Maîtriser les axes de machines CNC :types, fonctions et contrôle de précision

Les axes de machines CNC sont un pilier essentiel pour l’avancement de la technologie d’usinage automatisé. Ces axes dictent le mouvement d'une machine dans différentes directions :d'un côté à l'autre, d'avant en arrière, ainsi que des mouvements verticaux, permettant un contrôle précis de la fabrication. Savoir utiliser les axes CNC permet d'améliorer la précision des pièces et la rapidité de production.

Que sont les axes de machine CNC ?

Les axes des machines CNC peuvent être définis comme la plage de mouvement qu'une table ou un outil peut avoir. Les axes créent une matrice rectangulaire qui aide la machine à effectuer des levages complexes de manière séquentielle, synchronisée avec d'autres opérations.

Il existe généralement deux principaux types d'axes :linéaires (X, Y, Z) et rotatifs (A, B, C). Tandis que les axes linéaires se déplacent le long d'une trajectoire rectiligne, les axes rotatifs pivotent le long d'eux. L'ajout de plus d'axes permet de résoudre plus facilement des problèmes plus complexes.

Fonctions des différents axes d'usinage CNC

En usinage CNC, la fonction de chaque axe est distincte. Voici une simplification de l'objectif de chaque axe CNC ci-dessous :

Axe X :mouvement de gauche à droite

Cet usinage CNC sur l'axe X possède les fonctions les plus simplistes mais les plus importantes des systèmes CNC. L'axe X fait tourner la pièce ou l'outil de coupe d'un côté à l'autre. Cela facilite encore davantage les opérations 2D.

• Il fournit la dynamique du mouvement horizontal de gauche à droite.
• Il pose les bases des processus d'usinage effectués en 2D.
• Essentiel pour les caractéristiques horizontales ou les largeurs de coupe.
• Fréquemment appliqué au profilage des bords, ainsi qu'aux rainures.
• Donne un mouvement de base pour toutes les configurations à 3 axes.
• S'adapte au mouvement de la table sur la plupart des fraiseuses.

Axe Y :mouvement d'avant en arrière

L'axe Y ajoute de la profondeur à la coupe le long de l'axe X. Il déplace également la table ou l'outil d'avant en arrière. L'axe X délimitera les surfaces planes et les contours.

• Contrôle les mouvements vers l'avant et vers l'arrière.
• Fonctionne avec l'axe X pour les bords et les formes rectangulaires.
• Employé dans le positionnement de pièces et le surfaçage.
• Indispensable pour le contourage et l'alignement des pièces.
• Utile lorsque vous travaillez sur des plaques de cadre, des plaques plates et des plaques de caisson.
• Contrôle les espaces de travail horizontaux pour ajouter de la profondeur.

Axe Z :mouvement de haut en bas

Le mouvement vertical est contrôlé par l'axe Z. Cela permet à l’outil de coupe de pénétrer profondément dans le matériau. Cet axe est le plus important en référence à la profondeur et au volume des coupes.

• Le mouvement vertical définit la profondeur de l'outil.
• Applicable à la coupe en plongée, au perçage et à l'alésage.
• Utilisé lorsque la profondeur est un problème.
• Utile pour la gravure par couches ou le fraisage d'empreintes.
• Dans chaque tâche, il définit la profondeur de coupe, définissant ainsi la précision et l'état de surface.

Axe :rotation autour de l'axe X

L'axe X sur l'axe A permet la rotation de la pièce ou de l'outil de coupe. Avec ce mouvement, il est possible d'usiner sur des surfaces cylindriques ou courbes. De plus, il facilite la coupe sur plusieurs côtés, éliminant ainsi le besoin de resserrer.

• Permet l'incorporation de mouvements de rotation dans la direction X.
• Permet de graver des surfaces courbes ainsi que des tuyaux.
• Permet d'accéder aux surfaces des pièces qui seraient autrement masquées.
• Réduit le temps et les efforts consacrés au resserrage.
• Obligatoire pour l'usinage des arbres à cames ou l'entaillage des tubes.

Axe B :rotation autour de l'axe Y

L'axe Y fonctionne comme le point de rotation de l'axe B. En tant que tel, il permet à l’outil d’approcher le matériau sous différentes orientations angulaires. Ce type de mouvement est nécessaire chaque fois qu'il y a des caractéristiques de contre-dépouille ou une géométrie inclinée.

