Usinage multiaxe : Différence entre l'usinage CNC à 3, 4 et 5 axes
Qu'est-ce que l'usinage multiaxe ?
L'usinage multi-axe CNC est un processus qui permet la rotation et le mouvement de l'outil de coupe dans trois directions ou plus. En règle générale, c'est la Commande Numérique par Calculateur qui ordonne le déplacement de l'outil de coupe. L'usinage multiaxe est plus complexe en raison du nombre plus élevé d'axes. Plus une machine CNC à d'axes, plus la technologie et la complexité de la programmation nécessaires sont élevées.
L'usinage multiaxe englobe toutes les machines CNC possédant plus de 3 axes. Aujourd'hui, certaines machines CNC ont jusqu'à 12 axes. Les machines axes plus élevées peuvent créer des composants usinés aux spécifications complexes.
Types principaux d'usinage multiaxe
Il existe plusieurs machines CNC possédant de trois à douze axes uniques dans différents plans. Voyons les principaux types de configurations de machines multiaxes.
Usinage à 3 axes
L'usinage CNC à 3 axes est le type multiaxe 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 faces.
Usinage à 4 axes
L'usinage CNC à 4 axes implique l'utilisation de fraiseuses commandées par calculateur numérique à quatre axes pour réaliser des pièces en trois dimensions. Ces fraiseuses CNC peuvent déplacer leur outillage dans quatre directions. Elles sont plus puissantes et offrent une précision supérieure aux machines à 2 et 3 axes.
Usinage à 5 axes
L'usinage à 5 axes est une méthode de fabrication soustractive multiaxe versatile et populaire. Elle implique l'utilisation de machines à cinq axes pour découper un matériau en stock selon une forme désirée. Il convient de noter que le nombre d'axes d'une machine détermine souvent la direction de l'outil et de la table en usinage.
Avantages de l'usinage multiaxe
Les ateliers de machines CNC et les entreprises tirent de nombreux avantages de l'usinage multiaxe, notamment :
1. Précision accrue : Les machines à 4 et 5 axes offrent une précision et une complexité plus grandes que les machines à 3 axes. Ils peuvent produire des pièces plus complexes avec une précision élevée.
2. Économie de temps : Les machines multiaxes peuvent usiner une pièce sur plusieurs faces en une seule installation. Cela signifie moins de temps de préparation et de réglage, ce qui peut réduire considérablement le temps total de production.
3. Flexibilité : L'usinage multiaxe offre une flexibilité accrue en ce qui concerne les types de pièces qui peuvent être usinées. Par exemple, une machine à 5 axes peut usiner des formes complexes qui ne seraient pas possibles avec une machine à 3 axes.
4. Réduction des coûts : Bien que l'investissement initial pour une machine multiaxes soit plus élevé, les économies réalisées en termes de temps de production et de main-d'œuvre peuvent rapidement compenser cet investissement.
5. Qualité de surface supérieure : En raison de la possibilité de manipuler la pièce sous de nombreux angles, l'usinage multiaxes peut souvent produire des surfaces de qualité supérieure, en évitant les changements d'outil qui peuvent provoquer des variations de finition.
Quelles sont les différences entre l'usinage CNC à 3, 4 et 5 axes ?
1. Exactitude et précision
La précision et la précision sont des éléments essentiels dans l'usinage CNC, et les machines à différents nombres d'axes présentent des performances différentes dans ces domaines.
Dans l'usinage à 3 axes, la précision peut être atteinte avec une tolérance allant jusqu'à 0,02 mm. Cependant, il est important de noter que des erreurs de positionnement peuvent survenir lors du repositionnement de la pièce, ce qui peut affecter légèrement la précision globale. Ces erreurs sont généralement acceptables pour de nombreuses applications courantes.
Les machines à 4 axes offrent une précision supérieure grâce à leur capacité à usiner les quatre côtés d'une pièce sans repositionnement. Cela permet d'obtenir une précision allant jusqu'à 0,01 mm, réduisant ainsi les erreurs potentielles et garantissant des résultats plus précis.
