Usinage CNC dans l'aérospatiale : Comment le processus CNC est-il utilisé dans l'aérospatiale ?

Les pièces ou les composants des avions commerciaux, des jets militaires, des satellites et des missiles doivent tolérer des températures et des pressions d'altitude sévères et variables pour fonctionner efficacement. L'usinage CNC est une technique de production qui garantit la production de pièces critiques, sûres et fiables.

Dans cet article, nous mettons l'accent sur l'usinage CNC aérospatial, y compris ses avantages, les types de matériaux utilisés et les finitions de surface idéales. Nous vous fournirons également des informations sur les différentes applications de l'usinage CNC dans l'aérospatiale. Usinage CNC les pièces aérospatiales.

Qu'est-ce que l'usinage CNC pour l'aérospatiale ?

L'usinage CNC aérospatial est le processus de création et d'entretien de pièces d'aéronefs et d'engins spatiaux à l'aide d'outils et d'équipements assistés par ordinateur. Il s'agit d'un processus de fabrication automatisé qui utilise un logiciel et un code préprogrammé pour déplacer les outils de coupe.

Bien que de nombreux secteurs utilisent la CNC pour créer des composants et des biens, le secteur aérospatial est l'un des plus sensibles car il n'y a pas de place pour l'erreur.

En outre, en raison de la grande cohérence et de la répétabilité du processus, les producteurs peuvent utiliser des machines CNC pour fabriquer un seul composant et un prototype ou des milliers de pièces avec les mêmes résultats.

Avantages de l'usinage CNC pour les pièces aérospatiales

L'usinage CNC pour l'aéronautique est parfaitement adapté à la fabrication de pièces d'avion en raison de ses nombreux avantages. Parmi ces avantages, on peut citer

Grande précision et exactitude des pièces

L'usinage CNC, qui produit des composants d'une précision et d'une cohérence exceptionnelles, est connu pour sa précision. Les machines CNC ont une très faible marge d'erreur et sont précises à quelques micromètres près en raison de l'erreur humaine minimale.

Dans le secteur aérospatial, l'usinage CNC aérospatial assure la fabrication de pièces qui s'adaptent précisément aux pièces d'avion. L'usinage CNC de composants aérospatiaux vous garantit des tolérances serrées, peu de défauts de production et des pièces durables et de haute qualité.

Production de géométries complexes

Des conceptions étendues et des géométries compliquées qui équilibrent la résistance et le poids sont fréquemment utilisées dans les composants aérospatiaux. Ce travail convient parfaitement à l'usinage CNC aérospatial, car il est facile à utiliser pour créer exactement des pièces de grande valeur et très compliquées. En outre, le déplacement des outils de coupe dans de nombreuses directions permet aux machines CNC de découper avec précision des composants complexes tels que les carters de moteur, les aubes de turbine et les profils aérodynamiques.

Efficacité de la production

La productivité de la fabrication dans l'industrie aérospatiale a été considérablement accrue par l'automatisation et la programmabilité de l'usinage CNC. Une fois programmées, les machines CNC peuvent fonctionner en permanence avec une faible intervention humaine. Des opérations multiples peuvent être effectuées simultanément sur diverses surfaces de composants par des machines CNC multi-axes.

La préprogrammation et la reprogrammation de l'usinage CNC aérospatial sont rapides et simples. Cela permet de produire plusieurs pièces ou composants sur la même machine en une seule équipe. Cela permet de réduire les cycles de production et les temps d'arrêt et d'augmenter la productivité globale.

Réduction des coûts de production

Bien qu'elles soient coûteuses, les machines industrielles à commande numérique offrent d'énormes perspectives d'économies à long terme. L'usinage CNC permet de minimiser les temps de préparation, de rationaliser la production et de réduire les coûts de fabrication en supprimant la nécessité d'utiliser des gabarits, des montages et des équipements spécialisés pour chaque article.

