La fraiseuse CNC 5 axes augmentera les capacités de vos ateliers

Dans la communauté des fabricants, le terme "CNC" est souvent utilisé pour désigner le fraisage CNC, c'est-à-dire le processus avec la broche comme tête d'outil. Cependant, il convient de noter que la CNC peut être utilisée non seulement pour le fraisage, mais également pour d'autres utilisations.

Aux fins de cet article, le fraisage CNC est un outil de coupe qui enlève systématiquement de la matière pour produire la géométrie finale. Dans ce processus de soustraction, l'ordinateur convertit la conception CAO en coordonnées, puis la convertit en un outil de coupe pour enlever la matière et afficher les instructions de l'objet final.

Le fraisage CNC 5 axes démystifié

Les fraiseuses CNC à cinq axes sont simplement des variantes avancées des fraiseuses ordinaires dans lesquelles l'outil de coupe se déplace simultanément sur cinq axes différents. Ce n'est que grâce à cette liberté de mouvement que des géométries complexes peuvent être créées. Les machines CNC à 3 axes ordinaires, populaires parmi les passionnés, ne peuvent tout simplement pas déplacer la broche de coupe d'une manière qui créerait, par exemple, des cavités partielles et des porte-à-faux sans ajuster manuellement le matériau à mi-chemin du processus.

Matériaux typiques pour le fraisage CNC :

● fibre de carbone

● aluminium

● titane

● bois (applications artistiques et design)

En raison de sa capacité à fabriquer des pièces complexes à partir de matériaux solides et durables, la CNC 5 axes est une solution de production et de prototype courante dans l'industrie aéronautique qui nécessite des pièces complexes d'une résistance exceptionnelle.

Les lecteurs mathématiciens du public peuvent se demander d'où viennent exactement les deux axes supplémentaires. Après tout, le système de coordonnées cartésien n'a que 3 axes :X, Y et Z. Mais c'est vraiment très simple :une CNC 5 axes ajoute un "axe" de rotation supplémentaire autour de chacun des axes X et Y.

Le schéma ci-dessus montre six axes. La rotation autour de l'axe Z vertical existe sur certaines machines, mais en fait les fraiseuses CNC 6 axes sont une race rare car le sixième axe apporte peu d'avantages.

::Voir les produits :Centres d'usinage 5 axes

5 axes dans un monde à 3 axes

Les fraiseuses CNC peuvent atteindre une efficacité 5 axes de deux manières mécaniques :

faire pivoter la tête de l'outil
déplacer la table (et le bloc de matériau)
Les machines à tête pivotante, comme leur nom l'indique, peuvent manœuvrer la tête de l'outil autour d'un bloc de matériau pour pénétrer dans des espaces restreints sous différents angles. L'un des avantages de cette méthode est que vous pouvez usiner une pièce plus grande et plus lourde car le bloc de matériau reste immobile tout au long du processus.

D'autre part, la fraiseuse CNC qui déplace l'objet sur la table, également appelée broche, permet d'obtenir deux axes de liberté supplémentaires en tournant la table sur laquelle le matériau est placé. Les avantages de cette approche sont la vitesse et la stabilité, bien que les objets trop grands ou trop lourds ne puissent pas être tournés de cette manière.

Mais la fraiseuse CNC à 5 axes présente certaines complications, en particulier lors du fraisage d'objets. Par exemple, il existe une distinction claire entre les deux approches utilisées pour obtenir des capacités de coupe 5 axes :la méthode continue et la méthode 3 + 2 axes. Les noms donnent des définitions, en quelque sorte.

Le système CNC continu à 5 axes nécessite un réglage continu de l'outil de coupe dans les 5 axes pour maintenir la pointe parfaitement perpendiculaire à la surface de coupe. En revanche, la méthode 3 + 2 verrouille l'élément à un angle déterminé par les axes de rotation autour de X et Y, tandis que la tête de l'outil se déplace sur 3 axes pour couper la pièce.

Fraisage continu vs 3 + 2 axes

Peut-être vous demandez-vous quels sont les principaux avantages de la CNC continue ? La rapidité. Pas besoin d'interrompre la coupe pour changer l'orientation des pièces plusieurs fois pendant le processus, la fraiseuse CNC 5 axes continue est plus rapide. Il convient de noter, cependant, que la tête d'outil en mouvement constant nécessite davantage de pièces mobiles (usure plus élevée) et une détection avancée des collisions. Ainsi, il est plus compliqué mécaniquement et programmatiquement de l'exécuter avec succès.

Cela soulève un problème important dans le monde des 5 axes :les collisions. Avec des outils de coupe lourds et des morceaux de matériaux volant à grande vitesse partout, il est très important de s'assurer que rien n'entre en collision. Mais apprendre à la machine à suivre où tout se trouve dans l'espace 3D s'avère être un grand défi logiciel.

Côté logiciel

En parlant de défis logiciels, la conversion d'une conception 3D à partir d'un fichier de logiciel de CAO en une trajectoire d'outil physique est également une grande prouesse technique. Seuls certains des outils logiciels les plus avancés sont capables de fournir des résultats vraiment fluides dans le monde réel.

Il n'est pas difficile de voir les similitudes entre le fraisage 5 axes et l'impression 3D, vous pouvez donc vous demander comment ces deux processus se comparent. La réponse courte est :l'impression 3D et la CNC sont des ajouts, et non des substituts, dans lesquels la CNC est utilisée pour les pièces les plus solides et les plus dures.

La différence évidente est que le système CNC 5 axes se trouve principalement dans les applications industrielles. L'impression 3D est également présente dans ce monde sous la forme de machines SLS qui utilisent un laser pour la production complémentaire d'un objet à partir d'un grand bain de poudre. Bien que les deux soient capables de travailler avec des matériaux de qualité professionnelle tels que l'aluminium, un problème avec l'impression 3D SLS est la performance.

Fraisage vs impression 3D

Voici la version courte :
L'impression 3D industrielle peut avoir des délais de livraison plus longs.
Le fraisage CNC peut réduire la consommation de matières premières pour la plupart des tailles de commande.
Dans le processus d'impression 3D SLS, le volume total du la chambre d'impression doit être remplie de poudre pour produire une pièce, quelle que soit sa taille. Toutes les poudres non utilisées ne peuvent pas être réutilisées, car toute la chambre contenant la poudre doit être chauffée pendant l'impression. Par conséquent, les travaux d'impression doivent être mis en file d'attente et empilés systématiquement pour maximiser le volume de poudre utilisé dans chaque cycle et réduire l'espace inutilisé, car une partie de cette poudre inutilisée sera tout simplement gaspillée.

Le fraisage CNC n'a généralement pas de telles restrictions :tant qu'un bloc de matériau est livré à peu près de la taille du modèle fini, l'excédent sera cassé pour obtenir la géométrie finale, quelle que soit la taille du modèle. Peu de matériau est gaspillé, à condition que le bloc de matériau d'origine soit de taille similaire à la pièce finale. De plus, pour certains matériaux CNC, comme l'aluminium, le matériau découpé peut même être collecté et recyclé.

Une petite mention

Bien qu'elle ne soit pas aussi largement utilisée que la SLS, la fusion par faisceau d'électrons (EBM), une autre méthode d'impression 3D industrielle, utilise moins de matériau. En effet, il ne nécessite pas de remplir un certain volume, il « brûle » essentiellement des matériaux de construction lors de sa création.