Les fabricants utilisent CAM pour planifier la fabrication d'une pièce sur des machines à commande numérique. CAM « fabrication assistée par ordinateur » ; dans l'usinage CNC (commande numérique par ordinateur), ces logiciels font le lien entre le modèle numérique de la pièce et la machine-outil.

Un modèle de conception assistée par ordinateur (CAO) définit la forme de la pièce. CAM aide le programmeur à déterminer comment cette forme sera usinée : quels outils utiliser et quelles opérations effectuer, à quelle vitesse l'outil doit se déplacer et où il doit couper, ainsi que la manière dont le programme final doit être généré pour une machine CNC spécifique.

Comme Siemens dans sa définition de la fabrication assistée par ordinateur, CAM désigne CAM l'utilisation d'un logiciel de commande numérique pour créer des instructions détaillées, souvent sous forme de code G, qui pilotent les machines-outils à commande numérique. Autodesk donne une explication similaire, décrivant CAM destinés à l'usinage CNC comme des logiciels qui convertissent les conceptions CAO en instructions pour les machines.

CAM est ainsi CAM des éléments clés de la fabrication de précision moderne. Elle aide les fabricants à créer des parcours d'outils, à simuler l'usinage, à réduire les erreurs et à passer de la conception à la pièce finie avec une plus grande cohérence.

Ce guide explique ce qu'est CAM , comment fonctionne CAM et comment les nouveaux outils AI transforment la manière dont les programmeurs CNC passent de la CAO à la première coupe.

Analyse de CAM

En termes simples, CAM utiliser des logiciels pour faciliter la fabrication de pièces physiques. Dans le domaine de l'usinage, cela implique généralement la création de parcours d'outils et d'instructions d'usinage pour les fraiseuses, tours, défonceuses, machines d'électroérosion et autres équipements à commande numérique.

Cette phrase comporte deux éléments importants.

L'expression « assisté par ordinateur » signifie que le processus de fabrication est pris en charge par un logiciel. Le programmeur continue de prendre les décisions cruciales, mais le logiciel aide à calculer les mouvements des outils, les paramètres de coupe, à réaliser la simulation et à déterminer le rendement de la machine.

Le terme « fabrication » désigne le fait que le résultat sert à créer un objet physique. CAM pas seulement un outil de conception. Son objectif est de faciliter le passage d'une pièce de la géométrie numérique à la production.

Dans l'usinage CNC, on utilise souvent CAM pour générer du code NC ou du code G, qui commande la machine CNC. Ce code doit être adapté à la machine, au contrôleur, à l'outillage, au système de serrage et au matériau, c'est pourquoi CAM requiert à la fois des connaissances logicielles et une expérience de l'usinage.

À quoi sert CAM ?

CAM servent à transformer un projet en plan de fabrication.

Un CAM type comprend :

• Importer ou ouvrir un modèle CAO
• Définition du matériau de base
• Définition du système de coordonnées de travail
• Choix de la machine CNC et de sa configuration
• Choix des outils de coupe
• Création d'opérations d'ébauche, de finition, de perçage et autres
• Génération de trajectoires d'usinage
• Réglage des avances, des vitesses, des décalages verticaux et des décalages horizontaux
• Simulation du processus d'usinage
• Vérification de la présence de chocs ou d'entailles
• Publication du programme pour le contrôleur de la machine

Le déroulement précis du processus varie selon l'atelier, le type de pièce et CAM . Une pièce simple à 2,5 axes peut ne nécessiter qu'une poignée d'opérations. Un composant complexe destiné à l'aérospatiale, au secteur médical ou à l'énergie peut, quant à lui, nécessiter plusieurs réglages, un choix minutieux des outils, un positionnement 3+2 axes ou un usinage simultané sur 5 axes.

L'objectif est le même dans tous les cas : mettre en place un processus d'usinage sûr, fiable et efficace permettant de produire la pièce requise avec la qualité exigée.

Comment fonctionne CAM dans l'usinage CNC

CAM fonctionne en prenant en compte la géométrie de la pièce et en aidant le programmeur à établir une séquence d'opérations d'usinage. Chaque opération enlève de la matière de manière contrôlée jusqu'à ce que la pièce finie corresponde au modèle.

Voici un exemple de CAM .

Le programmeur importe le modèle CAO

Le processus commence généralement par un fichier CAO. Il peut s'agir d'un modèle CAO natif, d'un fichier STEP, d'un fichier IGES ou d'un autre format 3D.