Au fil du temps, les réductions de coûts sont également rendues possibles par l'augmentation de la productivité et de l'efficacité qu'offre l'usinage CNC pour l'aérospatiale.

La CNC 5 axes permet d'usiner des conceptions complexes dans l'industrie aérospatiale

De nombreux types de pièces aérospatiales nécessitent un usinage CNC complexe. Il est raisonnable de configurer un grand nombre de ces éléments à l'aide de fraiseuses à Usinage à 5 axes. Les pièces utilisées dans cette industrie ont souvent des formes complexes qui rendent les opérations à 3 ou 4 axes difficiles.

Bien qu'il soit possible de fabriquer de nombreuses pièces sans 5 axes, les machinistes devront constamment changer l'orientation des pièces. En effet, pour obtenir une géométrie correcte, ils ne pourraient traiter qu'une partie de la pièce avant de la retirer, de changer sa position et d'usiner la section suivante. Cela augmenterait par conséquent le temps d'usinage et la probabilité d'erreur d'usinage.

En général, la technique d'usinage CNC à 5 axes permet de mieux gérer la complexité et la gamme des composants aéronautiques. Elle permet aux ingénieurs de fraiser, de percer ou de fabriquer des pièces selon les spécifications de l'avion. En outre, les machines à 5 axes répondent aux exigences de haute performance et de tolérance de l'usinage CNC dans les avions.

Matériaux utilisés dans l'usinage CNC pour l'aérospatiale

L'usinage aéronautique est une technique flexible. Cependant, tous les matériaux ne conviennent pas à la fabrication de composants aéronautiques. Les matériaux utilisés dans les composants usinés pour l'aérospatiale sont énumérés ci-dessous.

Métaux légers

La résistance et le poids sont les deux principales caractéristiques que les entreprises de l'industrie aérospatiale recherchent lorsqu'elles choisissent des matériaux. Les matériaux utilisés dans ce secteur doivent présenter un rapport résistance/poids idéal. C'est pourquoi un matériau solide comme l'acier pur n'est pas utilisé dans la construction d'avions en raison de son poids.

Les métaux légers utilisés dans la fabrication des pièces aérospatiales sont les suivants :

Titane et alliages de titane

L'industrie qui utilise largement l'alliage de titane dans le monde entier est celle de l'usinage CNC pour l'aérospatiale. Ce métal est résistant à la corrosion, fonctionne bien à des températures élevées et présente un rapport poids/résistance élevé. Le titane est aujourd'hui souvent utilisé dans la production d'avions à commande numérique.

Il est essentiel de se rappeler que le titane peut être plus difficile à traiter par CNC car il est plus dur que l'aluminium. Des déformations peuvent se produire lors de l'usinage CNC du titane en raison de l'usure de l'outil et de l'accumulation de chaleur. Par conséquent, l'usinage du titane dans l'aérospatiale doit être réalisé avec une charge de copeaux plus importante et une vitesse de rotation de la machine plus faible. Le titane est utilisé dans les composants aéronautiques tels que les boîtiers, les arbres, les pales, les disques et les aubes.

Aluminium et alliages d'aluminium

En raison de sa grande résistance à la traction et de sa légèreté, l'aluminium est l'un des métaux les plus utilisés pour la fabrication de composants aéronautiques. En outre, l'aluminium étant très malléable, l'usinage CNC pour l'aérospatiale peut facilement l'usiner.

L'alliage d'aluminium le plus utilisé par l'industrie aérospatiale pour l'usinage CNC de précision de l'aluminium est l'aluminium 7075, dont l'élément d'alliage principal est le zinc. Il offre une bonne résistance à la fatigue. Ce matériau est utilisé dans les composants de la structure de support, y compris le fuselage et les ailes.

Plastiques techniques

Les plastiques peuvent remplacer avantageusement les métaux en raison de leur faible poids, de leur résistance supérieure aux chocs et aux vibrations, de leurs propriétés d'étanchéité et de leur résistance aux produits chimiques. En outre, ils offrent une meilleure isolation électrique que les métaux et sont parfaits pour l'usinage de prototypes CNC.

