Usinage CNC 3 axes ou 5 axes — ce que vous devez savoir

L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) est un processus de fabrication soustractif qui permet aux fabricants de créer avec précision et à moindre coût des pièces de haute précision. L'usinage CNC élimine l'excès de matière première des pièces à l'aide d'outils de coupe pour créer un produit fini précis à partir de matériaux tels que le plastique, le métal et les composites.

De nos jours, les équipes de produits disposent de nombreuses options en matière d'usinage multiaxes, de l'usinage 3 axes à 5 axes, voire 9 axes. Quelle est la différence entre chaque type ? Dans cet article, nous décomposerons les principales similitudes et différences entre deux types d'usinage CNC populaires (3 axes contre 5 axes) - et expliquerons quand il pourrait être judicieux d'utiliser l'un plutôt que l'autre.

Usinage 3 axes

Une fois que l'opérateur a entré les instructions de fraisage dans un ordinateur, la machine CNC à 3 axes termine automatiquement la tâche en utilisant un outil pour couper le long de trois axes - X, Y et Z, ou de gauche à droite, d'avant en arrière. , et de haut en bas. Le fraisage CNC et le tournage CNC relèvent tous deux de l'usinage 3 axes. Cependant, ils fonctionnent légèrement différemment.

Lors de l'utilisation d'une fraiseuse CNC 3 axes, le bloc de matière reste fixé dans un étau ou sur un banc de machine. Les perceuses rotatives ou les outils de coupe sont connectés à une broche et se déplacent le long des axes X, Y et Z, éliminant les copeaux pour former avec précision le composant final. Les fraiseuses CNC à 3 axes sont excellentes pour produire la plupart des géométries et des pièces simples.

En revanche, dans le processus de tournage CNC, la pièce est fixée à une broche rotative et un tour façonne le composant. Lorsque la broche qui maintient la pièce tourne, un foret central ou un outil de coupe trace les périmètres extérieur et intérieur du composant ou crée des trous le long de l'axe central. Par rapport aux fraiseuses CNC, les tours CNC produisent des pièces plus rapidement et offrent des coûts unitaires moins chers, ce qui est avantageux pour les cycles de production à volume élevé.

Étant donné qu'une machine CNC à 3 axes ne peut couper que le long de trois axes, elle peut avoir du mal avec des formes ou des conceptions non conventionnelles avec des cavités profondes et étroites difficiles à atteindre. Lors du traitement de pièces aux géométries complexes, les opérateurs peuvent avoir à repositionner manuellement la pièce, ce qui peut ralentir la vitesse de traitement, augmenter les dépenses de main-d'œuvre et d'usinage et entraîner un produit fini moins que parfait.

Usinage 5 axes

Les machines à 5 axes reposent sur un outil qui se déplace dans cinq directions différentes - X, Y et Z, ainsi que A et B, autour desquelles l'outil tourne. L'utilisation d'une machine CNC à 5 axes permet aux opérateurs d'approcher une pièce dans toutes les directions en une seule opération, éliminant ainsi le besoin de repositionner manuellement la pièce entre les opérations. L'usinage CNC 5 axes permet de gagner du temps et est idéal pour créer des pièces complexes et précises comme celles que l'on trouve dans les industries médicales, pétrolières et gazières et aérospatiales. Il existe différents types de machines 5 axes que les équipes produit doivent connaître, notamment les machines CNC 5 axes indexées, les machines CNC 5 axes continus et les centres CNC de fraisage/tournage.

Comme le fraisage CNC 3 axes, l'outil de coupe ne se déplace que sur trois axes et ne maintient pas un contact continu avec la pièce dans l'usinage CNC 5 axes indexé. Cependant, la table d'usinage et la tête d'outil peuvent pivoter automatiquement dans deux directions entre les opérations. L'usinage 5 axes indexé est idéal pour la fabrication de boîtiers, de gabarits et de fixations. Il se situe quelque part entre le fraisage CNC 3 axes et l'usinage CNC continu 5 axes en termes de vitesse, de précision et de capacité à gérer des géométries complexes.

Dans l'usinage CNC 5 axes continu, l'outil de coupe et la pièce peuvent tourner et se déplacer simultanément pendant le fonctionnement, ce qui permet aux opérateurs de gagner du temps et de fabriquer des géométries complexes avec des surfaces organiques. L'usinage CNC continu à 5 axes offre une finition de surface, une vitesse et une stabilité dimensionnelle améliorées, mais il a le coût par pièce le plus élevé.

Les centres CNC de tournage sont pratiquement identiques aux tours CNC, à une exception près :ils sont équipés d'un équipement de fraisage CNC. La pièce est fixée à une broche qui peut soit tourner soit rester immobile pendant que les outils de coupe en retirent de la matière. En combinant les éléments des tours CNC avec des outils de fraisage, les centres CNC de fraisage-tournage offrent des niveaux élevés de précision et de polyvalence géométrique, ce qui les rend parfaits pour créer des pièces avec des symétries de rotation lâches, telles que des arbres à cames ou des compresseurs centrifuges.

Non seulement ces types de fraiseuses CNC 5 axes offrent une plus grande précision lors de l'usinage de pièces plus profondes et de matériaux durcis, mais ils offrent également des rendements plus élevés et des vitesses d'usinage plus rapides. Cependant, l'usinage 5 axes est plus coûteux en raison de l'équipement spécialisé nécessaire et du besoin de travailleurs experts.

Usinage 3 axes vs usinage 5 axes

La principale différence entre les fraiseuses 3 axes et 5 axes est que la pièce peut être travaillée à partir de trois axes avec la première et de cinq axes avec la seconde. Les deux sont des processus de production hautement polyvalents, automatisés et reproductibles qui vous permettront de créer rapidement et à moindre coût des composants précis. Cependant, vous pouvez choisir d'utiliser l'un plutôt que l'autre pour diverses raisons.

Si vous avez un budget limité ou si vous avez seulement besoin de couper une surface plane, les machines à 3 axes pourraient être la solution. En plus d'être plus abordables que celles à cinq axes, les machines à 3 axes sont plus simples à programmer, vous n'aurez donc pas à supporter le coût de travailler avec des programmeurs et des opérateurs experts coûteux. De plus, le temps de préparation est plus court avec l'usinage 3 axes.

Si vous devez produire une pièce plus profonde ou avec une géométrie complexe, vous voudrez probablement utiliser l'usinage 5 axes. L'utilisation de machines à 5 axes vous permet d'usiner la pièce de tous les côtés - aucune rotation manuelle n'est requise. Avec l'usinage 5 axes, vous obtiendrez des rendements plus élevés, une plus grande précision et une plus grande liberté de mouvement, ainsi que la possibilité de fabriquer des pièces plus grandes plus rapidement.

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