Qu'est-ce qu'une machine CNC à 5 axes et comment fonctionnent-elles ?

Prenez un moment pour imaginer à quel point il aurait été difficile pour les machinistes du début du XXe siècle de fabriquer des pièces et des structures. Les meilleures machines-outils dont ils disposaient à l'époque étaient le ciseau, le marteau et le tour manuel. Mais tout a changé après que Richard Kegg ait développé la première machine à commande numérique par ordinateur (CNC) en 1952.

Et depuis, la technologie d'usinage CNC n'a cessé d'évoluer, passant d'une simple machine à trois axes contrôlée par des cartes perforées à une machine CNC à 5 axes plus sophistiquée.

Une machine CNC à 5 axes est une technologie d'usinage qui offre des possibilités infinies quant à la taille et aux formes des pièces que vous pouvez fabriquer. Il offre une exactitude et une précision élevées et est fortement utilisé par les ateliers d'usinage de premier plan pour fabriquer à peu près n'importe quelle conception que vous proposez.

Dans cet article, nous aborderons les bases des machines CNC 5 axes. Nous commencerons par expliquer ce qu'est une machine CNC à 5 axes et comment elle fonctionne avant de discuter de ses avantages par rapport aux types de machines CNC conventionnelles.

Qu'est-ce qu'une machine CNC 5 axes ?

Pour aider à comprendre ce qu'est une machine à 5 axes, commençons par expliquer ce que signifie un nombre d'axes dans l'usinage CNC.

Le nombre d'axes d'usinage décrit le nombre de directions dans lesquelles l'outil de coupe CNC (ou la pièce) peut se déplacer pour produire la pièce usinée souhaitée. Par exemple, les machines CNC conventionnelles ont généralement un nombre de trois axes, ce qui signifie que leur outil de coupe peut se déplacer sur les axes X, Y et Z, latéralement sur l'axe X, verticalement sur l'axe Y et d'avant en arrière sur l'axe X. Axe Z (voir Figure 1).

Une machine CNC à 5 axes ajoute à ces trois axes linéaires en pouvant également incliner (et faire pivoter) la table tenant la pièce, comme le montre la figure 1. Ces deux nouveaux axes de rotation sont généralement appelés l'axe A (ou table inclinable). axe) et l'axe C (ou axe de rotation de la table) ; elles permettent d'usiner des géométries plus complexes que les machines CNC 3 axes.

Fig. 1 Les cinq axes d'une fraiseuse CNC 5 axes typique

Comment fonctionne une machine CNC à 5 axes ?

Comme toutes les autres machines CNC, une machine CNC à 5 axes s'appuie sur des instructions informatiques pour contrôler le mouvement de l'outil de coupe (et de la pièce) afin de fabriquer la pièce souhaitée.

Le processus d'usinage CNC 5 axes commence par la création par le concepteur d'un modèle CAO 3D (conception assistée par ordinateur) de la pièce souhaitée à l'aide d'outils de CAO tels que SolidWorks et Autodesk Inventor. Ensuite, le machiniste exporte ce modèle CAO dans un logiciel de FAO (fabrication assistée par ordinateur), qui convertit le dessin en un programme informatique (également appelé G-code).

Le code G contient des ensembles d'instructions qui contrôlent le mouvement des outils de coupe le long des axes linéaires (axes X, Y et Z) et le mouvement de la table de travail le long des axes rotatifs (axes A et C) pour produire les pièces souhaitées .

5 axes :d'où vient-il ?

Tout revient à René Descartes, qui était un philosophe et mathématicien français. L'histoire est très similaire à celle de la pomme de Newton. Un jour, Descartes était allongé dans son lit lorsqu'il aperçut une mouche. En le regardant, il s'est rendu compte qu'il pouvait décrire sa position dans la pièce en utilisant trois nombres, représentés par les variables X, Y et Z - quelque chose que nous appelons maintenant le système de coordonnées cartésiennes et qui est toujours utilisé aujourd'hui malgré le fait que plus de 300 ans se sont écoulés depuis le décès de Descartes.

Maintenant, vous vous demandez peut-être d'où viennent les deux autres. En plus de décrire la position de la mouche dans l'espace, il est également possible de décrire son orientation. Ainsi, la mouche roulant autour de X serait le quatrième axe, tandis que le cinquième axe serait la mouche tournant autour de Y. Certains prétendent également qu'il existe un sixième axe, tournant autour de l'axe Z.

5 axes – Configurations possibles

La configuration que vous choisissez pour la fraiseuse CNC à 5 axes détermine lequel des trois axes de rotation sera utilisé. Il existe deux configurations principales :une machine à tourillon et une machine à pivotement rotatif.

La fraiseuse CNC à 5 axes de style tourillon utilise l'axe A tournant autour de l'axe X et l'axe C tournant autour de l'axe Z, tandis que la fraiseuse CNC à 5 axes de style pivotant utilise le B- axe tournant autour de l'axe Y et l'axe C tournant autour de l'axe Z.