Étant donné que les polymères aéronautiques doivent respecter certains critères de toxicité, de fumée et de flamme, tous les plastiques techniques ne conviennent pas à l'usinage CNC dans l'aérospatiale. Il est donc important de n'utiliser que des polymères haute performance comme l'Ultem, PEEKet le polycarbonate dans l'usinage des avions.

Les plastiques techniques/à hautes performances trouvent des applications dans l'aérospatiale où ils sont utilisés pour fabriquer des tableaux de bord rétroéclairés, des boîtiers, des composants de vannes, des intérieurs de cabine, des tables à plateaux, des tampons d'usure, des accoudoirs, des tubes et des isolants.

Finitions de surface pour les pièces aérospatiales usinées par CNC

Il existe une grande variété de finitions de surface pour les pièces usinées par CNC, mais toutes ne conviennent pas aux pièces usinées pour l'aérospatiale. Vous trouverez ci-dessous les finitions de surface idéales pour les pièces aérospatiales.

Passivation

La fonctionnalité et la qualité de la surface des produits sont améliorées grâce à la technique de post-traitement connue sous le nom de passivation, qui est fréquemment utilisée dans l'usinage CNC aérospatial. Après le processus d'usinage, la surface de la pièce peut présenter des micro-rugosités ou des contaminants de surface, ce qui peut nuire aux performances de la pièce au fil du temps. La passivation élimine ces problèmes en augmentant la résistance à la corrosion des pièces d'avion et en réduisant la fréquence des opérations de maintenance.

Anodisation

Ce type de finition de surface consiste à immerger le composant aéronautique dans une solution électrolytique, ce qui permet d'obtenir une couche d'oxyde consistante sur la surface du composant. L'anodisation de type II et de type III est utilisée pour les composants aéronautiques.

Une couche décorative est créée sur la surface de la pièce par anodisation de type II. Cette couche est souvent mince, ce qui rend la surface du composant aéronautique vulnérable à la corrosion et à l'usure lorsqu'elle est exposée à des éléments agressifs.

En revanche, l'anodisation de type III crée une couche plus dure sur la surface de la pièce, qui est plus protectrice. L'anodisation de l'aluminium peut être utilisée comme traitement de surface pour prévenir la corrosion et augmenter la résistance.

Revêtement par poudre

Le revêtement par poudre est le traitement de surface le plus répandu pour les pièces métalliques des aéronefs, et sa renommée est due à sa polyvalence fonctionnelle et à sa durabilité. Les composants d'usinage CNC aérospatial dotés d'un revêtement en poudre résistent à la décoloration au fil du temps et aux rayures.

En outre, ce traitement de surface est disponible en différentes couleurs afin d'offrir aux fabricants de composants aéronautiques une plus grande liberté et d'améliorer l'esthétique.

Polissage

Le polissage est un traitement de surface qui convient parfaitement aux pièces aérospatiales. Il s'agit d'un processus simple qui exploite le concept de friction pour lisser n'importe quelle surface. La surface la plus rugueuse des pièces aérospatiales est souvent le point de départ de la procédure, qui se poursuit jusqu'à l'obtention d'une finition de surface lisse et attrayante

En outre, le polissage peut améliorer la longévité d'un matériau d'usinage CNC aérospatial en réduisant la probabilité d'écaillage ou de rupture. Toutefois, le problème est que le polissage des pièces aéronautiques demande beaucoup de temps et d'argent.

