Comment sélectionner une fraiseuse CNC à 5 axes pour la fabrication de moules

Dans le passé, les fraiseuses CNC 5 axes étaient construites et commercialisées pour le domaine des fabricants de l'aérospatiale et de la production d'énergie. Cependant, l'adoption des centres d'usinage 5 axes a augmenté pour les fabricants de moules ces dernières années. Alors, que devez-vous rechercher lorsque vous achetez une fraiseuse CNC 5 axes pour la fabrication de moules ?

Avantages CNC 5 axes

La mise en œuvre de l'usinage 5 axes pour la fabrication de moules présente de nombreux avantages, dont quelques-uns des plus courants :

Utiliser moins de configurations

L'usinage 5 axes permet de fraiser des formes complexes avec une seule configuration par rapport à plusieurs configurations pour s'adapter à la machine, à la broche et à l'outillage. Cela resserre les tolérances entre les fonctions, en particulier pour les trous ou les fonctions à angles composés.

Cela peut également réduire le temps de configuration global. Une réorientation rapide de la machine ne prend que quelques secondes, tandis que le changement de configuration peut prendre beaucoup plus de temps, de l'ordre de plusieurs heures en fonction de la complexité et des exigences des pièces. Les machines 5 axes peuvent vous faire gagner un temps précieux, réduire le temps de travail et vous faire gagner plus d'affaires.

Terminez avec des couteaux plus courts

Les capacités 5 axes complètes peuvent incliner l'axe de l'outil autour de la pièce, permettant des fraises plus courtes et des rapports L/D (longueur sur diamètre) plus petits. Cela aide à réduire les vibrations et la déviation de l'outil pour fournir une finition de surface supérieure.

Fraiser des zones plus profondes

Souvent, les zones profondes d'une pièce difficiles à atteindre directement dans l'axe Z peuvent être fraisées en faisant pivoter l'axe de l'outil et en effectuant un 3+2 ou fonctionnement 5 axes simultanés.

Gagnez du temps et de l'argent

L'utilisation de fraises plus courtes permet souvent des vitesses d'avance plus rapides en raison de la réduction de la déflexion et des vibrations. Le fraisage CNC 5 axes des zones profondes et des nervures peut réduire le besoin d'opérations EDM plus lentes, réduisant ainsi le temps d'expédition. Ensemble, ils économisent du temps et de l'argent dans la fabrication de moules.

Dans l'ensemble, l'usinage 5 axes peut vous aider à produire des pièces de qualité supérieure avec des tolérances plus strictes sur les caractéristiques clés en moins de temps, afin que votre entreprise puisse rester compétitive.

3+2 contre 5 axes simultanés

Lors de l'examen de l'usinage 5 axes, il est important de différencier les différences d'usinage 3+2 axes et 5 axes simultanés. Généralement, une fraiseuse CNC à 5 axes aura trois axes linéaires :X, Y et Z. Ils auront également deux axes rotatifs, soit A&B, A&C ou B&C. L'axe de rotation correspond à l'axe linéaire. Par exemple, l'axe A de rotation tourne autour de l'axe X linéaire. L'axe B tourne autour de Y et l'axe C tourne autour de Z. La plupart des fraiseuses à 5 axes utilisées dans la fabrication de moules ont une configuration A&C ou B&C.

Usinage 3+2 axes

La machine tourne en position, en utilisant les deux axes de rotation, puis effectue une coupe traditionnelle en 3 axes. Il tourne d'abord, puis coupe, mais pas en même temps. Considérez cela comme la définition de n'importe quel vecteur d'outil pour un plan de travail temporaire et l'exécution d'une coupe 3 axes à partir de là. Puisque vous configurez un lieu de travail, les cycles fixes traditionnels, comme le perçage, peuvent généralement être utilisés lors de l'usinage 3+2 axes.

L'usinage 3+2 axes a l'avantage d'une programmation plus simple. Fusion 360 rend les opérations 3+2 particulièrement simples :il y a simplement une case à cocher dans chaque opération de fraisage qui vous permet de réorienter l'outil à l'aide d'une sélection de géométrie rapide, de poignées graphiques ou d'un alignement sur la vue actuelle. Cette approche de programmation simplifiée vous permet de tirer le meilleur parti de votre machine.

