Une machine CNC à 5 axes est un outil incroyable pour les besoins de fabrication complexes. Sur une machine CNC à 5 axes, l'outil de coupe peut se déplacer selon les axes X, Y et Z, ainsi que selon deux axes de rotation qui fonctionnent simultanément. Il peut découper des pièces dans presque toutes les directions.
Ces machines traitent des dessins complexes avec des tolérances serrées. C'est pourquoi elles sont utilisées dans les secteurs où les détails et la qualité sont essentiels. Elles aident les fabricants à respecter des normes exigeantes. De nombreux secteurs, tels que l'aérospatiale, l'automobile et la médecine, font appel à ces machines pour produire des aubes de turbine, des pièces de moteur et des instruments chirurgicaux. Cet article explore plus en profondeur cet outil, alors commençons.
L'usinage CNC à 5 axes - Vue d'ensemble
Les cinq axes
L'usinage CNC à 5 axes utilise cinq directions de mouvement différentes. Il permet de créer des pièces complexes avec une grande précision. Il s'agit de trois mouvements linéaires et de deux mouvements rotatifs.
Axes linéaires
Les trois axes linéaires sont à la base de tout usinage CNC :
- Axe X : Les mouvements de gauche et de droite sont contrôlés par l'axe X. L'axe horizontal permet à l'outil de coupe ou à la pièce de se déplacer de gauche à droite. Il crée la largeur de la pièce usinée. L'axe X est nécessaire pour réaliser des caractéristiques horizontales telles que des fentes et des poches.
Axe Y : Il gère le mouvement d'avant en arrière. L'axe Y est perpendiculaire à l'axe X et, ensemble, ils produisent une coupe bidimensionnelle. Concrètement, cet axe permet le déplacement de la tête de coupe vers l'avant et vers l'arrière. Il détermine la profondeur des coupes par rapport à l'avant de la machine. L'axe Y permet de créer des caractéristiques sur toute la longueur de la pièce.
Axe Z : Il gère le mouvement le long de l'axe vertical, ce qui permet à l'outil de coupe de se déplacer de haut en bas. L'axe vertical assure une profondeur de coupe correcte dans le matériau. L'axe Z permet d'obtenir différentes hauteurs et profondeurs dans la pièce.
Ces mouvements permettent de placer l'outil de coupe dans n'importe quel espace tridimensionnel.
Axes de rotation
L'usinage à 5 axes se distingue par l'ajout de deux axes de rotation. Ces axes permettent à la pièce de tourner autour des axes X et Y, ce qui lui confère des capacités exceptionnelles pour créer des modèles complexes.
- Axe A : Rotation autour de l'axe X. Cet axe d'inclinaison permet à l'outil de coupe d'approcher la pièce sous différents angles. La rotation autour de l'axe A s'effectue généralement par le biais du mouvement de la table dans les machines à tourillon.
Axe B : Rotation autour de l'axe Y. Elle permet à l'outil ou à la pièce de tourner perpendiculairement à la direction de coupe. Sur de nombreuses machines, la rotation autour de l'axe B s'effectue par le pivotement de la tête de la broche.
Il existe parfois un axe C. Il fonctionne avec une combinaison de l'axe A ou de l'axe B. La combinaison spécifique dépend de la conception de la machine et de son utilisation prévue.
Configurations des machines
Les machines à 5 axes sont disponibles dans plusieurs configurations :
- Table/Table: La pièce tourne sur une table mobile tandis que l'outil de coupe se déplace en ligne droite.
- Tête/Tête: La pièce reste immobile tandis que l'outil de coupe se déplace et tourne.
- Tête/Table: Certaines rotations ont lieu à la table, d'autres à la tête de coupe.
Ces cinq axes travaillant ensemble permettent aux fabricants de fabriquer des pièces complexes en une seule fois, ce qui réduit le temps de production et améliore la précision.
