Comprendre l'usinage CNC 3, 4, 5 et 6 axes : guide complet

C'est une machine CNC 3 axes ou 5 axes ! Vous avez peut-être entendu quelqu'un dire cela. Vous êtes-vous déjà demandé ce que signifient 3, 4 ou 5 axes pour une machine CNC ?

Eh bien, vous êtes au bon endroit. C'est The Mechanical Post et aujourd'hui nous allons discuter des différents axes des machines CNC.

Vous pouvez télécharger le PDF sur les différents axes de machines CNC à la fin de cet article. Cet article est écrit par Peter Jacobs de CNCmasters.com. Cette entreprise existe depuis 1990, donc vous savez que vous apprenez d'experts. Plus d'infos sur l'auteur à la fin.

Introduction

Le fraisage est l'une des techniques les plus cruciales en usinage de précision CNC, avec applications allant des composants mécaniques et médicaux à l'aérospatial, l'optique, l'automobile, et plus. Des fraises rotatives sont employées pour enlever de la matière d'une pièce. Ce processus s'exécute en fixant la pièce à un angle par rapport à l'axe de l'outil.

Les axes de cette fraiseuse dictent le type de travail et les zones où on peut intervenir sur la pièce. Il existe des usinages 3, 4, 5 et 6 axes, avec caractéristiques uniques, différences et applications variées pour différents cas d'usage.

Voici un aperçu rapide des machines CNC 3, 4, 5 et 6 axes avec leurs définitions :

Usinage 3 axes

L'usinage 3 axes implique que la pièce reste immobile tandis que l'outil de coupe traverse les trois axes pour fraiser la pièce. Les machines 3 axes s'appliquent à l'usinage de géométries 2D et 2,5D.

Comme l'usinage 3 axes n'opère que sur les trois axes, le processus devient relativement simple et permet d'enlever la matière sur ces trois axes décrits comme arrière-avant, gauche-droite, et haut-bas.

Le fraisage 3 axes a ses limites et ne peut donc pas être utilisé pour concevoir des caractéristiques sous un angle par rapport au système de coordonnées X-Y-Z, quelle que soit la planarité de la caractéristique.

Applications de la machine CNC 3 axes

La machine 3 axes est idéale pour :

• Opération automatique/interactive
• Perçage de trous
• Fraisage de rainures
• Coupe d'arêtes vives

Usinage 4 axes

Le processus d'usinage 4 axes est similaire à celui de l'usinage 3 axes, où un outil de coupe enlève de la matière d'une pièce pour construire la forme et le profil requis. L'usinage 4 axes est un procédé économiquement viable d'usinage de composants, théoriquement possible sur une machine 3 axes.

Cependant, avec l'usinage 4 axes, le fraisage s'effectue sur un axe additionnel outre les 3 axes de rotation. Une machine CNC 4 axes travaille sur les axes X, Y et Z, ainsi qu'un autre axe de rotation autour de l'axe X, appelé axe A.

Généralement, la pièce sera tournée pour faciliter le processus de coupe autour de l'axe A. Le fraisage 4 axes est mis en œuvre quand des trous et découpes doivent être faits autour d'un cylindre ou sur le côté d'une pièce.

Applications de la machine CNC 4 axes

L'usinage 4 axes est multifonctionnel et considéré optimal pour :

• Gravure de surfaces courbes
• Coupe intermittente
• Coupe continue

Usinage 5 axes

L'usinage 5 axes couvre tous les axes de l'usinage 4 axes plus un autre axe de rotation.

Outre les 3 axes traditionnels X, Y et Z, il y a 2 axes de rotation appelés A et B. C'est ainsi qu'on obtient les 5 axes. Les machines de fraisage 5 axes sont assez compétentes pour livrer des composants précis et complexes utilisés pour os artificiels, pièces en titane, produits aérospatiaux, moules automobiles, pièces pour machines pétrole/gaz, usages architecturaux, médicaux et militaires.

Cette rotation multidimensionnelle et mouvement d'outil facilitent une précision, finition et vitesse sans précédent sur l'axe B pendant la construction d'une pièce.

Cette technique d'usinage peut livrer des pièces complexes, critiques pour des applications de haut niveau comme l'aérospatial.

L'usinage 5 axes offre l'option d'usinage en une seule étape (réduisant les délais), améliorant l'accès à la géométrie de la pièce, et augmentant la durée de vie de l'outil et l'efficacité du processus en ayant la table inclinée pour la position de coupe optimale.