• Permet un mouvement basé sur l'inclinaison pour l'usinage en angle.
• Facilite et contrôle les coupes sur les surfaces inclinées.
• Utilisé pour produire des aubes de turbine.
• Permet un mouvement sur 5 axes sous différents angles.
• Offre une portée et une flexibilité améliorées à la tête de coupe.
• Il est plus facile d'exécuter des contre-dépouilles et des géométries internes.

Axe C :Rotation autour de l'axe Z

L'axe Z est l'endroit où est positionné l'axe C. L'axe C permet l'usinage autour du périmètre de la pièce. Ceci est particulièrement utile dans les machines CNC de fraisage-tournage.

• Fait pivoter la pièce ou l'outil autour de l'axe vertical.
• Efficace pour augmenter l'efficacité de la finition des surfaces rotatives.
• Améliore l'efficacité du fraisage multiface offert par les outils en parallèle.
• Diminue le nombre de fois que l'outil doit être changé.
• Efficace pour l'usinage d'engrenages et d'autres composants symétriques.
• Caractéristiques générales des centres CNC de fraisage-tournage.

Types d'axes de machine CNC (basés sur le nombre d'axes)

Le nombre d'axes d'une machine CNC a une grande influence sur le détail et la complexité des tâches qu'elle peut effectuer. Ils sont classés en fonction de leur capacité à se déplacer le long d'un axe, qui détermine la précision, la flexibilité et les capacités globales. Voici une brève explication des types courants en fonction du nombre d'axes.

Machines CNC 3 axes

Les machines CNC à 3 axes sont le type le plus basique et le plus couramment utilisé. Ils fonctionnent dans les axes de coordonnées X, Y et Z. Contrairement aux machines plus avancées, cette configuration est simple. Cela vous permet de couper, percer et fraiser des surfaces planes ou de créer des figures en 2 dimensions.

Cependant, les systèmes 3 axes ont des limites. Les surfaces inclinées ou les conceptions courbes ne sont pas très faciles à obtenir avec ces types de machines CNC en raison de la restriction du déplacement linéaire des outils vers le haut ou le bas, à gauche et à droite. Pour les conceptions plates et simples, cette machine convient aux personnes soucieuses de leur budget.

Machines CNC 4 axes

Avec l'ajout de l'axe A, qui tourne autour de l'axe X, une machine CNC à 4 axes est créée. Ce mouvement supplémentaire permet d'usiner complètement une pièce sans la retirer de la machine. C’est idéal pour les travaux de sculpture complexes et les pièces cylindriques. Le repositionnement des matériaux s'effectue avec peu d'effort manuel, ce qui permet de gagner du temps. Pour un atelier qui fabrique des pièces rondes ou des pièces multifacettes, ces machines fonctionnent de manière optimale.

Machines CNC 5 axes

Contrairement à la CNC mentionnée précédemment, la machine CNC à 5 axes permet plus de mouvements de l'outil de coupe car il peut se déplacer le long des axes X, Y et Z en plus de deux mouvements de rotation, qui sont généralement A et B ou A et C. La possibilité de travailler sur des formes plus complexes tout en étant configurée dans une seule position est facilitée grâce au mouvement supplémentaire des axes rotatifs. Les contre-dépouille, les angles aigus et les formes profondément incurvées peuvent tous être usinés avec une extrême précision.

Ces types de machines peuvent être trouvés dans des secteurs tels que l'aérospatiale, la prothèse et l'ingénierie maritime, où la précision est indispensable. En réduisant le nombre de serrages effectués, il y a moins d'erreurs et le résultat est amélioré. La capacité de rotation dans cinq directions permet un travail détaillé sur des pièces fines sans avoir besoin de retournement manuel.

Machines CNC de 6 à 12 axes

La fabrication avancée est réalisée à l'aide de machines allant de 6 axes. Les systèmes peuvent fonctionner avec une extrême précision, quelle que soit la pièce, et nécessitent des ajustements limités. Pour accéder aux surfaces nécessitant une manipulation approfondie, des mouvements d'axes rotatifs et linéaires sont utilisés pour un multitâche non-stop.

Les industries de la robotique et de l'aérospatiale qui nécessitent une précision extrême tout en exécutant des tâches dans des délais courts utilisent ces machines. La capacité d'automatisation réduit le temps consacré à la tâche, minimise les risques encourus et augmente la qualité du produit final.

