Usinage CNC multi-axes :3, 4 ou 5 axes :lequel convient le mieux à votre projet ?

L'usinage multi-axes est devenu un choix dominant parmi les ateliers d'usinage CNC et les fabricants. Les vastes capacités des machines CNC à créer différents produits de haute qualité répondant aux exigences d'ultra-précision en font les options préférées de nombreux professionnels.

Cependant, la sélection du bon type de machine pour l'usinage CNC multi-axes est essentielle pour garantir les meilleures possibilités de conception, les meilleures capacités globales du processus d'usinage et les meilleurs coûts. Cet article traite de l'usinage multi-axes et de ses principaux types et avantages. Allons-y !

Qu'est-ce que l'usinage multi-axes ?

L'usinage CNC multi-axes est un processus qui permet la rotation/le mouvement de l'outil de coupe dans trois directions différentes ou plus. Généralement, la commande numérique par ordinateur commande le mouvement de l'outil de coupe. L'usinage multi-axes est plus complexe en raison du nombre d'axes plus élevé. Plus le nombre d'axes d'une machine CNC est élevé, plus la complexité technologique et de programmation requise est élevée.

Tout nombre d'axes supérieur à 3 dans une machine CNC est considéré comme un usinage multi-axes. En pratique, les machines CNC comportent désormais jusqu'à 12 axes. En conséquence, les fraiseuses CNC avec un axe plus élevé peuvent créer des composants usinés avec des spécifications complexes.

Principaux types d'usinage multi-axes

Il existe plusieurs machines CNC comportant jusqu'à trois à douze axes uniques dans différents plans. Voici les principaux types de configurations de machines multi-axes.

Usinage 3 axes

Un usinage CNC à 3 axes est le type multi-axes le plus simple. Il comporte généralement une pièce fixe et une broche qui se déplace le long de trois axes :X, Y et Z. L'usinage CNC à 3 axes est le choix le plus simple pour usiner une pièce sur les six côtés.

Les fraiseuses CNC à 3 axes possèdent un axe linéaire et deux axes de rotation indépendants. Une liaison électrique ou mécanique relie les trois axes, permettant la rotation de l'outil de coupe le long de chaque axe.

L'axe X est parallèle à l'outil de coupe, permettant à la tête de fraisage de se déplacer le long et sur toute la longueur de la pièce. L'axe Y maintient une position perpendiculaire à l'outil de coupe, permettant à la tête de fraisage d'atteindre chaque extrémité de la pièce. De même, l'axe Z est perpendiculaire à l'outil de coupe lors du réglage de l'avance Z, permettant à l'outil de coupe de couper le long de la surface de la pièce.

Usinage 4 axes

L'usinage CNC à 4 axes implique l'utilisation de fraiseuses à commande numérique par ordinateur à quatre axes pour fabriquer des pièces tridimensionnelles. Ces fraiseuses CNC peuvent déplacer leurs outils dans quatre directions. Elles sont plus puissantes et offrent des précisions supérieures aux machines à 3 et 2 axes.

La précision accrue des machines à 4 axes est due aux mouvements du quatrième axe. Il permet des mouvements autour de l'axe vertical, donnant aux machines une amplitude de mouvement dynamique de 360 ​​sans aucun accessoire spécial.

L'axe supplémentaire sur la fraiseuse 4 axes en fait une option plus économique qu'une fraiseuse CNC 3 axes. De plus, le fraisage 4 axes offre une meilleure qualité globale que le fraisage 3 axes car il permet d'usiner quatre côtés à la fois sans qu'il soit nécessaire de repositionner la pièce. En conséquence, le processus évite les cas d'erreurs humaines probables.

Usinage 5 axes

L’usinage 5 axes est une méthode de fabrication soustractive multi-axes polyvalente et populaire. Il s'agit d'utiliser des machines à cinq axes pour couper un matériau en stock à la forme souhaitée. Il serait utile de noter que le nombre d'axes dans une machine détermine souvent la direction de l'outil et de la table lors de l'usinage.

