Booster l'efficacité de votre CNC 5 axes : 4 conseils d'initiés éprouvés

Il y a d'excellentes raisons d'utiliser des machines CNC 5 axes, mais pour vraiment récolter les bénéfices de productivité, vous aurez besoin du bon outillage et des bonnes techniques — dont certaines sont sous le radar. Nous parlons à trois experts de l'industrie pour des conseils de gain de temps et de productivité.

Que votre atelier utilise les cinq axes simultanément ou limite son usinage au 3+2, les centres d'usinage CNC 5 axes sont la meilleure chose qui soit arrivée à la productivité depuis le carbure. Il y a une multitude d'avantages à utiliser l'usinage 5 axes, notamment : manipulation réduite des pièces, moins de fixations, délais plus courts, qualité de pièce plus élevée, élimination du travail en cours, et fabrication de pièces complexes et autrement impossibles, comme les implants de genou et les aubes de turbine.

Avant de plonger complètement, il est important de comprendre comment la fabrication de pièces sur un CNC 5 axes sera significativement différente du travail sur un VMC 3 axes ou un autre système.

Vous pourriez avoir besoin d'outillage et de serrage de pièce entièrement différents — et de nouvelles stratégies pour la mise en place et le changement. Nous parlons à trois experts de l'industrie pour des conseils de gain de temps et de productivité uniques aux systèmes CNC 5 axes.

Astuce n°1 pour l'usinage 5 axes : Usinez plusieurs pièces en moins de temps avec la bonne plaque de base, changez les configurations rapidement

L'un des premiers points négatifs que vous pourriez entendre sur les centres d'usinage 5 axes est l'idée qu'ils sont limités à une pièce par cycle. Pas du tout, dit Brad Evans, chef d'équipe pour le serrage stationnaire chez Schunk.

« Beaucoup de gens négligent la capacité d'usiner plusieurs pièces sur une machine 5 axes », dit-il. « Mais si vous équipez votre machine avec une plaque de base pyramidale à 45 degrés, vous éliminez la plupart des problèmes d'interférence et pouvez usiner de trois à six pièces par cycle, selon la pyramide. »

Les étaux 5 axes de la série KSC de Schunk sont conçus pour se monter sur l'une de ces pyramides de style SEP, mais Evans reconnaît que n'importe quel étau conviendra. Les étaux spéciaux sont une autre chose que certains ateliers négligent.

Quoi qu'il en soit du serrage et du nombre de pièces qu'on peut serrer dans la machine, Evans recommande fortement d'utiliser un système de positionnement à point zéro VERO-S ou comparable pour réduire le temps de mise en place et tirer pleinement parti de la flexibilité d'un centre d'usinage 5 axes.

« En raison de leur coût plus élevé, il est particulièrement important de garder la porte fermée autant que possible sur un centre d'usinage 5 axes », explique Evans. « Donc si vous avez un système de changement rapide et une pyramide à trois ou quatre faces avec un étau sur chaque face, vous pouvez non seulement faire tourner la machine beaucoup plus longtemps entre les ouvertures de porte, mais aussi basculer vers une configuration différente en quelques minutes. Vous ne réglez rien ni ne touchez — déposez simplement le prochain travail et c'est parti. »

Découvrez pourquoi un système trunnion ne peut pas rivaliser avec un CNC 5 axes et bien plus dans « 8 faits importants sur les centres d'usinage 5 axes et l'usinage haute performance. »

Astuce n°2 pour l'usinage 5 axes : Utilisez la simulation de trajectoire d'outil

Plusieurs pièces par cycle peuvent augmenter le potentiel de collision déjà élevé de l'usinage 5 axes où les longues longueurs d'outil et les espaces restreints augmentent le risque d'interférence.

Les mauvais jours dus aux collisions de machine peuvent être facilement évités — il suffit d'un peu d'effort supplémentaire en amont, et d'un logiciel dédié à tirer le meilleur parti de chaque machine-outil, dit Gene Granata, responsable produit pour le logiciel de simulation de trajectoire d'outil Vericut chez CGTech.

« Beaucoup d'ateliers comptent sur les capacités de simulation de leur système FAO pour détecter les interférences », dit-il. « Le problème ici est qu'un programme peut passer au peigne fin pendant le développement de la trajectoire d'outil, mais une fois qu'il a été post-traité, des erreurs peuvent être introduites. »

La vraie simulation de trajectoire d'outil vérifie aussi la machine-outil entière, y compris les limites de déplacement, le comportement de fonctions de commande CNC spécifiques comme les décalages dynamiques et la compensation de fraise, la pièce en constante évolution, les fixations et porte-outils, et même les serre-joints qui maintiennent l'étau sur la table. Ce niveau de réalisme et de précision est difficile à atteindre dans n'importe quel système de programmation.