Le CAM examine le modèle afin d'identifier les éléments à usiner, tels que les poches, les trous, les bossages, les rainures, les profils, les surfaces de forme libre et les zones à tolérances serrées.

La configuration est définie

Le programmeur définit la position de la pièce dans la machine. Cela comprend le matériau brut, le dispositif de fixation, la méthode de serrage, le point de référence, l'orientation de la machine et le système de coordonnées de la pièce.

Cette étape est cruciale, car chaque trajectoire d'usinage dépend de la relation entre le modèle, la pièce brute, le dispositif de fixation et les axes de la machine. Une mauvaise configuration peut entraîner des problèmes d'accès, allonger les temps de cycle ou créer des risques de collision plus tard dans le processus.

Les opérations d'usinage sont sélectionnées

Ensuite, le programmeur choisit les opérations nécessaires à la fabrication de la pièce. CAM courantes comprennent le dressage, l'évidement adaptatif, le creusage, le contournage, le rainurage, le perçage, le taraudage, l'alésage, le chanfreinage et la finition.

Chaque opération a un objectif précis. L'ébauche permet d'enlever une grande partie de la matière. La semi-finition prépare les surfaces pour les passes finales. La finition permet d'obtenir la forme, les tolérances et l'état de surface définitifs.

Les outils de coupe et les paramètres sont choisis

Le programmeur sélectionne les outils dans la bibliothèque d'outils de l'atelier. Le choix de l'outil dépend du matériau, de la taille de la pièce, de la puissance de la machine, de la portée, de la rigidité, des exigences en matière de finition et des tolérances.

Le programmeur définit également les avances et les vitesses. Ces paramètres déterminent la vitesse de rotation de l'outil et la vitesse à laquelle il se déplace dans le matériau. Des paramètres bien choisis permettent de protéger l'outil, d'améliorer la finition de surface et de maîtriser la durée du cycle.

Les parcours d'outils sont générés et vérifiés

Une fois l'opération définie, le CAM calcule le parcours d'outil. Il s'agit du trajet que l'outil de coupe suivra pour enlever de la matière.

Le programmeur examine ensuite le résultat. Il peut alors ajuster les limites, les mouvements d'entrée, les mouvements de liaison, la profondeur de coupe, les dégagements, l'engagement de l'outil et les passes de finition.

Le programme est simulé

La simulation permet au programmeur de vérifier le résultat avant que la tâche ne soit transmise à la machine. Cela permet de détecter les collisions, les rainures, les résidus de matière, les dépassements de course, les coupes à vide inefficaces ou les collisions avec le porte-outil.

Siemens la simulation et le post-traitement des machines-outils dans sa définition plus large des flux de travail de fabrication assistée par ordinateur, ce qui explique pourquoi CAM une telle importance dans les environnements de production. Elle permet en effet de détecter les problèmes plus tôt, à un stade où ils sont moins coûteux et plus faciles à résoudre.

Le code est envoyé à la machine à commande numérique

CAM final est traité par un post-processeur. Le post-processeur convertit les CAM en code spécifique à la machine requis par un contrôleur CNC donné.

C'est pourquoi deux ateliers peuvent utiliser le même CAM tout en générant des codes machine différents. Le résultat doit être adapté à la machine, au contrôleur, à la cinématique et aux normes locales de l'atelier.

CAM CAO, IAO et CNC

CAM souvent CAM en même temps que de la CAO (conception assistée par ordinateur), de l'IAO (analyse et optimisation assistées par ordinateur) et de la CNC (commande numérique par ordinateur). Ces termes sont liés, mais ils désignent différentes étapes du processus de fabrication numérique.

CAO signifie « conception assistée par ordinateur ». Les logiciels de CAO servent à créer le modèle numérique ou le dessin de la pièce.

CAE signifie « ingénierie assistée par ordinateur ». Les logiciels de CAE servent à analyser et à tester des conceptions, par exemple par le biais de la simulation, de l'analyse des contraintes, de l'analyse thermique ou de la dynamique des fluides.

CAM « fabrication assistée par ordinateur ». CAM servent à planifier la fabrication d'une pièce.

CNC signifie « commande numérique par ordinateur ». Le terme CNC désigne le système de commande d'une machine qui suit les instructions programmées pour déplacer les axes, faire tourner les outils, changer d'outils et usiner la matière.

Pour simplifier, on peut dire que la CAO définit la pièce, l'IAE permet de la tester, CAM le processus d'usinage et les machines à commande numérique la fabriquent.

Pourquoi CAM sont-ils si importants ?