Défis de l'usinage CNC dans l'industrie aérospatiale

Bien que Usinage CNC du magnésium est une méthode de production très adaptable et populaire dans l'industrie aérospatiale, mais elle comporte certaines restrictions. Une bonne compréhension des exigences de conception, l'optimisation du processus et les progrès de l'outillage peuvent aider à surmonter de nombreux défis. Ces limites sont les suivantes :

Expertise des opérateurs

L'usinage CNC nécessite des opérateurs qualifiés pour programmer, faire fonctionner et entretenir efficacement les machines. De plus, la programmation et le fonctionnement des machines CNC nécessitent des connaissances et une formation spécialisées en raison de leur complexité. Il peut s'avérer difficile de trouver et de conserver des opérateurs d'usinage CNC compétents dans l'aérospatiale, en particulier dans un contexte de pénurie de talents.

Choix des matériaux

L'aluminium, le titane et les matériaux composites ne sont que quelques-uns des matériaux qui peuvent être usinés à l'aide de la technologie CNC. Toutefois, certains matériaux peuvent être difficiles à travailler. Par exemple, en raison de leur dureté ou de leur résistance à la chaleur, plusieurs alliages ou superalliages modernes à haute température, comme le titane utilisé dans les composants des moteurs d'avion, peuvent être difficiles à fabriquer. Ces matériaux peuvent nécessiter un usinage réussi à l'aide d'équipements et de méthodes spécialisés.

Complexité et taille des formes

L'usinage CNC aérospatial permet de produire des pièces dont la géométrie est relativement simple ou assez compliquée. Toutefois, l'usinage CNC ne peut pas traiter des conceptions exceptionnellement complexes ou très incurvées. Il peut y avoir des limitations en raison de contre-dépouilles, d'évidements profonds ou de caractéristiques intérieures difficiles d'accès avec les instruments de coupe courants.

Un produit extrêmement complexe ou détaillé nécessiterait un outillage spécialisé ou des procédures supplémentaires, ce qui allongerait le processus de fabrication et augmenterait les coûts. En outre, les pièces de grande taille, comme les ailes d'avion ou les pièces de fuselage, pourraient être plus difficiles à manipuler par les machines CNC ordinaires.

Options de finition de surface

Malgré la grande précision et l'exactitude que l'usinage CNC aérospatial peut produire, un post-traitement supplémentaire peut s'avérer nécessaire pour améliorer la qualité de la surface des pièces usinées. Les pièces aérospatiales sont souvent soumises à des exigences strictes en matière de finition de surface, telles qu'un minimum d'usure. rugosité de la surfaceCes critères peuvent nécessiter des procédures supplémentaires, telles que le meulage, le polissage ou le revêtement, qui allongent le processus de production et augmentent les coûts. Ces critères peuvent nécessiter des procédures supplémentaires, telles que le meulage, le polissage ou le revêtement, qui allongent le processus de production et en augmentent le coût et la complexité.

Conseils et pratiques pour l'usinage de pièces aérospatiales

L'usinage CNC de composants aéronautiques est un processus difficile. Voici quelques conseils à garder à l'esprit lorsque vous travaillez sur un projet d'usinage aérospatial CNC ou que vous vous rendez dans un atelier d'usinage aérospatial CNC.

Considérations relatives à la conception

L'une des étapes les plus cruciales de la création d'un produit est la phase de conception, qui doit être prise au sérieux. Optimiser la conception de la pièce en effectuant une DFM pourrait réduire le temps nécessaire à la préparation de la pièce et améliorer la fiabilité, la productivité et l'efficacité.

Sélection des matériaux

Les matériaux à haute résistance, notamment le titane, l'aluminium et l'acier inoxydable, sont fréquemment utilisés pour fabriquer des pièces aérospatiales. Il est essentiel de sélectionner le matériau approprié en fonction de l'utilisation prévue de la pièce et de l'environnement dans lequel elle sera utilisée.

Tolérances

Les pièces aérospatiales doivent souvent se conformer à des tolérances strictes pour garantir un ajustement et des performances corrects. Il est essentiel d'utiliser les méthodes d'usinage CNC et les outils de coupe appropriés pour atteindre les tolérances nécessaires.