Les machines à 5 axes offrent la plus grande précision grâce à leur capacité à effectuer des mouvements simultanés sur cinq axes différents. Elles peuvent atteindre une précision allant jusqu'à 0,005 mm, ce qui en fait le choix idéal pour les pièces nécessitant une extrême précision et une complexité géométrique élevée.
2. Principes de fonctionnement
Les machines CNC fonctionnent selon le même principe de base, mais leur nombre d'axes détermine leur capacité à effectuer des mouvements dans différentes directions.
Dans l'usinage à 3 axes, la machine peut déplacer l'outil de coupe le long des axes X, Y et Z. Cela permet de réaliser des coupes sur les côtés de la pièce et en profondeur.
Les machines à 4 axes ajoutent un axe de rotation supplémentaire, généralement autour de l'axe A ou B. Cela permet à l'outil de coupe de suivre des courbes complexes et d'usiner des surfaces inclinées sans repositionnement de la pièce.
Les machines à 5 axes ajoutent deux axes de rotation supplémentaires, généralement autour des axes A et B. Cela permet à l'outil de coupe de suivre des formes encore plus complexes et d'usiner des surfaces en trois dimensions avec une grande précision.
Ces mouvements plus complexes offerts par les machines à 4 et 5 axes permettent de produire des pièces avec des formes plus complexes, des géométries uniques et des surfaces de haute précision.
3. Applications
Les différences entre l'usinage CNC à 3, 4 et 5 axes sont également influencées par les applications spécifiques pour lesquelles ces machines sont utilisées. Voici quelques exemples de projets réels qui illustrent l'utilisation des différents types d'usinage multiaxe :
Usinage à 3 axes : L'usinage à 3 axes est couramment utilisé pour fabriquer des pièces simples nécessitant une précision standard. Par exemple, dans l'industrie automobile, les pièces telles que les supports de moteur ou les composants de carrosserie peuvent être usinées avec une machine à 3 axes. De même, dans l'industrie de l'électronique, des pièces telles que des boîtiers ou des connecteurs peuvent être fabriquées avec cette méthode.
Usinage à 4 axes : L'usinage à 4 axes est souvent utilisé pour des applications qui nécessitent une plus grande complexité géométrique. Par exemple, dans l'industrie aérospatiale, des composants tels que des pales de turbine ou des moules d'injection peuvent être fabriqués avec une machine à 4 axes. Les avantages de cette méthode incluent la capacité à usiner les quatre côtés d'une pièce sans la repositionner, ce qui réduit les erreurs potentielles et améliore l'efficacité de la production.
Usinage à 5 axes : L'usinage à 5 axes offre une flexibilité maximale pour la fabrication de pièces complexes et de formes uniques. Dans l'industrie médicale, par exemple, des implants personnalisés ou des prothèses peuvent être réalisés avec une machine à 5 axes pour répondre aux besoins spécifiques de chaque patient. De même, dans l'industrie aéronautique, des pièces aérodynamiques telles que des ailes ou des nacelles moteur peuvent être usinées avec cette méthode pour optimiser les performances et réduire le poids.
L'usinage multiaxe CNC a révolutionné le monde de la fabrication, offrant une précision, une flexibilité et une efficacité inégalées. Selon le type de pièce à produire, la complexité requise et le budget, il existe différentes configurations de machines CNC à 3, 4 ou 5 axes qui peuvent répondre à divers besoins de production. Chacune a ses forces et ses applications, ce qui signifie qu'il est crucial de comprendre les capacités et les limitations de chaque configuration pour faire le bon choix.
FAQ
1. En quoi l'usinage CNC multiaxe est-il meilleur que l'usinage manuel ?
L'usinage CNC multiaxe présente des avantages par rapport à l'usinage manuel en termes de précision, de vitesse de production, de coûts et d'efficacité. De plus, l'usinage CNC a un taux de rebus inférieur par rapport à l'usinage manuel.
2. En quoi la machine à 5 axes est-elle meilleure que la machine à 3 axes ?
L'usinage à 5 axes, comparé à l'usinage à 3 axes, offre une plus grande précision, une plus grande précision, une flexibilité de conception étendue et des délais de production plus rapides.