L’usinage CNC (abréviation de Computer Numeric Controlled) n’est pas un processus nouveau dans l’industrie manufacturière. En fait, il a joué un rôle crucial dans la progression du développement industriel et a joué un rôle essentiel dans la construction du monde tel que nous le connaissons.

Cependant, la technologie continue d’évoluer. Et cela s’accompagne d’une augmentation de la demande de pièces très complexes et complexes comme celles utilisées dans les industries aérospatiale et automobile. Votre traditionnel Processus d'usinage CNC deviennent moins efficaces face à la complexité croissante des pièces.

C'est là qu'intervient l'usinage CNC 5 axes.

Usinage CNC 5 axes est une innovation remarquable dans le monde de la fabrication de pièces. Ce type d'usinage offre de nombreux avantages par rapport à l'usinage CNC classique à 3 et 4 axes.

Quelle est la principale différence entre l’usinage 5 axes et l’usinage 3 et 4 axes ? Nous y répondrons et bien plus encore dans ce blog.

Comprendre l'usinage CNC

Si vous êtes nouveau dans le monde de l'usinage CNC, cela vaut peut-être la peine de passer un peu de temps à comprendre ce qu'est le processus et comment il fonctionne avant de plonger dans les complexités des processus multi-axes.

L'usinage CNC est un processus utilisé pour fabriquer des pièces et des composants de diverses formes géométriques, tailles et fonctionnalités à l'aide de matériaux tels que les plastiques, les métaux ou les composites. Pour ce faire, il retire le matériau d'un bloc de matière première, par exemple du métal, à l'aide d'un outil de coupe tranchant.

L'outil de coupe ou la pièce se déplace selon le design pour usiner la pièce aux bons endroits et réaliser le design requis.

C'est pourquoi l'usinage CNC est aussi parfois appelé processus de fabrication soustractif, car il élimine la matière d'un bloc de matière première solide.

Comment l’outil de coupe sait-il où couper ? C'est là qu'intervient la partie CNC.

On indique à la machine quoi faire, où et comment couper un programme informatique. Les concepteurs codent le programme dans l'ordinateur de la machine. Cet ordinateur contrôle ensuite l'outil et les autres composants, créant ainsi les pièces requises.

Étant donné que le processus est en grande partie contrôlé et exécuté par un ordinateur, l’usinage CNC promet par défaut une haute précision et une précision d’usinage. Cependant, la précision et l'exactitude peuvent augmenter ou diminuer en fonction du nombre d'axes impliqués. Nous en reparlerons plus en détail dans un instant.

Comprendre l'usinage CNC à 3, 4 et 5 axes

Nous avons déjà expliqué comment le monde de l'usinage CNC a beaucoup évolué depuis ses débuts. Aujourd’hui, nous disposons de machines capables de couper sur plusieurs axes pour améliorer encore davantage la finition et la précision des pièces.

Une machine CNC peut aller du tour de base à 2 axes à la machine très complexe à 9 axes. Mais nous garderons notre conversation autour des machines CNC à 3, 4 et 5 axes.

Avant de plonger dans les différences majeures et plus petites entre les trois processus d'usinage, prenons le temps de comprendre comment chacun d'entre eux fonctionne.

Usinage CNC 3 axes

Comme son nom l'indique, l'usinage CNC à 3 axes permet à l'outil de coupe ou à la pièce de se déplacer le long de trois axes linéaires, à savoir les axes X, Y et Z. En d’autres termes, l’outil de coupe ou la pièce peut se déplacer de gauche à droite, de haut en bas, ainsi que d’avant en arrière au cours d’un processus d’usinage à 3 axes.

En raison de la capacité du processus d'usinage à couper selon trois axes linéaires uniquement, il présente ses limites lorsqu'il s'agit de fabriquer des pièces complexes ou inclinées. Cependant, avec ses limites, le procédé d'usinage 3 axes peut paraître plus économique pour des pièces simples. Pas vraiment pour les plus complexes.

Usinage CNC 4 axes

L'usinage CNC 4 axes est similaire à l'usinage 3 axes dans la mesure où l'outil peut se déplacer le long des trois axes linéaires, c'est-à-dire les axes X, Y et Z. La seule différence ici est l'ajout d'un autre axe appelé axe A qui permet à la pièce de tourner le long de l'un des axes linéaires, généralement l'axe X.

Cette différence apparemment minime a un impact énorme sur la capacité du processus à gérer des projets de fabrication de pièces complexes.

Le processus d'usinage CNC à 4 axes permet de fabriquer des pièces angulaires et complexes plus facilement que l'usinage à 3 axes.

Usinage CNC 5 axes

Le processus d'usinage CNC à 5 axes ajoute un autre axe de rotation au processus à 4 axes, augmentant ainsi la capacité de la machine à traiter des pièces très complexes qui nécessitent un usinage inhabituellement complexe et précis.