La principale différence entre les deux est la manière dont les axes rotatifs sont exprimés - dans le style tourillon, cela se produit par le mouvement de la table, tandis que dans le style pivot-rotation de la fraiseuse CNC à 5 axes se fait par le biais du pivotement de la broche. Les deux ont leurs propres avantages, donc celui qui sera utilisé dépend principalement de ce qui doit être fait.

Quels sont les avantages des machines CNC à 5 axes ?

Plus de la moitié des pièces produites avec CNC nécessitent un usinage sur cinq faces, c'est pourquoi de plus en plus de fabricants décident de l'inclure dans leurs services. De plus, l'usinage CNC 5 axes offre de nombreux avantages par rapport, par exemple, à l'usinage 3 axes, tels que :

Avantage 1 Configuration unique

Grâce à ses cinq axes, les machines CNC 5 axes vous permettent de régler votre pièce une seule fois; la machine gère ensuite chaque opération d'usinage nécessaire pour créer la pièce souhaitée. Ceci est assez différent des machines 3 axes conventionnelles, où vous auriez besoin de plusieurs configurations de machine pour fabriquer une géométrie complexe.

La nature à configuration unique des machines CNC 5 axes vous permet d'usiner rapidement des pièces complexes tout en réduisant les coûts et en atténuant les erreurs courantes dans les machines CNC conventionnelles.

Avantage #2 Outils de coupe plus courts et meilleures finitions de surface

Les quatrième et cinquième axes des machines CNC à 5 axes permettent de rapprocher la pièce de l'outil de coupe. Cela signifie que vous pouvez utiliser des outils de coupe plus courts, qui sont moins sensibles aux vibrations et vous permettent d'obtenir de meilleurs états de surface.

Avantage #3 Meilleure précision

En raison de la flexibilité des mouvements, les machines CNC à 5 axes sont beaucoup plus précises que les machines à 3 axes, c'est pourquoi non seulement elles produisent des pièces plus lisses, mais elles peuvent également produire des pièces qui seraient trop complexes pour une machine à 3 axes.

Avantage #4 Plus d'affaires

L'usinage CNC 5 axes peut être utilisé dans la production de nombreuses pièces pour lesquelles l'usinage 3 axes n'est tout simplement pas adapté.

Bien qu'il y ait plus d'avantages associés à l'utilisation de l'usinage CNC 5 axes, ce sont les plus importants.

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Usinage CNC 5 axes - Utilisations courantes

L'usinage CNC 5 axes peut être utilisé pour produire des pièces utilisées dans de nombreuses industries différentes en raison de leur efficacité et de leur capacité à produire des formes complexes. Voici quelques exemples d'industries qui tirent le plus souvent parti de cette technologie :

• Aéronautique – cette industrie nécessite une machine très précise, car les formes sont très complexes et uniques.
• Médical – L'usinage CNC 5 axes peut aider les fabricants d'équipements médicaux dans la production de dispositifs, d'implants, ainsi que d'autres équipements qui doivent être fabriqués avec une précision supplémentaire afin de répondre aux normes de santé qui ont tendance à être rigoureuses (à juste titre) .
• Militaire – une autre industrie qui utilise l'usinage CNC 5 axes pour produire les pièces nécessaires. Certaines des applications possibles incluent des pièces de sous-marins, des pièces de moteur hautes performances, des aubes de turbine et de compresseur, des armes intelligentes, des capteurs, des applications furtives, ainsi que, dans certains cas, des armes nucléaires.
• Équipements énergétiques – produire des pièces pour les équipements énergétiques nécessite souvent d'utiliser des matériaux difficiles à travailler. Avec l'usinage CNC 5 axes, vous pouvez rendre l'ensemble du processus plus simple et plus efficace.

Usinage CNC 5 axes :Gensun peut vous aider

Maintenant que vous savez au moins quelque chose sur l'usinage CNC 5 axes, vous pouvez fabriquer à peu près n'importe quelle conception que vous proposez en utilisant des machines CNC 5 axes, n'est-ce pas ? Absolument pas !

Sans aucun doute, les machines CNC 5 axes simplifient la fabrication de pièces complexes. Cependant, toutes les conceptions ne valent pas la peine d'être créées à l'aide de machines à 5 axes. Par exemple, vous feriez peut-être mieux de fabriquer des trous, des découpes et des cavités de haute précision à l'aide de machines CNC à 3 ou 4 axes. C'est pourquoi nous vous recommandons toujours de parler à un expert en usinage CNC avant de vous lancer dans la fabrication.

Gensun Precision Machining est un fournisseur de services d'usinage CNC de premier plan en Asie et dans le monde. Non seulement nous avons des experts et des ingénieurs en usinage CNC, mais nous avons également une large gamme de technologies d'usinage CNC avancées, y compris des machines CNC à 3, 4 et 5 axes.

Parlez-nous de votre projet afin que nous puissions vous aider à déterminer la technologie d'usinage la mieux adaptée à vos besoins.