Le processus de travail :
Le travail commence lorsque les ingénieurs conçoivent un modèle CAO en 3D. Les données sont ensuite traduites en code G pour l'utilisation de la machine à l'aide d'un logiciel de FAO. L'opérateur positionne le matériau, ajoute les outils de coupe et ajuste les positions des axes de la machine. Lors de l'usinage, l'outil se déplace sur les axes X/Y/Z et, en même temps, deux axes de rotation (A/B/C) peuvent incliner ou faire tourner la pièce. Le processus d'usinage indexé interrompt la coupe pendant que l'axe est repositionné. Il fonctionne sans interruption, en maintenant toujours un mouvement sur cinq axes en même temps. La rotation sur deux axes permet d'utiliser plusieurs outils sous n'importe quel angle. En outre, elle permet de créer des formes détaillées en une seule fois avec une extrême précision.
Avantages de l'usinage CNC à 5 axes
Une installation plus facile
Les machines peuvent traiter des pièces sous différents angles dans la même configuration. Il n'est pas nécessaire de réajuster la pièce manuellement. Comme il y a moins d'étapes, les risques d'erreur diminuent et la précision des dimensions est meilleure. Les entreprises ont constaté que le temps de préparation est réduit de 60% lorsqu'on utilise l'usinage à 5 axes par rapport à l'usinage à 3 axes.
Amélioration de la précision et de l'exactitude
Ces machines sont si précises que les tolérances atteignent ±0,0002 pouce. Elles peuvent maintenir une grande précision sur des objets complexes. Le mouvement continu de la pièce dans toutes les directions évite les erreurs d'alignement. La fabrication précise est très importante pour les pièces utilisées dans l'aérospatiale et la médecine.
Capacités géométriques avancées
Ces machines peuvent réaliser des dessins difficiles ou impossibles à faire à la main. Elles peuvent facilement travailler avec des contre-dépouilles, des formes courbes et des surfaces angulaires. Cette technologie permet de voir tous les côtés d'une pièce, sauf là où elle est serrée.
Meilleur état de surface
Par rapport au fraisage à 3 axes, des outils de coupe plus courts réduisent les vibrations jusqu'à 50%. Les marques de pas n'apparaissent pas si vos outils sont perpendiculaires à une surface courbe. Cela vous permet d'obtenir de meilleures finitions en réduisant le travail de post-production.
Coûts de l'usinage CNC à 5 axes
L'usinage CNC à 5 axes nécessite un engagement financier important. Le prix des machines pour débutants et des machines d'entrée de gamme se situe entre $50.000 et $200.000. Les machines de milieu de gamme sont évaluées entre $200 000 et $500 000.
Les systèmes les plus avancés coûtent parfois plus d'un million de dollars. Outre le coût de la machine, les entreprises doivent acheter des logiciels de FAO spécialisés qui coûtent entre $15 000 et $40 000. En moyenne, les opérateurs qualifiés sont payés entre 160 000 et 90 000 TTP par an. L'entretien annuel de la machine nécessite de dépenser 5-10% de sa valeur. De nombreuses installations nécessitent des mises à jour en matière d'alimentation électrique, de refroidissement et de revêtement de sol pour un meilleur soutien. En outre, l'utilisation d'outils et d'accessoires spéciaux augmente également les coûts. Il faut du temps et de l'argent pour mettre en place des programmes de formation.
Les fabricants ont encore tendance à tirer des résultats positifs de ces coûts. Le prix des pièces complexes est généralement plus élevé. Lorsque la mise en place et le travail prennent moins de temps, l'efficacité augmente. La capacité d'usiner des pièces aérospatiales et médicales donne accès aux marchés les plus importants si vous souhaitez améliorer votre processus d'usinage avec des machines CNC à 5 axes. Contactez BROUI CNC dès aujourd'hui et obtenez les meilleurs prix pour votre entreprise !