Usinage simultané 5 axes

Dans ce mode, les axes de rotation peuvent être utilisés en même temps que les axes linéaires. Autrement dit, les cinq axes peuvent être utilisés simultanément. Rotation et fraisage en même temps. Un mouvement continu signifie que l'outil reste en contact avec la pièce et a éventuellement moins de retraits ou de zones à fusionner.

Fusion 360 propose également des opérations simultanées sur 5 axes pour augmenter votre capacité pour les pièces complexes et utiliser vos machines à leur plein potentiel.

Il est important de noter que la plupart des machines 5 axes effectuent en fait un fraisage 3+2 axes environ 80 % (ou plus !) du temps dans le moule fabrication. L'usinage simultané est réservé à certaines applications uniques, généralement lorsque 3+2 ne suffit pas.

Différences de base de l'usine

Il existe de nombreux styles différents de conceptions de fraiseuses CNC à 5 axes. Pour cet article, nous le simplifierons en deux groupes principaux ; table tournante ou tête tournante.

Les conceptions de table tournante sont celles où la pièce est montée sur une table qui tourne, généralement avec un mouvement d'axe C. Soit la table effectue l'autre rotation, comme dans le cas d'un tourillon, soit la broche a un axe de rotation pour compléter une machine à 5 axes.

Les conceptions à tête rotative utilisent généralement une articulation dans laquelle la broche est montée. L'articulation permet normalement deux axes de rotation, généralement A&C ou parfois, mais moins fréquemment, B&C.

Certains avantages des conceptions de tables rotatives sont :

• Ridité supérieure à celle des conceptions à tête rotative
• Vitesse et performances supérieures à celles des conceptions à tête rotative

Certains avantages des conceptions à tête rotative sont :

• Enveloppes de travail plus grandes et pièces plus lourdes que les conceptions à table rotative
• Plus de polyvalence avec les fixations et les pièces multiples que les conceptions de tables rotatives

Quelle que soit la configuration que vous décidez d'utiliser, Fusion 360 programme chacun de la même manière pour que la programmation reste simple. Nous proposons même une bibliothèque de post-processeurs rapides, gratuits et entièrement personnalisables afin que vous puissiez adapter votre code G à vos besoins et faire en sorte que les pièces soient bien faites.

Taille de la zone de travail

L'une des principales considérations lors de l'achat d'une fraiseuse CNC 5 axes est la taille de l'enveloppe de travail. Une erreur courante consiste à acheter un moulin trop petit la première fois.

Tout comme dans l'usinage 3 axes, la course Z de la machine est importante lors de l'usinage de cavités. Vous avez besoin d'une course en Z suffisante pour s'adapter à la pièce et d'outils longs pour se retirer de la pièce. Un dégagement supplémentaire dans une machine à 5 axes pour les retraits d'outils est nécessaire tout autour de votre pièce.

Lors de vos achats, lorsque vous envisagez une machine à 5 axes, considérez la plus grande pièce que vous utiliseriez sur la machine et ajoutez votre outil le plus long aux dimensions de tous autour de la pièce. Cela vous aidera à vous assurer d'acheter un moulin avec un dégagement suffisant.

Limitations des axes

Lorsque vous envisagez une fraiseuse 5 axes, tenez compte des éventuelles limitations sur les axes de rotation. Les limites de rotation limiteront la quantité de pièce que vous pouvez fraiser en 5 axes. Si vous avez besoin de fraiser des pièces avec des conditions de backdraft, assurez-vous que votre fraiseuse CNC 5 axes a une capacité de rotation suffisante pour y parvenir.

En outre, si vous utilisez une fraiseuse 5 axes typique, découvrez si l'axe C a des limites ou non. Un axe C illimité vous permet de faire tourner la pièce en continu tout en la fraisant. Pensez à un objet comme une bouteille de soda. Avec un axe C continu, vous pouvez continuer à faire tourner la bouteille tout en la fraisant de haut en bas, les zones de backdraft, etc.

Les machines avec des limites à la rotation de l'axe C seront obligées de se retirer de la pièce, de dérouler l'axe, de se rapprocher de la pièce et de continuer le fraisage . Ces mouvements de déroulement peuvent faire perdre un temps de fraisage précieux avec des mouvements dans l'air simplement à cause des limites.

Contrôleur

Sans le contrôleur de la fraiseuse, tout ce que vous avez est un gros morceau de métal coûteux. Son travail consiste à prendre les données de l'encodeur sur les axes linéaires et rotatifs et à contrôler ce que les moteurs font ensuite.

