Préface
5-L'usinage CNC sur axes est un processus d'usinage extrêmement polyvalent qui utilise des techniques d'usinage soustractives. La pièce à usiner est découpée dans la pièce finale à l'aide d'un outil de coupe qui travaille sur 5 axes. L'usinage CNC est très populaire en raison de sa haute précision, de son rendement élevé et de sa répétabilité.
Le processus commence par l'utilisation de fichiers bruts de conception assistée par ordinateur (CAO) pour aider à programmer les parcours d'outils de coupe, qui sont gérés par commande numérique par ordinateur (CNC). Une fois ces pièces d'outils programmées dans un langage compris par la machine d'usinage CNC, le processus peut être entièrement automatisé.
Cet article se concentre sur les caractéristiques de l'usinage CNC à axes 5- et pourquoi il est différent de l'usinage à axes 3- ou 2-, ainsi que sur les avantages de l'utilisation d'un5-usinage CNC d'axesmachine.
En raison du plus grand nombre d'axes, les fraiseuses d'usinage CNC à 5- axes ont de plus grandes capacités que les fraiseuses à 3- axes et 2- axes. La machine est configurée de telle manière qu’elle réduit le besoin d’une surveillance continue. L'efficacité de la fabrication des pièces et une configuration unique sont les principales raisons pour lesquelles l'industrie choisit de mettre en œuvre l'usinage à axes 5-.
Comment fonctionne l'usinage CNC sur 5-axes ?
Dans l'usinage CNC, les pièces sont formées à l'aide d'outils de coupe et de techniques d'usinage soustractif, qui sont découpées sur la pièce pour former la forme souhaitée. La forme est prédéterminée par le fichier CAO (Conception Assistée par Ordinateur) d'origine. Un programme est ensuite généré au format G-code qui transmet les instructions directement à la machine d'usinage CNC.
À l'heure actuelle, les fraiseuses d'usinage CNC ont le plus souvent 3 axes, X, Y et Z. Cependant, les machines d'usinage CNC à 5- axes utilisent plus d'axes pour mettre en œuvre le processus de coupe sous d'autres angles. En conséquence, les axes A, B et C peuvent être introduits. Ces axes fonctionnent avec X, Y et Z à des angles de rotation pour fournir une fraise à axe 5- capable de réaliser des conceptions complexes tout en conservant une très haute qualité du produit fini. Les axes A, B et C se déplacent de manière rotationnelle indépendamment des axes X, Y et Z. La configuration spécifique de la machine ou la conception CAO détermine lequel des 3 axes de rotation supplémentaires est utilisé. Cette configuration d'axe 5- coûte plus cher en raison du niveau plus élevé d'étalonnage et d'automatisation requis pour faire fonctionner les machines d'usinage CNC et les commandes d'entrée.
En matière d'ingénierie de précision, l'usinage sur axes 5- fournit les meilleures solutions d'ingénierie de précision. Il s'agit d'un processus d'ingénierie de pointe dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et du médical.
5-configuration d'usinage des axes
Les 3-axes X, Y et Z fonctionnent et sont calibrés de la même manière qu'une machine CNC à 3-axes. Le mouvement des 2 axes supplémentaires travaillant en usinage d'axes 5- est toujours contrôlé par un programme d'usinage CNC qui entre des commandes dans la machine.
Il existe essentiellement deux types d'usinage CNC qui utilisent le fonctionnement des axes 5- :
Style tourillon
La machine à axe 5- de type tourillon tourne autour de l'axe X avec l'axe A et l'axe C autour de l'axe Z. L'axe de rotation est représenté par le mouvement de la table. Ce type est plus adapté aux charges de travail plus importantes, car il n'est pas nécessaire de compenser l'espace occupé par la poignée rotative.
Style de rotation
Lorsque la machine à axe rotatif 5- est en marche, l'axe B tourne autour de l'axe Y et l'axe C tourne autour de l'axe Z. La différence est que la table est toujours de niveau pendant le processus de découpe, ce qui signifie qu'elle peut supporter des pièces plus lourdes. L'axe de rotation est représenté par un bras de coupe rotatif.
Quel est le coût de l'usinage CNC des axes 5- ?
Le coût dépend du projet en cours et du nombre de pièces produites. En plus du coût plus élevé d'achat d'une machine à axes 5-, l'usinage CNC à axes 5- nécessite un niveau de configuration plus élevé avant de pouvoir commencer à produire des pièces. Les coûts de configuration initiaux plus élevés pendant la pré-production peuvent entraîner des lots plus petits ou des pièces uniques plus chères par rapport aux pièces équivalentes produites sur une machine d'usinage CNC à axe 3-.
Cela est compréhensible car les machines d'usinage CNC à 5- axes sont intrinsèquement plus complexes et dynamiques que les autres types de machines d'usinage CNC avec moins d'axes. Les 5-fraiseuses à axes permettent également de gagner plus de temps, car elles sont calibrées pour terminer la pièce sans aucune intervention. En général, la pièce à usiner peut être réalisée en une seule opération, ce qui réduit considérablement les temps d'arrêt. Besoins de fixation réduits, ce qui est particulièrement bénéfique pour les pièces organiques et complexes.
Pourquoi y a-t-il moins de montages pour l'usinage CNC à 5- axes ?
L'amplitude de mouvement réalisable grâce à la tête de coupe et à l'axe de rotation supplémentaire signifie que ces machines peuvent atteindre jusqu'à 5 côtés de la pièce. Par exemple, si l'aérospatiale nécessite des pièces géométriquement complexes, une machine CNC à axe 5- serait la plus à même d'y parvenir en raison de sa capacité à atteindre des angles complexes et des zones de coupe difficiles à atteindre, telles que les courbes composites.
Avantages de l'usinage CNC à 5- axes
Finitions de haute qualité
Une finition de meilleure qualité peut être obtenue grâce aux fonctionnalités avancées des outils de coupe qui fonctionnent avec l'usinage CNC à axes 5-. En effet, les outils sur une machine d'usinage CNC à axe 5- peuvent être plus courts. Cela réduit les vibrations de l'outil, ce qui réduit les marques de « flottement » et garantit une finition de surface plus lisse pour la pièce finale.
Traitement plus rapide
En raison de la vitesse élevée et du degré accru d'automatisation de l'usinage CNC à axes 5-, il y a peu ou pas d'intervention ou de processus manuel. Ceci est souvent appelé « finition monobloc » et « usinage unique ». Multi-axes signifie que la pièce entière peut être coupée en une seule fois, plutôt que de nécessiter plusieurs opérations pour terminer la pièce finale. Cela conduit à son tour à une capacité de production plus rapide.
Des formes plus complexes peuvent être produites
L'usinage CNC sur axes 5- peut produire des géométries très complexes. Par exemple, dans le passé, l'usinage de pièces moulées et de pièces présentant de nombreuses caractéristiques différentes nécessitait de nombreuses configurations pour usiner et réaliser la forme souhaitée. Cependant, dans la plupart des cas, avec une seule configuration, l'usinage CNC à 5- axes peut être utilisé avec un seul dispositif pour réaliser une pièce qui répond exactement à ses exigences.