La simulation de trajectoire d'outil fournit bien plus que l'évitement de collision, cependant — elle augmente aussi l'efficacité d'usinage. Parce que les opérations d'usinage 5 axes sont généralement plus complexes que celles effectuées sur des machines-outils moins performantes, de nombreux programmeurs — particulièrement ceux qui sont nouveaux dans le travail 5 axes — rétractent les outils beaucoup plus loin que nécessaire pour dégager la pièce.

Ils peuvent aussi utiliser une approche lente et des avances de positionnement lentes parce qu'ils ne sont pas confiants sur la façon dont la machine bougera ou à quel point l'outil est vraiment proche d'une collision potentielle avec quelque chose.

« Ils gaspillent toutes sortes de temps et de mouvement à faire ça et passent par de longs processus de validation sur le shop floor, alors qu'un bon simulateur vous montre exactement ce qui se passe à l'intérieur de la machine et comment elle se comporte », dit Granata. « Cela permet aux programmeurs de rester plus près de la pièce pendant les mouvements de positionnement, ce qui augmente l'efficacité globale, tout en assurant au programmeur qu'il n'y aura pas de problèmes une fois le travail sur le terrain. L'objectif devrait toujours être : première pièce, bonne pièce. »

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Astuce n°3 pour l'usinage 5 axes : Calibrez votre machine CNC pour un alignement correct

Une autre façon de rester hors des ennuis est de maintenir la broche et les axes de la machine correctement alignés. La plupart des centres d'usinage 5 axes sont équipés d'options de contrôle du point central de l'outil (TCP) ou similaires pour éviter les décalages de surface et les inexactitudes géométriques qui pourraient autrement se produire lorsque les axes de la machine tournent de plan en plan. Mais si la machine elle-même est hors d'accord, tout le TCP du monde ne sera pas efficace.

La calibration de routine de la machine est importante sur toute machine-outil CNC, note Tom Ellis, responsable marketing de la division laser et calibration de Renishaw, mais surtout sur les centres d'usinage 5 axes.

« Étant donné le centre de rotation relativement haut, éliminer tout désalignement est fondamental pour votre capacité à faire une pièce correctement », dit-il. « C'est pourquoi nous avons développé l'AxiSet. »

Le système de contrôle AxiSet ressemble à rien de plus qu'une sucette en métal attachée à une base magnétique. Les apparences peuvent être trompeuses. En plaçant la sphère de calibration sur la table d'un centre d'usinage 5 axes ou le mandrin sur un tour multitâche et en la palpant dans diverses positions axiales et radiales, les erreurs de forme mécanique peuvent être rapidement affichées et corrigées.
Le logiciel du système est également capable de déterminer le centre de rotation exact et de transmettre cette information à la commande de la machine-outil. Le résultat est un alignement parfait de tous les axes et points de pivot de la machine.

« L'AxiSet, avec le calibrateur multi-axes XM-60 et le ballbar QC20-W, c'est ce que nous utilisons sur nos propres machines-outils », dit Ellis. « Beaucoup de gens ne le réalisent pas, mais Renishaw est un grand fabricant, produisant un million de pièces par mois pour nos divers produits. La calibration de routine fournit des données sur la performance d'une machine, et donne une alerte précoce sur les problèmes potentiels, qu'il y ait eu un crash ou non, ou que quelqu'un l'ait signalé ou non. »

Astuce n°4 pour l'usinage 5 axes : La valeur du serrage de pièce automatisé

Brad Evans de Schunk a un autre conseil : abandonnez la poignée d'étau.

« Dans une situation d'automatisation, ou même pour une meilleure ergonomie, les ateliers ont le choix entre le serrage hydraulique et pneumatique », dit-il. « L'hydraulique a l'avantage en termes de force de serrage, mais pas de beaucoup, et s'il y a une fuite dans le système, vous regardez une contamination possible des fluides de coupe et du absorbant partout autour de la machine. »

C'est pour ces raisons que le serrage pneumatique a gagné en popularité et en capacités ces dernières années. C'est simple à installer et à entretenir, et s'il y a une fuite, elle s'évacue dans l'atmosphère.

Pas de gros problème. Evans dit qu'il est assez facile de plomber l'un des mandrins à changement rapide VERO-S ou des fixations pyramidales pour l'air comprimé et de le connecter à un automate à l'intérieur de l'armoire électrique de la machine si le serrage et le desserrage automatiques sont souhaités.

Sinon, un collecteur et une vanne actionnée à la main ou des vannes sont à la fois rapides et abordables. Dans les deux cas, le serrage de pièce automatisé est une case de plus à cocher sur un centre d'usinage 5 axes.

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