CNC - Travail du bois assisté par ordinateur

Il y a peu de temps, j'écrivais à propos de Alexander Grabovetskiy et comment il sculpte le bois au ciseau comme le faisait son arrière-grand-père, réalisant ainsi de véritables œuvres d'art. Lorsque l'on ne prétend pas réaliser des œuvres uniques, tout ce travail peut être effectué à l'aide de machines capables de réaliser des dessins et des sculptures et de les reproduire à l'identique à tout moment. Il s'agit des CNC, c'est-à-dire des machines à commande numérique telles que nous les connaissons, ou des défonceuses CNC, pour utiliser un terme international.

Le nom CNC signifie "Computer Numerical Control" (commande numérique par ordinateur) et fait référence au fait que les outils de travail du bois sont contrôlés par des commandes numériques provenant d'un ordinateur. L'idée d'envoyer des commandes à une machine remonte à loin, les premiers dispositifs de ce type étant un métier à tisser des années 1720 qui utilisait des cartes de papier perforées pour broder, ou la flûte mécanique, inventée en 1860, qui utilisait un rouleau de papier perforé. La technologie a évolué et, en 1955, les premières machines industrielles à commande numérique ont été vendues. Avec l'avènement et le développement des ordinateurs et des technologies de l'information, les machines CNC ont atteint des performances remarquables.

Toute CNC utilise un programme informatique pour faire fonctionner un système mécanique. L'usinage est réalisé avec une grande précision, reproduit à l'identique, la machine fait le travail mieux qu'un opérateur. En général, l'ordinateur coordonne les mouvements du système mécanique dans les trois directions cartésiennes x, y et z, c'est-à-dire la longueur, la largeur et la hauteur, produisant ainsi une image en 3D. La direction x est responsable du mouvement de va-et-vient de l'outil qui effectue l'usinage, la direction y du mouvement gauche-droite et la direction z du mouvement de haut en bas. En plus de ces directions standard, il existe des machines avec 4 ou même 5 directions de mouvement. En plus des directions de l'outil, il y a aussi le mouvement de rotation dans un ou deux plans. Les machines sont capables de réaliser des travaux très fins et peuvent même reproduire des sculptures.

Les machines à commande numérique sont très diverses, avec des modèles à la fois très performants, très productifs et très efficaces, conçus pour la grande industrie et le secteur de l'automobile. des modèles qui s'intègrent parfaitement dans un atelier. Indépendamment de leur taille ou de leurs performances, ils comportent tous quelques éléments principaux :

• L'ordinateur et le contrôleur de la CNCest en fait le cerveau de la machine qui transmet à l'outil les commandes nécessaires pour effectuer le mouvement. Tout part d'un dessin numérique qui est transformé par un programme en codes transmis à l'outil. L'ordinateur transforme les commandes en signaux numériques et le contrôleur CNC en impulsions qui contrôlent le système mécanique.
• Routeur est l'ensemble contenant l'outil (fraise, foret, couteau, etc.) et le dispositif qui le fait tourner. La vitesse de rotation est réglable. Pour le bois, elle est comprise entre 8000 et 30 000 tours/minute. Les machines à bois peuvent également travailler les métaux non ferreux (aluminium). Pour les objets en fer, des systèmes de refroidissement sont nécessaires car les outils s'échauffent sous l'effet du frottement. Selon le modèle et ses performances, l'ordinateur peut faire varier la vitesse de rotation en fonction du matériau, commander le changement automatique d'outil ou des capteurs d'outils.
• Le système de serrage, qui a pour but de maintenir la pièce en place et de la sécuriser pour l'usinage. Il existe différentes formes ou systèmes de serrage, les plus importants étant ceux à pinces ou à aspiration (vide). Les systèmes modernes utilisent une combinaison des deux.
• Système de guidage linéaire est celui qui déplace la défonceuse sur les 3 axes de mouvement. Le mouvement est réalisé par le moteur qui est le lien entre les parties électroniques et mécaniques.

En fonction de leur taille, de leur capacité de traitement et de leur efficacité, les machines CNC peuvent être divisées en quatre catégories principales :

• Industrie - sont des machines de grande taille et assez coûteuses, conçues pour de longues heures de travail et des conditions d'utilisation difficiles. Elles sont équipées pour être très efficaces, avec une vitesse de traitement élevée, un changement d'outil automatique, un système d'aspiration de la poussière de bois et un système de serrage avancé. Elles peuvent être équipées pour plusieurs types de matériaux. Dans l'industrie du bois, elles peuvent être utilisées pour la production de meubles, de portes ou pour la réalisation de logos, de dessins ou de panneaux spéciaux.

• Classe moyenne (pour les ateliers) - sont plus petites et plus légères. Leur taille peut aller de la petite CNC qui peut être placée sur un bureau à la machine de taille moyenne de 1,5/3 m. Elles peuvent en principe effectuer les mêmes opérations d'usinage que les machines industrielles, mais avec moins de fonctionnalités (pas de système d'aspiration, de capteurs spéciaux sur les outils, etc.) Il existe également des fabricants qui proposent des CNC,centres d'usinage CNC de classe moyenne avec un maximum de facilités. Ils sont des machines adaptées aux petits producteurs d'instruments de musique ou de fabricants d'enseignes et de logos en bois.

• Multiax - sont des machines auxquelles sont ajoutés des axes supplémentaires lors de l'usinage sur les 3 axes cartésiens. Il peut y avoir 4 mouvements rotatifs dans un plan ou 5 mouvements rotatifs dans 2 plans. Elles sont utilisées pour réaliser des sculptures, des plaques ou des trophées.
• Hobby - des machines fabriquées par des passionnés. Ce sont des voitures uniques qui portent l'empreinte du constructeur. Elles sont conçues pour répondre aux besoins de chaque propriétaire et ne peuvent donc pas être classées dans des catégories ou des groupes.

L'utilisation des CNC dans la production présente de nombreux avantages : rapidité de production, flexibilité, reproductibilité, efficacité, augmentation de la qualité, réduction des besoins en main-d'œuvre. Les inconvénients ne sont pas nombreux, mais ils ne sont pas non plus négligeables : investissement élevé, coûts de maintenance plus élevés, compétences plus élevées des opérateurs (programmeurs), coûts de production élevés pour les petites séries. Il suffit de peser les avantages et les inconvénients pour savoir si l'investissement en vaut la peine.

La poussière et les copeaux provenant du bois et des panneaux à base de bois ont toujours été un problème, mais il existe des solutions qui permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Des outils intelligents pour améliorer l'efficacité du dépoussiérage la réduction de la consommation d'énergie.