Ajouter des axes d'usinage CNC réduit les coûts de production — Voici comment

C'est officiel ! Ajouter des axes supplémentaires à votre processus d'usinage peut le rendre plus efficace et réduire les coûts. Voici pourquoi ça marche.

Les choses changent constamment dans le monde de la fabrication. De nouvelles technologies arrivent, les anciennes s'améliorent, et nous devons mettre à jour nos processus pour suivre le rythme.

Un changement récent est l'augmentation du nombre d'axes utilisables en usinage CNC. Selon les tendances actuelles, la technologie la plus récente rend l'usinage multi-axes encore plus accessible qu'auparavant.

Mais vous vous demandez peut-être : plus d'axes, c'est vraiment mieux ?

Eh bien… oui.

Ajouter des axes supplémentaires à votre processus d'usinage peut apporter toute une série d'avantages, notamment une efficacité améliorée et des coûts réduits.

Vous pouvez ajouter des axes supplémentaires soit en investissant dans une machine CNC multi-axes, soit avec l'usinage robotique.

Quelle est la meilleure option ? Pour répondre, regardons d'abord les problèmes de l'usinage traditionnel.

5 problèmes de l'usinage CNC 3 axes traditionnel

Traditionnellement, les machines CNC ont 3 axes programmables, souvent X, Y et Z. Ceux-ci permettent de percer, fraiser ou transformer votre pièce en 3 dimensions. Certaines machines à axes réduits (par exemple machines de gravure) ont aussi juste une capacité 2D ou 2,5D.

L'usinage 3D est excellent pour de nombreuses opérations courantes en fabrication. Cependant, avoir seulement 3 axes peut aussi être très restrictif.

Voici 5 problèmes qui surviennent avec les machines CNC traditionnelles :

1. Nécessite plus de réglages

Moins d'axes signifie plus de réglages. À moins que vos produits ne nécessitent un usinage extrêmement simple, il est probable que vous deviez changer la position et/ou l'orientation des pièces pour réaliser toutes les coupes requises.

Chaque réglage supplémentaire affecte directement la productivité de la cellule d'usinage. C'est particulièrement problématique avec les petites séries (qui deviennent plus courantes) où jusqu'à 90 % du temps d'usinage peut être pris par les réglages.

2. Plus de temps manuel

Plus de réglages ne réduisent pas seulement la productivité de la machine. Ils réduisent aussi la productivité des travailleurs. Chaque réglage nécessite qu'un travailleur humain passe son temps précieux sur une tâche sans valeur ajoutée. Il pourrait passer ce temps plus productivement ailleurs.

Rationaliser vos changements de série peut aider à réduire ce temps, mais il est bien plus efficace d'éliminer autant que possible le temps manuel.

3. Nécessite des fixations sur mesure

Les machines 3 axes sont limitées dans l'orientation à laquelle elles peuvent approcher la pièce. Si une opération d'usinage nécessite une orientation légèrement décalée, cela signifie souvent que vous devez concevoir et fabriquer des fixations sur mesure.

Les fixations sur mesure vont bien pour de très grandes séries. Cependant, elles peuvent ajouter une énorme quantité de travail pour chaque réglage. Cela peut augmenter significativement le temps et le coût par pièce.

4. Étapes accrues par opération

Tout fabricant sera d'accord : moins il y a d'étapes d'usinage, mieux c'est. De nombreux principes de la pratique de la Conception pour la Fabrication sont dédiés à simplifier les opérations d'usinage et réduire le nombre d'étapes requises.

Les machines 3 axes augmentent souvent inutilement le nombre d'étapes par rapport aux technologies d'usinage qui ont plus de degrés de liberté.

5. Délais et coûts de produit augmentés

Tous les problèmes ci-dessus peuvent affecter négativement le processus de fabrication global, menant à des délais accrus et un coût de produit plus élevé. Chaque fois qu'un technicien doit passer son temps précieux sur un nouveau réglage et chaque fois qu'une fixation sur mesure doit être faite, cela peut impacter directement le résultat net.

