Qu'est-ce que l'usinage CNC 5 axes ?

Dans la fabrication soustractive, il est très important de choisir la meilleure machine pour vos besoins de production particuliers. De la sélection des matériaux aux géométries en passant par les temps d'installation et plus encore, la bonne machine peut entraîner une efficacité de production accrue et des économies de coûts. Dans l'industrie médicale, les pièces nécessitant des tolérances élevées et pouvant être composées de géométries complexes utilisent souvent l'usinage cnc 5 axes. Cela réduit le nombre de configurations de pièces complexes requises lors de l'usinage de plusieurs axes à leurs références respectives.

Les axes dans l'usinage CNC

Les usinages CNC 5 axes sont des trajectoires sur lesquelles les pièces ou les outils peuvent se déplacer simultanément. Les axes principaux :X, Y et Z font partie du système de coordonnées cartésiennes de base proposé pour la première fois par le mathématicien et philosophe René Descartes dans les années 1500. Ceci est utilisé pour décrire l'espace tridimensionnel et peut être représenté par trois lignes perpendiculaires allant dans des directions différentes. Les trois axes se croisent en un point au centre appelé l'origine qui est utilisé comme point de référence pour mesurer la longueur le long de chaque axe.

Les deux derniers axes, A et B, sont plus difficiles à appréhender. Ces deux axes tournent autour des axes principaux X et Y et peuvent être considérés comme la partie de l'objet se déplaçant le long des axes principaux. L'axe supplémentaire appelé C qui tourne autour de l'axe Z existe également mais n'est généralement pas utilisé dans les processus d'usinage CNC.

Quelles sont les capacités des machines CNC à 5 axes ?

Une machine CNC 5 axes produit des résultats très précis. Ces machines CNC avancées sont capables de créer des pièces complexes à partir d'aluminium, d'acier, de laiton et de polymères. Et tout cela est fait en utilisant cinq types de mouvements distincts par rapport à la pièce. Par exemple, des billettes d'aluminium usinées le long des axes X, Y et Z en plus de deux mouvements de rotation de la pièce. Ces mouvements supplémentaires offrent une flexibilité et une précision accrues. Ceci n'est pas possible avec les machines 3 axes traditionnelles. L'usinage 5 axes peut produire des pièces très complexes et aérodynamiques, ce type d'usinage a été utilisé pour produire des trains d'atterrissage, des cloisons, etc.

L'enlèvement de matière lourde, ou allègement, est une technique courante dans la conception aérospatiale et automobile. L'allègement a augmenté la demande d'usinage 5 axes. Et il est de plus en plus demandé dans ces industries ainsi que dans d'autres. L'usinage 3 axes peut facilement réduire le poids pendant le processus d'ébauche, mais cette technologie ne peut pas fournir la finition propre requise pour des pièces spécifiques nécessitant une haute précision ainsi qu'avec des configurations de pièces minimales.

La réduction du temps de cycle est un autre avantage majeur pour l'usinage CNC 5 axes par rapport à l'usinage CNC 3 ou 4 axes et à l'usinage 2D. Une machine CNC à 5 axes a la capacité de manipuler des formes complexes en une seule configuration. Moins de configurations équivaut à une diminution du potentiel de problèmes de tolérance entre chaque référence de pièce. Si vous réduisez le nombre d'installations, les délais sont raccourcis. Par conséquent, les petites séries de pièces peuvent se déplacer rapidement tout au long du processus de production, et la réactivité du client est accrue. En minimisant le mouvement des pièces dans les montages de travail, en moyenne, 40 minutes par pièce peuvent être épargnées. Pour le prototypage et la production de petits lots, ce gain de temps représente des économies de coûts importantes. Avec une seule configuration, la machine 5 axes est capable d'usiner des matériaux et de créer 360 degrés de liberté pour usiner dans chaque axe.

Les réductions de montage et de jogging

Les machines 5 axes peuvent usiner pratiquement toutes les surfaces. Cela aide à réduire le besoin de plusieurs configurations ou de gabarits et de montages spéciaux. Grâce à l'amplitude de mouvement de sa tête de coupe et à ses axes de rotation supplémentaires, ces machines peuvent atteindre 5 côtés d'une pièce. Cela signifie qu'il y aura moins de réinstallations nécessaires et moins de configurations inutiles. Cela permet non seulement d'économiser du temps de cycle, mais également d'économiser de l'argent et des erreurs de l'opérateur. De plus, avec plusieurs configurations, il y a toujours une possibilité d'alignement incorrect à chaque fois que la pièce est déplacée.