Rugosité de surface

Une finition de surface de haute qualité est souvent nécessaire pour les pièces aérospatiales afin de réduire les frottements, d'augmenter la résistance à l'usure et d'améliorer la résistance à la corrosion. Il est essentiel d'utiliser l'équipement de coupe et les méthodes d'usinage appropriés pour obtenir la qualité de surface souhaitée.

Applications des pièces aérospatiales usinées par CNC

De nombreuses pièces et composants d'aéronefs sont produits à l'aide de l'usinage CNC aérospatial. En voici quelques-uns :

Composants électriques et avioniques

Les divers composants électroniques utilisés dans les systèmes aéronautiques, notamment les panneaux de commande, les connexions, les boîtiers de capteurs et les composants du groupe d'instruments, sont souvent produits par usinage CNC. Ces pièces doivent être usinées avec une extrême précision pour assurer le bon fonctionnement, la connexion électrique et l'intégration des composants.

Les systèmes électriques, d'instrumentation et de navigation utilisés dans les avions sont appelés avioniques. Pour accueillir les différents composants et assurer le blindage électromagnétique, les boîtiers avioniques nécessitent des coupes, des trous et des montages précis, des caractéristiques qui ne peuvent être produites que par l'usinage CNC aérospatial.

Composants structurels

L'usinage CNC est essentiel à la production d'éléments structurels tels que les cadres d'avions, les longerons d'ailes, les cloisons, les supports et les composants de trains d'atterrissage. Pour résister aux pressions intenses du vol, ces composants doivent présenter une résistance, une précision et des finitions de surface excellentes.

Pièces de moteur

Les aubes de turbines et de compresseurs, les buses de carburant, les disques de ventilateurs, les carters de moteurs et les chambres de combustion ne sont que quelques exemples des pièces de moteur cruciales pour l'aérospatiale qui sont fréquemment produites par usinage CNC.

Garnitures extérieures et intérieures

Les éléments d'habillage intérieur et extérieur, tels que les panneaux de cabine, les ailettes, les carénages, les assemblages de cellules, les logos et les accents décoratifs, peuvent être fabriqués par usinage CNC dans l'aérospatiale.

Arbres d'avion

Le transfert de puissance dans les applications aéronautiques dépend principalement des arbres. Découpe CNC vs découpe laser est une option de fabrication appropriée pour produire ces pièces solides composées de matériaux résistants à la chaleur.

Obtenir l'usinage CNC d'une pièce aérospatiale chez XC Machining

XC Machining s'est forgé une réputation de qualité, de fiabilité, de rentabilité et de respect des délais parmi les entreprises d'usinage aérospatial. Nos ingénieurs et nos machinistes collaboreront étroitement et efficacement à toutes les phases du développement du produit, du prototype à la production, afin de répondre à vos besoins en matière de projets d'usinage CNC pour l'aérospatiale.

Comme nous savons que chaque projet et son application sont distincts, nous fournissons à chaque client des solutions personnalisées, mais réalisables, telles qu'un éventail de matériaux et d'options de finition de surface. Nous sommes également en mesure d'offrir des services complets d'usinage CNC, y compris l'usinage à 3, 4 et 5 axes, le tournage de précision, l'électroérosion, etc. Contactez-nous pour obtenir un devis gratuit !

FAQ

La précision est-elle importante lors de l'usinage CNC de pièces aérospatiales ?

L'usinage de précision est un processus crucial dans la fabrication des composants aéronautiques. Pour l'usinage CNC de pièces d'aviation, cette industrie a des exigences de production beaucoup plus élevées et des lois plus strictes en matière de sécurité.

Pourquoi l'usinage 5 axes est-il important dans la fabrication aérospatiale ?

L'usinage CNC avec 5 axes de mouvement, y compris les axes rotatifs (A et B) et les axes conventionnels X, Y et Z, est appelé usinage 5 axes. L'industrie aérospatiale peut produire des composants structurellement optimisés, moins lourds et plus performants, grâce à sa capacité à usiner des formes et des courbes compliquées à l'aide de l'usinage CNC à 5 axes.