Comparaison de l'usinage 5 axes avec l'usinage 3 axes et l'usinage 3+2
Il est nécessaire de connaître les distinctions entre l'usinage 5 axes, l'usinage 3 axes et l'usinage 3+2 pour choisir la meilleure approche d'usinage CNC. Il existe de grandes différences entre les technologies d'usinage qui influencent la fabrication, les dépenses et les types d'applications qu'elles peuvent prendre en charge.
| Fonctionnalité | Usinage 3 axes | Usinage 3+2 | Usinage 5 axes |
| Axes | X, Y, Z (linéaire uniquement) | X, Y, Z et deux axes de rotation fixes | X, Y, Z et deux axes de rotation continus |
| Mouvement | Mouvement linéaire dans trois directions | Mouvement linéaire avec rotation indexée | Mouvement simultané sur les cinq axes |
| Fonctionnement | L'outil se déplace en ligne droite | La pièce est positionnée à des angles fixes avant la coupe à 3 axes. | L'outil peut approcher la pièce sous n'importe quel angle en continu |
| Exigences d'installation | Des réglages multiples sont nécessaires pour les pièces complexes | Réduction du nombre d'installations par rapport à un système à 3 axes | Installations minimales, souvent production à une seule installation |
| Complexité Capacité | Limité aux géométries simples | Peut traiter des pièces modérément complexes | Idéal pour les géométries très complexes |
| Longueur de l'outil | Des outils plus longs sont souvent nécessaires | Des outils plus courts et plus rigides sont possibles | Outils les plus courts possibles pour une meilleure rigidité |
| Finition de la surface | Qualité de base de la finition | Finition améliorée par rapport à l'axe 3 | Finition de surface supérieure |
| Complexité de la programmation | Simple | Modéré | Complexe |
| Coût initial | Le plus bas | Modéré | Le plus élevé |
| Applications idéales | Pièces simples, prototypes | Pièces complexes sans contours continus | Composants aérospatiaux, implants médicaux, moules complexes |
| Durée du cycle | Le plus long | Modéré | Le plus court |
| Précision | Bon | Mieux | Le meilleur |
L'usinage 3+2 offre une alternative entre les capacités 3 axes simples et les capacités 5 axes complètes. Cette machine utilise cinq axes, le quatrième et le cinquième tournant pour maintenir la pièce en place pendant la coupe. Grâce à cette méthode, une pièce peut être usinée de tous les côtés sans qu'il soit nécessaire de la repositionner en permanence.
Avec l'usinage 5 axes, vous pouvez déplacer tous les axes en même temps sans vous arrêter. C'est pourquoi il est parfait pour les surfaces profilées qui nécessitent des détails supplémentaires. Bien que la programmation soit plus compliquée et plus coûteuse, elle offre la meilleure précision pour les pièces détaillées. Elles sont très importantes dans les secteurs de fabrication tels que l'aérospatiale et les appareils médicaux.
Choisir les bonnes machines CNC à 5 axes
Principales spécifications : Vérifier les dimensions de l'enveloppe de travail. Vérifier la plage de vitesse et la puissance de la broche. Examinez les limites de la course des axes. Examinez la capacité de charge maximale de la table. Examinez les valeurs de précision et de répétabilité du positionnement.
Caractéristiques du système de contrôle : Évaluez la simplicité de l'interface. Vérifiez les capacités de détection des collisions. Examinez les options de simulation de trajectoire d'outil. Recherchez des fonctions avancées telles que l'usinage adaptatif. Vérifiez la compatibilité du post-processeur avec votre logiciel de FAO.
Considérations budgétaires : Bien que le prix d'achat initial soit élevé, vous devez calculer les coûts d'installation et de formation. Tenez compte des dépenses d'entretien courant. Prévoyez un budget pour l'outillage et les accessoires. Évaluer le délai de retour sur investissement potentiel.
Soutien du fabricant : Rechercher la disponibilité de l'assistance technique. Vérifier l'accessibilité des pièces détachées. Étudier les programmes de formation proposés. Examinez les conditions de garantie. Tenir compte de la réputation du fabricant dans le secteur.
Conclusion
L'usinage CNC à 5 axes a changé la fabrication moderne. Avec trois axes linéaires (X, Y et Z) et deux axes de rotation (A et B), la machine crée des pièces complexes en un seul réglage. Les machines coûtent plus cher au départ, mais elles permettent d'économiser de l'argent au fil du temps. Elles ouvrent de nouvelles voies à mesure que la technologie progresse. Elles réduisent les coûts de main-d'œuvre et minimisent les erreurs. De nombreuses industries dépendent désormais de cette technologie.
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