La machine à 5 axes aide à réduire le coût de la main-d'œuvre par pièce

En optant pour une machine à 5 axes, le temps perdu et les coûts qui en résultent chaque fois qu'un opérateur de machine touche une pièce peuvent être éliminés. En réduisant le temps nécessaire pour refixer la pièce, les coûts de main-d'œuvre sont également réduits. C'est-à-dire que moins l'opérateur a besoin de temps pour toucher une pièce, plus le coût sera faible.

Avantages de choisir un système d'usinage CNC à 5 axes

Les systèmes avancés sont considérés comme supérieurs aux machines 3 axes traditionnelles et leur popularité ne cesse de croître chaque année. Les axes A et B supplémentaires étendent un nombre infini de capacités de fabrication. La tête de coupe et les outils peuvent maintenant approcher la pièce à partir de presque toutes les positions possibles. Cela garantit un usinage facile sans nécessiter le repositionnement de l'ensemble du système. Ceci n'est pas possible sur les machines de moins de cinq axes à moins que la pièce ne soit repositionnée.

De plus, moins de manipulation de matériaux a lieu avec le produit en raison de la réduction de la quantité de repositionnement requise. Cela permet de gagner du temps et de réduire les erreurs humaines ainsi que les coûts de production. Des pièces complexes peuvent désormais être créées à l'aide des axes supplémentaires, et les travaux qui ne nécessitent que trois axes peuvent être réalisés plus rapidement à l'aide d'une machine à 5 axes. En effet, l'outil de coupe reste tangent à la surface de coupe, ce qui enlève à son tour plus de matière à chaque passage.

Un autre avantage de ce procédé est une finition de surface améliorée. En effet, le fait d'avoir des orientations différentes des pièces permet au produit de se rapprocher de l'outil de coupe. Cela conduit à moins de vibrations de l'outil et à une finition de surface globalement lisse. Un logiciel de conception tel que PowerMill d'Autodesk peut aider à mener à bien ce processus en offrant une vaste bibliothèque de trajectoires d'outils pour une meilleure optimisation et un polissage manuel minimal.

Les machines CNC à 5 axes sont des machines de fabrication polyvalentes qui bénéficient de l'utilisation simultanée de jusqu'à cinq axes différents. Trois axes linéaires et deux rotatifs. Leurs capacités de traitement sont plus diverses qu'une machine CNC 3 axes normale. Les machines CNC à 5 axes peuvent être équipées de manière à éliminer les configurations multiples et peuvent ainsi réduire le besoin de supervision constante, augmenter l'efficacité et réaliser un usinage à configuration unique ou "Done-In-One". Une machine CNC à 5 axes est une bête de somme supplémentaire pour tout atelier d'usinage. S'il est utilisé efficacement, il peut fabriquer des pièces complètes sans aucune configuration supplémentaire. Cela réduit considérablement les temps d'arrêt.

Avantages de l'usinage 5 axes pour diverses industries

• Industrie automobile

L'industrie automobile nécessite un volume de production élevé avec une exigence critique de qualité et de cohérence. Chaque composant doit s'adapter à une tolérance spécifique pour des véhicules sûrs. La plupart des composants de l'industrie automobile sont fabriqués à l'aide de processus à faible coût et à grand volume tels que l'emboutissage, l'injection plastique et le moulage. Cependant, ces techniques économiques et rapides nécessitent un outillage avancé et très précis et c'est une situation idéale pour l'usinage 5 axes.

• Usinage 5 axes dans l'industrie médicale

Comme l'industrie aérospatiale, l'industrie médicale a une exigence de qualité extrêmement stricte. Certaines pièces médicales peuvent avoir un effet direct et immédiat sur la santé ou le taux de survie d'une personne en cas de problèmes de qualité préjudiciables. Certains composants médicaux ont des formes organiques usinées à partir de matériaux exotiques pour leur permettre d'être implantés dans un patient. Les CNC 5 axes peuvent à la fois usiner ces types de matériaux et gérer les formes organiques de tels implants. Outre les implants, il existe également un besoin de 5 axes pour d'autres applications médicales telles que les hélices médicales et les composants de scanner CT.

• Usinage 5 axes dans l'industrie de l'énergie

L'industrie de l'énergie est une composante majeure des autres industries. Il est énorme et intègre de nombreuses capacités et technologies avancées différentes. Des centrales électriques aux systèmes d'énergie solaire et même des technologies plus exotiques comme la fusion, il existe un besoin pour des composants avancés. Cette spécification exigeante de l'ingénierie, de la science des matériaux et de la fabrication est due à ces exigences intensives. Et il y a un besoin de systèmes d'usinage capables de produire de manière fiable des composants avancés et c'est là que les machines 5 axes brillent vraiment.