Cependant, l'usinage CNC 5 axes possède un avantage considérable sur l'usinage 3 axes en raison de son nombre d'axes et de ses capacités plus élevé. Les machines à 5 axes permettent une rotation dans deux plans couplée à la capacité des outils de coupe à se déplacer dans trois directions. De plus, les fraiseuses CNC à 5 axes peuvent gérer des tâches très complexes sans erreurs.

Une machine à 5 axes utilise ces trois axes linéaires et deux axes supplémentaires – A et B. L'axe A indique l'axe de rotation le long de l'axe X, tandis que l'axe B indique la rotation/mouvement autour de l'axe Y. Cependant, il existe des cas où la machine se déplace vers l'axe C au lieu de l'axe B. L'axe C indique la rotation le long de l'axe Z.

Avantages de l'usinage multi-axes

Les ateliers d'usinage CNC et les entreprises bénéficient de la vaste gamme d'avantages qu'offre l'usinage multi-axes, ce qui en fait le processus idéal pour plusieurs applications. Voici quelques-uns de ces avantages :

1. Coûts de main-d'œuvre et temps de production réduits

Les machines multi-axes sont des machines avancées utilisant la commande numérique par ordinateur. Il s'agit d'un processus d'usinage automatisé qui réduit les coûts de main-d'œuvre car l'opérateur est peu ou pas impliqué dans les opérations d'usinage.

L'usinage multi-axes ne nécessite pas de travail manuel comme le réajustement. Ainsi, vous pouvez usiner des pièces beaucoup plus rapidement sans changer continuellement de configuration. Vous pouvez également fabriquer plus rapidement des pièces aux conceptions complexes, optimisant ainsi les délais de commercialisation de votre produit.

2. Finition de surface de haute qualité

Les outils de coupe des machines multi-axes sont généralement plus courts et ont une grande maniabilité, permettant la proximité de ces outils avec la surface à couper. Par conséquent, cela réduit les vibrations ou les bruits d’usinage lorsque ces outils de coupe CNC se déplacent à des vitesses élevées. Les pièces usinées obtiendront des finitions de surface supérieures.

3. Précision des pièces plus élevée

Une plus grande précision des pièces usinées est un autre avantage de l'usinage multi-axes en raison de sa grande plage de mouvement. Ces fraiseuses CNC aident à créer des pièces complexes ou à découper n'importe quelle surface en une seule configuration. En conséquence, cela réduit le nombre de processus et d’équipements nécessaires pour produire une pièce tout en garantissant une précision géométrique accrue. De même, il élimine les éléments humains qui pourraient provoquer des erreurs d'usinage.

4. Durée de vie accrue des outils

Les machines traditionnelles utilisent des outils de coupe pour couper un matériau qui s'use souvent rapidement, ce qui entraîne un retard dans le cycle de production et une faible précision. Cependant, l'outil de coupe des fraiseuses CNC multi-axes ne s'use pas rapidement grâce à l'inclinaison constante de l'outil ou de la table pour un angle de coupe parfait.

De plus, vous pouvez programmer les machines multi-axes pour couper avec différents côtés de chaque lame afin de garantir la longévité de l'outil de coupe.

5. Production de formes complexes

Les machines multi-axes permettent aux fabricants d’usiner des angles et des arcs complexes en douceur grâce aux mouvements/axes supplémentaires. Les machinistes doivent utiliser des accessoires spéciaux et un étau de machiniste pour créer des modèles sophistiqués pour les machines traditionnelles à 3 axes. Cependant, les machines multi-axes contribuent à rendre la production de conceptions complexes plus économique.

Quelles différences entre l'usinage CNC à 3, 4 et 5 axes ?

Comprendre les défis et les considérations des différents usinages CNC multi-axes est impératif. Cela aide à maintenir un équilibre entre des facteurs tels que les coûts, la qualité du produit et le temps.

Lorsque l'on compare les capacités d'usinage à 3, 4 et 5 axes, l'usinage CNC à 5 axes n'est pas toujours adapté à tous les produits, bien qu'il soit plus efficace que l'usinage CNC à 4 axes et l'usinage CNC à 3 axes.