En plus des trois axes linéaires, c'est-à-dire les axes X, Y et Z, deux axes de rotation sont également ajoutés qui permettent à l'outil ou à la pièce (selon le type d'usinage 5 axes) de tourner le long de deux des axes linéaires.

La différence majeure entre l'usinage CNC 3, 4 axes et 5 axes

L'usinage sur 5 axes ouvre de nouvelles dimensions permettant à l'outil de travailler et de créer des pièces complexes avec une précision et une exactitude inégalées. Et c’est le facteur le plus important qui distingue l’usinage 5 axes de l’usinage traditionnel 3 et 4 axes.

La disponibilité des axes A et B pour la rotation des outils ou des pièces ouvre également de nouvelles possibilités de fabrication de pièces qui sont soit carrément impossibles, soit tout simplement peu pratiques à fabriquer à l'aide des processus d'usinage à 3 et 4 axes.

Cette simple différence entre le nombre d'axes disponibles pour le déplacement de l'outil ou de la pièce conduit à de nombreuses autres différences entre le processus avancé à 5 axes et le processus traditionnel à 3 ou 4 axes.

Certaines de ces différences incluent :

Économie

Oui, les machines 5 axes peuvent avoir un prix intimidant. La machine peut sembler plus chère, surtout si l’on compare uniquement le coût initial de la machine à 5 axes avec celle des machines traditionnelles à 3 et 4 axes. Cependant, lorsque vous regardez la situation dans son ensemble, vous pouvez voir comment la fraiseuse 5 axes peut vous aider à réduire les coûts, en particulier lors de l'usinage de pièces complexes.

Vous pouvez fabriquer des pièces avec seulement un niveau de complexité défini à l'aide de machines à 3 et 4 axes, cela également avec l'ajout de certains montages coûteux. Cela augmente les coûts opérationnels et limite la capacité de production de votre atelier.

Au contraire, vous pouvez créer des pièces de plus en plus complexes sans montages supplémentaires coûteux en utilisant le processus à 5 axes, ce qui le rend plus économiquement viable. Ces pièces peuvent également se vendre à un prix plus élevé, ce qui entraîne un retour sur investissement accru.

Temps de cycle

Les machines à 5 axes peuvent fournir un fraisage continu, même lorsque vous travaillez sur des pièces complexes, une capacité qui manque aux machines traditionnelles à 3 et 4 axes lorsque vous travaillez sur des pièces similaires.

De plus, comme les machines à 5 axes permettent une rotation selon 5 axes différents, vous pouvez fraiser sur différents côtés de la pièce et sous différents angles sans retirer ni réorienter la pièce.

Vous devrez peut-être retirer la pièce de la machine et la réorienter lors de la réalisation d'une opération d'usinage similaire avec une machine à 3 ou 4 axes. Cela peut augmenter le temps de cycle et conduire à des inexactitudes dans la conception.

La machine à 5 axes enlève également plus de matière par passage. Il s’agit d’une autre caractéristique qui entraîne une réduction des délais d’exécution et une efficacité opérationnelle accrue.

Déchets et gaspillage

Vous savez comment une machine 5 axes peut offrir un fonctionnement continu qui élimine le besoin de configurer la pièce encore et encore. Cela réduit les risques d’erreurs humaines et réduit le gaspillage et les rebuts de pièces.

Besoin réduit de travail manuel

Lorsque vous devez constamment modifier l’orientation de la pièce, une main d’œuvre humaine supplémentaire est nécessaire. Puisqu’une machine 5 axes est capable d’usiner sur tous les côtés, elle élimine le besoin d’intervention humaine. Cela réduit votre dépendance au travail humain et vous permet également de minimiser les erreurs humaines inévitables qui accompagnent l'intervention humaine.

Conclusion

L'usinage CNC est un processus vieux de plusieurs décennies, la première machine CNC ayant été fabriquée en 1952.

Le monde de l’usinage CNC a beaucoup évolué et a parcouru un long chemin depuis avec de nombreuses innovations, visant principalement à rendre plus efficace la production de pièces complexes.

L’une de ces innovations est l’usinage CNC 5 axes, une prouesse d’ingénierie dont les machinistes ne pouvaient que rêver au cours des premières années de l’usinage CNC.

L'usinage CNC à 5 axes est plus performant, plus efficace et plus rentable lorsqu'il s'agit de fabriquer des pièces très complexes et complexes, en particulier par rapport aux performances des machines à 3 et 4 axes pour produire la même conception.

La machine 5 axes, grâce aux avantages qu'elle offre, peut également être viable pour l'usinage de pièces non complexes. Cependant, la décision d'investir dans une machine à 5 axes plutôt qu'à 3 ou 4 axes dépendra des exigences de votre atelier.