Pourquoi les axes supplémentaires réduisent les coûts

La solution de plus en plus populaire à ces problèmes est d'ajouter des axes supplémentaires à votre opération d'usinage.

Il y a deux façons d'y parvenir, comme nous le verrons ci-dessous, mais regardons d'abord pourquoi plus d'axes peuvent réduire les coûts.

Le point idéal des 6 degrés de liberté

Nous pensons souvent au monde comme étant en 3 dimensions. Mais en réalité, 6 dimensions sont nécessaires pour un usinage totalement flexible :

• 3 dimensions positionnelles (X, Y et Z)
• 3 dimensions rotationnelles (Rot[X], Rot[Y] et Rot[Z])

Ces 6 valeurs sont le nombre minimum de degrés de liberté (DoF) requis pour approcher n'importe quel point de l'espace de travail sous n'importe quel angle.

Les machines CNC avec 3, 4 ou même 5 axes seront toujours restreintes car elles n'atteignent pas ce « point idéal » à 6 DoF.

5 façons dont les axes supplémentaires réduisent les coûts

Ajouter des DoF à une opération d'usinage peut diminuer les coûts de plusieurs façons :

1. Un seul réglage est nécessaire (aka « Done-in-one »).
2. Le temps manuel de l'opérateur est réduit au minimum.
3. Aucune fixation sur mesure n'est généralement requise.
4. Réduit et simplifie les étapes d'usinage.
5. Diminue le délai pour le produit.

Tous ces facteurs aident à réduire le temps de production et le coût.

Combien d'axes pouvez-vous ajouter ?

Comme 6 DoF sont requis pour une machine totalement flexible, la question suivante est : Comment ajouter ces DoF et combien peut-on en ajouter ?

Il y a 2 options pour ajouter des axes supplémentaires à votre cellule d'usinage :

1. Machines CNC multi-axes.
2. Usinage robotique.

Voici combien d'axes vous pouvez ajouter avec chaque technologie :

Avec les machines CNC

Quand on parle de machines CNC, on fait généralement référence aux trois types les plus courants disponibles actuellement :

1. CNC 3 axes traditionnel
2. CNC 4 axes
3. Machines CNC 5 axes

Bien qu'il commence à y avoir d'autres machines sur le marché (par exemple cette machine 6 axes rapportée en 2019), 5 axes est la « limite haute » la plus courante.

Avec l'usinage robotique

Une alternative au CNC est d'utiliser l'usinage robotique. Cela implique d'ajouter un outil d'usinage sur un robot industriel.

Avec cette configuration, la configuration de base a 6 DoF, car c'est la norme pour les robots industriels. Cependant, il y a de la place pour beaucoup plus d'axes dans votre configuration d'usinage robotique en ajoutant autant d'axes supplémentaires que vous voulez !

Bien que vous ne puissiez jamais augmenter les DoF au-dessus de 6, ajouter plus d'axes comme cela permet un espace de travail beaucoup plus grand et plus de flexibilité.

Lequel est mieux : CNC ou usinage robotique ?

La tendance actuelle vers l'usinage multi-axes rend les machines 5 axes plus populaires. Cependant, il y a des inconvénients à utiliser des machines CNC comparé à l'usinage robotique.

Deux inconvénients majeurs des machines CNC multi-axes sont :

• Elles sont inflexibles — Vous ne pouvez pas simplement ajouter un axe supplémentaire comme avec l'usinage robotique.
• Elles sont enormes ! — Avec le CNC, plus vous avez d'axes, plus la machine devient généralement grande.

Finalement, le choix de la technologie vous revient, mais il vaut la peine de mentionner que l'usinage robotique peut même surpasser les machines CNC dans certains cas.

L'usinage robotique peut vraiment simplifier votre vie comparé à l'utilisation de machines CNC multi-axes.

Que pensez-vous des machines CNC multi-axes comparées à l'usinage robotique ? Dites-le-nous dans les commentaires ci-dessous ou rejoignez la discussion sur LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram ou sur le forum RoboDK.