CAM sont essentiels, car ils permettent aux ateliers d'usinage de produire des pièces complexes avec une grande régularité.

Les machines CNC modernes sont capables d'effectuer des mouvements d'une extrême précision, mais elles ont tout de même besoin d'instructions adaptées. CAM offrent aux programmeurs un cadre structuré pour créer ces instructions, les tester et les adapter à chaque projet.

Parmi les avantages, on peut citer :

• Réduction du temps de programmation
• Une meilleure répétabilité pour les pièces similaires
• Moins d'erreurs de codage manuel
• Un meilleur contrôle de la stratégie de découpe
• Détection plus précoce des collisions et des entailles
• Une meilleure utilisation des bibliothèques d'outils et des normes d'atelier
• Une transition plus fluide entre la conception et la production
• Meilleure capacité d'usinage de géométries 3D complexes

CAM aident également les ateliers à préserver leur savoir-faire. Les bibliothèques d'outils, les modèles, les stratégies éprouvées et les post-processeurs permettent de consigner des décisions qui, sans cela, resteraient uniquement dans l'esprit des programmeurs expérimentés.

Cela revêt une importance particulière sur un marché où les programmeurs CNC qualifiés se font rares et où les délais de livraison sont sous pression.

L'évolution des CAM

CAM considérablement évolué au fil du temps.

Au début, les programmes CNC étaient souvent écrits à la main, ligne par ligne. Cela exigeait une connaissance approfondie du code G et du fonctionnement de la machine. La programmation manuelle a toujours sa place, notamment pour les modifications simples et pour les opérateurs expérimentés, mais elle s'avère peu pratique pour de nombreuses pièces complexes.

CAM graphiques ont facilité la création de parcours d'outils à partir de la géométrie des pièces. Les programmeurs pouvaient interagir avec le modèle, définir les opérations de manière visuelle et générer du code plus rapidement.

CAM intégrés ont ensuite permis de rapprocher la conception et la fabrication. Un programmeur pouvait ainsi travailler à partir du même modèle numérique que celui utilisé par l'équipe de conception, ce qui réduisait les étapes de conversion et facilitait la gestion des modifications.

Plus récemment, CAM ont intégré des fonctionnalités améliorées telles que la simulation, des bibliothèques d'outils, la collaboration dans le cloud, la vérification adaptée aux machines et la programmation AI. Ces avancées aident les ateliers à réduire les tâches répétitives, à améliorer la cohérence et à offrir aux programmeurs de meilleurs points de départ.

La tendance est claire : CAM deviennent de plus en plus connectés, plus intelligents et mieux adaptés aux contraintes réelles des ateliers d'usinage.

Les critères à prendre en compte dans CAM moderne

Le choix CAM approprié dépend de l'atelier, du parc de machines, de la complexité des pièces et des exigences des clients. Il convient toutefois de prendre en compte plusieurs facteurs.

Compatibilité avec les machines : le CAM doit prendre en charge vos machines actuelles et les types d'usinage dont vous avez besoin, tels que l'usinage 3 axes, 3+2 axes, 5 axes, le tournage ou le tournage-fraisage.

Post-processeurs : il est indispensable de disposer de post-processeurs fiables. Le résultat doit être adapté à la machine et au contrôleur.

Gestion de la bibliothèque d'outils : une bibliothèque d'outils bien fournie permet d'uniformiser la programmation et de réduire les tâches de configuration répétitives.

Simulation et vérification : le logiciel devrait vous aider à détecter les problèmes avant qu'ils n'entraînent des rebuts, la casse d'outils ou des temps d'arrêt des machines.

Compatibilité CAO : une bonne compatibilité des fichiers facilite le travail sur les modèles des clients.

Facilité d'édition : les programmeurs ont besoin de contrôle. Le logiciel doit permettre de modifier facilement les stratégies, les paramètres et les trajectoires d'outils.

Assistance et formation : CAM s'intègrent au flux de travail quotidien de la production ; la qualité de l'assistance est donc essentielle.

AI : AI faciliter l'élaboration de stratégies, fournir des retours d'information sur la faisabilité de la fabrication et prendre en charge les étapes de programmation répétitives, mais le programmeur doit pouvoir vérifier, modifier et valider le résultat.

La AI dans CAM

AI de plus en plus courante dans CAM de nombreuses décisions de programmation reposent sur des modèles. Un programmeur examine la géométrie de la pièce, le matériau, les outils, les limites de la machine et le système de serrage, puis choisit une méthode d'usinage. AI aider à proposer un point de départ en analysant rapidement des contraintes similaires.