De plus, tous les produits éligibles à l'usinage 3 axes ne sont pas idéaux pour l'usinage 5 axes. Cependant, si un produit traité avec l'usinage 3 axes est adapté à l'usinage 5 axes, ses coûts de production augmenteront de manière astronomique.

Comprendre les différences entre ces processus d'usinage permet de garantir que vous choisissez la machine adaptée à votre produit sans compromettre les paramètres essentiels. Voici les différences entre ces usinages multi-axes.

1. Exactitude et précision

Une grande précision et de faibles tolérances sont quelques-unes des principales propriétés de l'usinage CNC. Bien que l'usinage CNC 3 axes ait une bonne précision, il existe des risques d'erreurs en raison du repositionnement continu de la pièce. Toutefois, cette marge d’erreur est insignifiante pour la plupart des applications. Néanmoins, le moindre écart peut entraîner des complications pour les applications aérospatiales sensibles.

Pendant ce temps, les machines à 4 et 5 axes ne nécessitent pas de repositionnement ; par conséquent, ils n’ont généralement pas d’erreurs de déviation comme l’usinage 3 axes. Ces machines CNC à 4 et 5 axes peuvent ajouter des fonctionnalités à une pièce sur plusieurs plans/positions avec un seul dispositif. Cependant, un repositionnement cohérent dans l'usinage 3 axes est un facteur qui affecte l'écart d'usinage.

2. Principes de fonctionnement

Tous les usinages CNC ont le même principe de fonctionnement. L'outil de coupe à commande numérique par ordinateur tourne autour du matériau de la pièce à usiner pour effectuer les coupes souhaitées. De plus, les codes G ou M-Codes commandent le mouvement de l'outil de coupe des machines CNC par rapport à la pièce.

Cependant, la capacité de rotation autour de différents plans indique les différences entre les machines à 3, 4 et 5 axes. Les machines CNC à 5 et 4 axes permettent une rotation/un mouvement le long d'un autre axe, permettant l'usinage de produits aux formes et à la géométrie complexes.

3. Candidatures

Ce sont les exigences ou les complexités de conception d’un produit, plutôt que l’industrie, qui déterminent l’usinage multi-axes idéal pour un produit. En conséquence, vous pouvez créer un composant aérospatial simple à l’aide d’une machine à 3 axes. Cependant, le développement de composants complexes pour d'autres secteurs peut se faire à l'aide d'une fraiseuse CNC à 4 ou 5 axes.

4. Coûts

Les coûts sont un autre paramètre principal dans les différences entre l’usinage 3 axes, 4 axes et 5 axes. Généralement, la machine 3 axes constitue l’option la plus économique à l’achat et à l’entretien. Néanmoins, des facteurs tels que la disponibilité des opérateurs de machines et des accessoires affectent souvent le coût d'exploitation des machines 3 axes dans un atelier.

Parallèlement, les machines à 4 et 5 axes sont avancées et offrent des capacités améliorées, ce qui les rend relativement coûteuses. Cependant, leurs vastes capacités en font un choix parfait pour des conditions uniques.

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Plus important encore, nous disposons d’un atelier interne composé de professionnels expérimentés prêts à vous guider dans toutes les étapes du processus. Cela permet d'éviter d'éventuelles complications ou erreurs lors de la phase de programmation, de production ou de post-production. Nous pouvons également répondre aux demandes de la chaîne d’approvisionnement grâce à nos services professionnels de fraisage CNC. Contactez-nous dès aujourd'hui et parlons de votre prochain projet !

FAQ

En quoi l'usinage CNC multi-axes est-il meilleur que l'usinage manuel ?

L'usinage CNC multi-axes a l'avantage sur l'usinage manuel dans des domaines tels que l'exactitude et la précision, la vitesse de production, les coûts et l'efficacité. De plus, l'usinage CNC a un taux de grattage inférieur à celui de l'usinage manuel.

En quoi la machine à 5 axes est-elle meilleure que la machine à 3 axes ?

L'usinage 5 axes, par rapport à l'usinage 3 axes, offre une plus grande précision, une plus grande exactitude, une flexibilité de conception étendue et des délais de livraison plus rapides.