En 5 axes simultanés, non seulement le contrôleur doit synchroniser avec précision les mouvements linéaires X, Y et Z, mais il doit gérer la rotation axes également. Ceci est plus difficile car les vitesses augmentent lorsque les composants s'éloignent du centre de rotation.

Tous les contrôleurs 5 axes ne sont pas créés égaux. Certains font la synchronisation mieux que d'autres - certains ralentissent le processus de fraisage lors de l'exécution simultanée de 5 axes. Lors de l'achat d'une fraiseuse CNC 5 axes, il est important de regarder les vitesses réalistes disponibles en mode 5 axes simultanés.

Une autre chose à prendre en compte lors de l'achat d'une fraiseuse CNC 5 axes est la façon dont le contrôleur définit les postes de travail pour l'usinage 3+2 axes ? Tous les cycles fixes sont-ils disponibles à n'importe quelle inclinaison ? Que faut-il dans la sortie post-traitée pour gérer les fins ?

Une autre considération est de savoir si le contrôleur a un moyen de définir le RTCP, le point central de l'outil de rotation ? C'est là que le contrôleur connaît l'origine de la pièce par rapport au centre des rotations et peut calculer avec précision les mouvements nécessaires pour la pièce programmée. Certaines formes de RTCP (parfois appelées TCPM) utilisent normalement 5 axes simultanés pour finir les pièces de moule.

Porte-outil

Lors de l'utilisation de broches et d'outils hautes performances, le système de porte-outil peut affecter positivement ou négativement la rigidité globale. Certains systèmes de serrage de porte-outil serrent depuis l'extérieur du porte-outil avec une pression vers l'intérieur. D'autres systèmes serrent depuis l'intérieur du support avec une force vers l'extérieur. Ces derniers systèmes, tenant de l'intérieur avec une force vers l'extérieur, sont aidés par la force centripète des rotations des broches à grande vitesse.

Chemins linéaires

La plupart des fraiseuses CNC utilisent des vis à billes, qui comprennent des roulements à billes pour réduire la friction et contrôler le mouvement. Certains développements récents dans les machines CNC consistent à remplacer le moteur et la vis à billes par un moteur linéaire. Les coûts des machines équipées de moteurs linéaires seront généralement plus élevés. Cependant, en moyenne, ils peuvent fournir des niveaux d'accélération plus élevés, une plus grande précision et un fonctionnement plus fluide.

Il est important de noter que ces avantages sont comparés aux fraiseuses CNC 5 axes de niveau intermédiaire. Les fraiseuses 5 axes haut de gamme dotées d'encodeurs, de règles, de vis et de moteurs plus robustes offrent les mêmes vitesses et précisions que les moteurs linéaires.

Fichiers CAO

Lors de l'usinage 5 axes, vous souhaiterez simuler et vérifier vos programmes CNC avant de les exécuter sur la fraiseuse. Lorsque vous commencez à faire tourner la pièce ou la tête, les risques de collision machine-pièce augmentent.

Des simulations précises commencent par des données CAO 3D précises de la fraiseuse CNC 5 axes. Sans une représentation précise de la machine, la simulation est, au mieux, une estimation. Cela inclut la broche, la table et toutes les pièces qui la font tourner, quel que soit son style.

Certains fournisseurs de machines fournissent des fichiers CAO de leurs usines, certains les facturent et d'autres ne les fournissent pas du tout. Que les fichiers CAO soient fournis, achetés ou que vous les conceviez vous-même, vous devrez vérifier les données 3D par rapport aux dimensions réelles de la machine pour vous assurer qu'elles sont exactes.

L'ajout du fraisage 5 axes à la fabrication de moules présente de nombreux avantages et peut améliorer les finitions, réduire le temps d'expédition et réduire le besoin d'opérations EDM.

Lorsque vous envisagez une fraiseuse CNC à 5 axes, envisagez d'augmenter d'une taille celle dont vous pensez avoir besoin. Vérifiez les capacités RTCP pour l'usinage 5 axes simultané. Vérifiez la simplicité d'utilisation de différents plans de travail temporaires pour l'usinage 3+2 axes. Envisagez des composants de meilleure qualité et plus robustes pour des vitesses, une précision et une qualité de finition supérieures.

Vous souhaitez acheter une fraiseuse CNC 5 axes ? En savoir plus sur la façon d'optimiser votre machine avec Fusion 360.