Cette fonctionnalité s'avère particulièrement utile pour les tâches répétitives, l'élaboration d'une première stratégie d'usinage et les pièces présentant des caractéristiques d'usinage familières. Le programmeur peut alors examiner l'approche proposée, y apporter des modifications et faire appel à son expérience spécifique à l'atelier.

CAM de CloudNC illustre parfaitement cette évolution. Elle s'intègre aux CAM existants et prend en charge des plateformes telles qu'Autodesk Fusion, Mastercam, Siemens , GibbsCAM et SolidCAM. L’objectif est d’aider les programmeurs à générer plus rapidement des stratégies d’usinage et des parcours d’outils tout en gardant le contrôle du programme final.

Dans notre étude de cas avec MSP Manufacturing, un programmeur qui mettait auparavant entre une heure et demie et deux heures pour programmer une pièce a utilisé CAM pour réaliser 80 % du travail en 7 minutes, puis a passé 15 minutes à peaufiner le résultat. Ce type de flux de travail illustre clairement la direction CAM AI: des premières ébauches plus rapides, une révision humaine et davantage de temps consacré aux décisions d'usinage à forte valeur ajoutée.

CAM sont-ils réservés à l'usinage CNC ?

CAM principalement associée à l'usinage CNC, mais elle peut également s'appliquer à d'autres procédés de fabrication. CAM peuvent être utilisés pour le fraisage, le tournage, le détourage, la découpe laser, la découpe au jet d'eau, l'électroérosion à fil, la fabrication additive et les processus de fabrication hybrides.

Dans chaque cas, le logiciel permet de traduire un projet numérique en instructions machine.

Cependant, les détails varient considérablement. Un CAM pour un usinage par fraisage à 3 axes est très différent d'un processus destiné à l'usinage aérospatial à 5 axes, à un composant fraisé-tourné ou à une pièce métallique imprimée en 3D. C'est pourquoi CAM spécialisées CAM restent essentielles.

A-t-on besoin CAM pour faire fonctionner une machine à commande numérique ?

Une machine à commande numérique a besoin d'instructions, mais celles-ci ne doivent pas nécessairement provenir d'CAM .

Pour les tâches très simples, un opérateur peut écrire le code G à la main, utiliser la programmation conversationnelle sur le panneau de commande de la machine ou effectuer de petites modifications directement sur le contrôleur.

Pour les pièces plus complexes, CAM constitue généralement la solution la plus pratique. Il permet aux programmeurs de travailler à partir d'une géométrie 3D, de créer des parcours d'outils avancés, de simuler le processus et de générer le code de post-traitement pour la machine.

La plupart des ateliers d'usinage modernes ont recours à CAM celle-ci permet de gérer la complexité, la rapidité et la précision requises dans l'usinage de série.

A retenir

CAM aident les fabricants à transformer les modèles CAO en instructions d'usinage CNC. Ils assistent le programmeur tout au long des étapes de configuration, de sélection des outils, de génération des parcours d'outils, de simulation et de post-traitement.

Pour tous ceux qui s'initient aux bases CAM , le principe est simple : CAM définit la manière dont une pièce sera fabriquée. Il fait le lien entre l'intention de conception et le processus physique de découpe du matériau.

À mesure que CAM gagnent en intelligence, le rôle du programmeur évolue également. Au lieu de consacrer autant de temps à la création de stratégies répétitives, les programmeurs expérimentés peuvent désormais se concentrer davantage sur la qualité de la configuration, la fabricabilité, l'amélioration des processus et la validation finale des programmes.

Pour les ateliers d'usinage confrontés à des délais de livraison de plus en plus courts et à des capacités de programmation limitées, cette évolution est cruciale. L'avenir de CAM rapidité, CAM connectivité et CAM praticité pour ceux qui doivent veiller à ce que les broches continuent de tourner.

Pour découvrir comment CAM AI CAM s'intégrer à un processus d'usinage existant, explorez CAM de CloudNC ou réservez une démonstration CAM .

Bibliographie et lectures complémentaires

Pour une définition neutre du secteur, consultez le guide Siemenssur la fabrication assistée par ordinateur.

Pour plus d'informations sur la CAO, CAM, les parcours d'outils et le code G, consultez le guide d'Autodesk sur CAM pour l'usinage CNC.

Pour plus d'informations sur le produit CloudNC, consultez CAM pour Autodesk Fusion, Mastercam, Siemens , GibbsCAM et SolidCAM.

Pour découvrir un exemple concret de CAM AI, consultez l'étude de cas de MSP Manufacturing.