Axes multi-CNC :quand et pourquoi en utiliser davantage ?

Les machines intégrant plus de trois axes linéaires ou rotatifs sont appelées axes multi-CNC. De tels systèmes sont destinés à des pièces plus sophistiquées, notamment celles sculptées et nécessitant des contours, des courbes ou plusieurs angles. Les systèmes multi-axes sont pratiques pour usiner une pièce sur plusieurs côtés sans avoir à la réinitialiser ou à la refixer. Ces systèmes améliorent le flux de travail et la précision globale de la production.

Comment choisir les axes CNC adaptés à vos besoins ?

Qu'il s'agisse de fabriquer des pièces simples ou des composants complexes, avec la configuration d'axe correcte choisie, l'efficacité et la qualité de sortie peuvent être considérablement améliorées.

Faire correspondre les axes avec la complexité du travail

La toute première chose à faire est de déterminer la forme et les caractéristiques des pièces que vous souhaitez usiner. Les pièces solitaires et plates peuvent être exploitées par une machine CNC à 3 axes et réalisées en toute simplicité. Ces machines sont assez fiables et fonctionnent très bien pour les détails au niveau de la surface.

Les courbes et les angles peuvent être plus facilement traités par machine avec une machine précise à 4 ou 5 axes. De telles variantes offrent davantage d'accès et de mouvements, ce qui simplifie le traitement des formes multidimensionnelles. Si vous travaillez sur une pièce comportant des angles vifs ou des coupes complexes, il est alors sage de passer au niveau suivant.

Pensez aux avantages par rapport au budget

Si l’on considère le coût initial des pièces, les machines 3 axes sont moins chères, mais elles seront plus coûteuses à long terme pour tout travail pouvant nécessiter le repositionnement des pièces. Les machines multi-axes augmentent la productivité grâce à des temps de cycle et des configurations réduits, ce qui offre finalement une plus grande efficacité. Même si leur coût initial est élevé, ils gagnent du temps et commettent un minimum d'erreurs, ce qui les rend plus rentables.

Évaluer le niveau de compétence

Commencez avec une machine à 3 ou 4 axes si c'est la première fois que vous essayez l'usinage CNC. Ces machines sont plus simples à programmer et à entretenir. Vous pourrez ensuite explorer des machines plus avancées à mesure que vous gagnerez en expérience.

Les opérateurs doivent être compétents dans la programmation et les configurations complexes pour les machines à 5 axes ou plus. Une formation est nécessaire pour chaque axe ajouté, alors évaluez toujours les compétences de votre équipe.

Mise à niveau basée sur la charge de travail

Lorsque votre volume de production augmente, l’automatisation devient plus importante. L'usinage multi-axes est mieux adapté à la production par lots. Si vous êtes souvent confronté à des délais serrés, passer à une machine dotée de plus d'axes peut vous aider.

Avoir plus d'axes signifie avoir plus de travail effectué en une seule opération. Il y a moins besoin de configuration et de repositionnement manuel. Il s'agit d'un avantage majeur dans les délais serrés ou les travaux détaillés.

Tableau de comparaison :machines CNC par nombre d'axes

Nombre d'axesMouvementsApplicationsIndustries courantes3 axesX, Y, ZFraisage de base, perçage, découpe 2DFabrication, prototypage, travail du bois4 axesX, Y, Z + ACUsinage cylindrique, gravureBijoux, automobile, outillage5 axesX, Y, Z + A &B/CAPièces aérospatiales, moules complexesAéronautique, médical, fabrication de moules6–12 axesX, Y, Z + rotatifs multiplesMulti-surface usinage, conceptions complexesRobotique, automobile, fabrication de haute technologie

Chez WayKen, nous sommes spécialisés dans les solutions avancées d'usinage CNC, notamment les capacités à 3, 4 et 5 axes. Avec des équipements de pointe et des ingénieurs experts, nous livrons des pièces de précision CNC avec des géométries complexes et des tolérances serrées. Des composants simples aux pièces multi-axes complexes, WayKen est votre partenaire fiable pour concrétiser vos conceptions avec rapidité et précision.

Les axes des machines CNC dictent les capacités de votre machine. Les axes déterminent à quel point les opérations deviennent complexes et efficaces. La bonne sélection du nombre d’axes améliore l’erreur et la qualité. Une meilleure compréhension des axes CNC permet une meilleure utilisation de l'équipement.