L'usinage 5 axes est bénéfique quand un grand degré de complexité et de précision est requis.

Applications de la machine CNC 5 axes

Ce procédé est idéal pour :

• Précision des caractéristiques
• Finitions de haute qualité
• Amélioration de la productivité
• Coupe de complexités dans les composants
• Usinage de formes compliquées

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Usinage 6 axes

Le processus d'usinage 6 axes est similaire au 5 axes ; cependant, il comporte un axe de rotation additionnel autour de l'axe Z qui peut augmenter substantiellement les vitesses par rapport aux configurations 5 axes.

Une machine 6 axes a le potentiel de convertir des barres de métal brut en produit final en tournant des deux extrémités du dispositif sans défaut dans la pièce fabriquée. Le fraisage 6 axes est une solution efficace, principalement pour les composants complexes exigeant une précision inégalée.

Les machines CNC 6 axes facilitent des tâches ardues telles que le perçage de trous de divers diamètres et l'apport de différentes vitesses et motifs de coupe. La qualité du produit final livré par une machine 6 axes est la meilleure parmi toutes les machines CNC.

Les machines 6 axes sont typiquement utilisées pour l'usinage en volume d'acier, fonte, aluminium, et matériaux pour maquettes.

Cette machine utilise une tête de fraisage 3 axes spécifique pour permettre l'usinage CNC 6 axes simultané, réduisant ainsi les temps de production de 75 % stupéfiants.

Applications de la machine CNC 6 axes

Ce processus d'usinage est idéal pour :

• Atteindre la plus haute précision possible
• Vitesses rapides et précises
• Temps de processus réduit
• Fabrication de pièces avec le meilleur niveau de complexité

Différence entre usinage CNC 3, 4, 5 et 6 axes

Usinage 3, 4, 5 axes

La distinction fondamentale entre l'usinage 3, 4 et 5 axes réside dans la complexité du mouvement que l'outil de coupe et la pièce peuvent parcourir, l'un par rapport à l'autre. Plus la complexité du mouvement entre les deux parties est grande, plus la géométrie du produit final est complexe.

Le nombre d'axes sur une machine CNC mesure le type de travail réalisable, le niveau de détail de la pièce finale, et les positions de la pièce qui peuvent être manipulées.

Le type de machine à choisir dépend de vos exigences spécifiques, délais et budget. Les pièces aérospatiales exigent une précision inégalée et donc requièrent l'usinage 5 axes. Cependant, si vous avez besoin d'une machine CNC pour percer des trous, une machine 3 axes fera très bien l'affaire.

Usinage 6 axes

Ce processus d'usinage livre le plus haut niveau de précision en un temps minimal, et est donc réservé aux processus les plus complexes en termes de conception et de complexité.

Voici quelques différences notables :

Vitesses fulgurantes

La fraiseuse CNC 6 axes livre des vitesses élevées sans compromettre la précision. Outre l'axe de liberté additionnel, les mouvements d'outil spécifiques accompagnés des transitions de l'outil sont plus aisément opérables que tout autre processus d'usinage.

Opérations multiples sur une seule machine

Les fraiseuses 6 axes permettent d'effectuer fraisage, surfaçage, perçage et tournage sur une seule machine. Les centres de machines n'ont qu'à modifier l'outil correspondant ou le système de contrôle logiciel pour différentes opérations.

Productivité améliorée

Les machines 6 axes livrent les meilleures finitions de surface et taux de coupe rapides. Ce processus rend aussi le fonctionnement du moteur plus fluide et offre un contrôle, une accélération et une décélération en courbes S améliorés. Regardez cette vidéo informative de CNC Titans sur les différents axes d'usinage. (*non sponsorisé)

Mots finaux

L'usinage CNC est opérationnellement bénéfique dans plusieurs industries à forte intensité de fabrication, avec avantages notables : contrôle qualité produit amélioré, standardisation, et précision supérieure.

L'usinage CNC utilise la technologie CAO pour automatiser la coupe et le façonnage des pièces. Le nombre d'axes dans une machine établit le type de mouvement réalisable par cette machine CNC spécifique.

À propos de l'auteur : Peter Jacobs

Peter Jacobs est directeur senior du marketing chez CNC Masters. Il est activement impliqué dans les processus de fabrication et contribue régulièrement ses idées pour divers blogs sur l'usinage CNC, l'impression 3D, l'outillage rapide, le moulage par injection, la fonderie métallique, et la fabrication en général.