les machines industrielles, il existe généralement un système très sophistiqué qui surveille et ajuste en permanence la vitesse et la position de la machine par rapport au plan désiré.
On retient: les CNC améliorent la productivité et la fiabilité des travaux de découpe en automatisant des processus très techniques et gourmands en main-d’œuvre.
Pour les particuliers / amateurs
Il va sans dire que les machines industrielles (dont certaines font parfois plusieurs dizaines de mètres de long) coûtent des millions d’euros et ne sont pas à la portée des bricoleurs amateurs. Toutefois, certains fabricants offrent depuis quelques années des machines à commande numérique à la portée des budgets des bricoleurs confirmés et des petites entreprises. Ces machines fonctionnent un peu comme une imprimante.
Il existe ainsi désormais de nombreuses machines à commande numérique de bureau, créés spécifiquement pour les amateurs. En général, il s’agit de machines nettement plus légères, moins rigides, moins précises, plus lentes mais aussi et surtout moins coûteuses que leurs homologues industrielles. Elles sont toutefois très utiles dans le cadre de l’usinage d’objets dans des matériaux assez “mous” comme le plastique ou la mousse.
Les différents types de CNC pour particuliers
On note plusieurs types de CNC pour les bricoleurs confirmés:
- La perceuse sur colonne : elle comprend un foret pour réaliser des trous ultra fins, ou au contraire, très larges, le tout de manière très précise. Le diamètre des forêts est compris en général entre 2mm à 100mm.
- Les tours : il s’agit de l’usinage de pièces qui nécessitent d’être travaillées en utilisant le phénomène de rotation pour un travail uniforme et de forme cylindrique ou conique. On maintient la matière ou l’objet dans un mandrin en général (ou une pince). Un outil coupant, de concert avec la rotation de la machine, permet d’obtenir la forme désirée. Les CNC permettent d’automatiser ces tâches et de réaliser des formes très complexes.
- La fraiseuse: c’est la machine à commande numérique par excellence. C’est probablement le type de CNC le plus courant sur le marché. Elle utilise une “fraise” ou d’autres outils de coupe rotatifs pour retirer de la matière de l’objet. Elle peut être également équipée d’un foret ou d’un taraud pour des opérations diverses (rainurage, taraudage etc).
- La rectifieuse: comme on peut s’en douter, c’est une machine qui sert à faire de la rectification de surfaces qui ne sont pas parfaitement planes. Elle utilise pour ce faire une meule afin de retirer avec précision la matière nécessaire pour obtenir une surface parfaitement lisse et plane.
- La scie à ruban : elle peut être fixe ou portative. La hauteur de coupe autorisée est supérieure à la scie circulaire car la bande en acier fermée sur elle-même est plus haute que la lame de cette dernière. On l’utilise pour réaliser des découpes et des chantournages sur du métal, du bois (le plus courant), ou encore des matériaux composites.
- La scie circulaire: elle permet de réaliser des coupes spécifiques au biais de plusieurs types de lames de diamètres différents. Le nombre de dents par lame peut également varier en fonction de la matière à découper.
