Comprendre les machines CNC 4 axes : avantages et comparaison aux systèmes 3 axes

Les ateliers d'usinage disposent d'une gamme variée d'équipements pour répondre aux besoins de production des concepteurs. Ces machines peuvent être combinées pour créer un nombre illimité de formes uniques, qu'il s'agisse de pièces simples ou complexes.

Sans expertise en usinage, les ingénieurs en conception peuvent ne pas saisir pleinement les capacités et limitations des différents types d'équipements d'usinage CNC. Cela peut entraîner des inefficacités de production inattendues et augmenter les coûts de fabrication.

Cet article explique les différences entre deux types de fraiseuses CNC : les machines 3 axes et 4 axes. La différence majeure réside dans leur capacité à manipuler les pièces. Des mouvements plus avancés ouvrent la voie à davantage de possibilités.

En comprenant en quoi le fraisage CNC 4 axes diffère du fraisage 3 axes, les concepteurs peuvent mieux anticiper l'équipement nécessaire pour fabriquer efficacement leurs pièces.

Qu'est-ce que l'usinage CNC 3 axes ?

L'usinage CNC repose presque toujours sur un système de coordonnées cartésiennes pour définir le positionnement et les mouvements. Cela implique un axe X, un axe Y et un axe Z. Les équipements de fraisage les plus basiques du marché permettent l'usinage 3 axes le long de ces axes.

Cela signifie des mouvements de translation, ou de glissement, dans trois directions seulement : de gauche à droite, d'avant en arrière, et de haut en bas. Nous définissons ces directions comme les axes X, Y et Z respectivement.

Bien que les machines CNC 3 axes puissent combiner des mouvements le long de différents axes simultanément pour créer des formes courbes, leurs capacités restent limitées. Les pièces comportant des caractéristiques sur plusieurs faces nécessitent un repositionnement et un réalignement manuels entre les opérations, ce qui ralentit le processus. Le repositionnement des pièces est simplifié et accéléré par l'utilisation d'un gabarit conçu séparément, qui peut également s'avérer indispensable pour des caractéristiques telles que les rainures inclinées.

Des caractéristiques plus complexes intégrant une courbure en dehors d'un seul plan XY peuvent même être impossibles à réaliser sur une fraiseuse 3 axes. Par exemple, les rainures hélicoïdales ou les lobes d'un arbre à cames. Cela signifie que les fraiseuses CNC 3 axes sont mieux adaptées aux opérations simples comme le perçage de trous ou le fraisage de rainures.

Qu'est-ce que l'usinage CNC 4 axes ?

Une fraiseuse CNC 4 axes est capable de tous les mouvements d'une fraiseuse 3 axes, mais ajoute un axe rotatif supplémentaire, appelé axe A. Ce 4e axe est aligné avec l'axe X utilisé pour le mouvement latéral. Cela signifie que l'axe A permet à la pièce de basculer vers l'avant ou l'arrière du point de vue de l'opérateur.

Alors que la plupart des fraiseuses 3 axes disposent d'une table « plate » pour le montage des pièces, les machines CNC 4 axes utilisent soit un mandrin, une plaque de face, soit un bloc de fixation de type tombeau. Les mandrins et plaques de face maintiennent une pièce individuelle sur le côté, qui peut ensuite être pivotée pour un accès à 360° à toutes les faces. Les tombeaux maintiennent plusieurs composants simultanément pour la production en série.

L'axe A est utile soit avec un mouvement continu pour les caractéristiques arrondies, soit par indexation, qui repositionne et fixe la pièce à un nouvel angle. Dans les deux cas, le 4e axe ajoute des capacités supplémentaires et améliore l'efficacité sur les pièces nécessitant un usinage sur plus d'une face.

L'usinage 4 axes est-il meilleur ?

Bien qu'une machine CNC 3 axes puisse suffire pour de petits travaux d'usinage simples, une fraiseuse CNC 4 axes est parfois privilégiée pour trois raisons :

1. Le 4e axe ajoute la capacité d'usiner des caractéristiques plus complexes.
2. Lors de l'usinage de plusieurs faces, une fraiseuse CNC 4 axes améliore l'efficacité en éliminant le besoin pour les opérateurs de repositionner et réaligner les pièces.
3. Le repositionnement des pièces sur une machine CNC 3 axes peut introduire des inexactitudes et affecter la capacité à respecter les tolérances de conception.

Il existe également des machines CNC 5 axes pour augmenter encore la complexité autorisée des pièces usinées. Gensun utilise une gamme complète d'équipements d'usinage de haute précision pour fabriquer les pièces dont vous avez besoin dans des tolérances serrées. Consultez notre page de services CNC pour découvrir comment nous pouvons vous aider à lancer votre prochaine conception de produit sur le marché.