L'usinage CNC 5 axes représente un paradigme technique pour la fabrication de précision. Il fait passer les processus d'usinage traditionnels à un niveau supérieur en augmentant la complexité de conception et en améliorant l'efficacité du processus. L’article porte sur l’usinage CNC 5 axes et ses conséquences – dont certaines pourraient vous surprendre.
Sommaire :
1. Comprendre l'usinage CNC 5 axes
2. Avantages de l'usinage CNC 5 axes
3. Applications dans diverses industries
4. Spécifications techniques et capacités
5. Choisir la bonne machine CNC 5 axes
Comprendre l'usinage CNC 5 axes
L'usinage CNC 5 axes, ou usinage cinq axes, est la commande numérique par ordinateur (CNC) d'une machine-outil qui se déplace simultanément le long de cinq axes différents (X, Y, Z, A et B). Contrairement à l'usinage à trois axes où la pièce est positionnée selon les trois axes X, Y et Z, dans le cas des machines à 5 axes, ces axes sont complétés par deux mouvements de rotation selon les axes A et B. L'outil peut approcher la pièce de n'importe quelle direction, permettant de produire des formes complexes en une seule configuration.
Les axes supplémentaires permettent un positionnement précis et réduisent le besoin de configurations séparées et de repositionnement manuel, ce qui est particulièrement utile pour les pièces et composants nécessitant des tolérances et une finition de surface fines.
Les fabricants qui souhaitent exploiter tout le potentiel de l'usinage CNC 5 axes doivent donc comprendre certains principes fondamentaux tels que la façon d'optimiser les parcours d'outils dans le logiciel et dans les systèmes de contrôle, d'améliorer l'efficacité de coupe et de minimiser les erreurs pour pouvoir livrer à leurs clients. .
Avantages de l'usinage CNC 5 axes
L'usinage CNC 5 axes permet d'obtenir des pièces aux géométries complexes qui conduisent finalement à des produits de qualité supérieure, en particulier lorsque la précision est primordiale et que les tolérances sont serrées. En déplaçant simultanément l'outil de coupe sur cinq axes différents, l'usinage sur 5 axes permet d'obtenir des détails et des finitions très complexes qui ne seraient tout simplement pas possibles autrement. C’est pour cette raison que l’industrie aérospatiale, l’industrie automobile et les fabricants de dispositifs médicaux – tous les secteurs qui nécessitent des composants et des matériaux critiques – exigent l’utilisation du processus 5 axes. L'usinage 5 axes est particulièrement adapté aux pièces nécessitant des tolérances serrées et des finitions de surface exactes.
Un grand avantage est un temps de configuration réduit et moins de luminaires. Le fraisage 3 axes peut nécessiter plusieurs configurations pour une seule forme de composant, ce qui nécessite plus de temps de production et augmente les coûts d'équipement et de personnel. Les machines à 5 axes peuvent souvent effectuer plusieurs opérations dans des configurations uniques, augmentant ainsi la productivité en réduisant le temps de production.
De plus, l'usinage CNC 5 axes optimise également le positionnement de l'outil en réduisant les efforts de coupe. Cela contribue non seulement au bon fonctionnement de la machine, mais prolonge également la durée de vie des outils de coupe puisque les forces sont minimisées lors des processus spécifiques de positionnement de l'outil. L'usinage CNC 5 axes améliore également la durée de vie et l'efficacité des outils en réduisant la portée excessive de l'outil. Une portée excessive se produit lorsque l'outil s'éloigne de son point de contact précis avec la pièce, créant un déplacement plus important que nécessaire. Cela réduit la longévité de l'outil, car plus d'énergie est utilisée pour terminer la coupe.
Applications dans diverses industries
En raison de sa polyvalence, l'usinage CNC 5 axes est utilisé dans une grande variété d'industries, de l'aérospatiale où il est utilisé pour produire des pièces avec un niveau de sécurité et de performance élevé, telles que des aubes de turbine, des pièces de structure d'avion et des composants de moteurs complexes, à d'autres secteurs manufacturiers.
Dans l’industrie automobile, des composants tels que des blocs moteurs, des boîtes de vitesses et des pièces de carrosserie moins évidentes mais plus complexes sont produits à l’aide de processus d’usinage à cinq axes. Cela permet la production de pièces légères mais solides, qui à leur tour améliorent les performances et l'efficacité des véhicules, tout en permettant la fabrication de pièces sur mesure dans le sport automobile et le prototypage de nouveaux modèles.
L'usinage CNC 5 axes est également bénéfique pour l'industrie des dispositifs médicaux. Les instruments chirurgicaux, les implants et les prothèses sont produits selon la technologie 5 axes. En effet, l’usinage de tels composants nécessite une précision et une exactitude élevées pour garantir la qualité du produit et la fiabilité du patient.
Spécifications techniques et capacités
Les machines CNC 5 axes ont plusieurs spécifications techniques différentes qu'il est important de prendre en compte pour différents types de fabrication. Ces spécifications incluent la taille de l'enveloppe de travail, la vitesse de broche et les types de porte-outils. L'enveloppe de travail spécifie la plus grande taille de pièce pouvant être usinée, tandis que la vitesse de broche influence également la vitesse de coupe et l'état de surface.
Ce système de contrôle avancé (comme dans la figure 2 ci-dessus) est essentiel pour l'usinage 5 axes, avec un logiciel avancé utilisé pour suivre les trajectoires d'outils en temps réel et pour corriger les bris d'outils ou les erreurs de trajectoire d'outil. D'autres fonctionnalités avancées, telles que les détecteurs de collision et les changeurs d'outils automatiques, améliorent encore l'efficacité et la sécurité de l'usinage de pièces 5 axes.
Avec une machine CNC 5 axes, les pièces peuvent être fabriquées à partir d'une grande variété de matériaux : aluminium, titane, acier inoxydable, plastiques, composites – quels que soient les besoins du projet.
Choisir la bonne machine CNC 5 axes
Comme vous pouvez l’imaginer, il existe différents types d’usinage CNC 5 axes. Le choix de l'entreprise acheteuse dépend en partie des exigences du processus de production spécifique, mais il faut également accorder une attention particulière à la précision de la machine. Une entreprise manufacturière doit évaluer les caractéristiques suivantes afin de sélectionner la bonne machine CNC à 5 axes : configuration des axes, puissance de la broche et caractéristiques du système de contrôle.
Il existe également des problèmes en matière d'« ergonomie », c'est-à-dire la façon dont la machine fonctionne de manière interactive dès le départ, notamment la facilité d'utilisation des logiciels, la compatibilité des données et des outils, et la capacité d'être intégrée et contrôlée par d'autres systèmes, notamment de CAO/CAO. CAME. Enfin, pensez au support et à la maintenance proposés par le constructeur de la machine.
Le deuxième facteur clé est le coût. Bien que les machines CNC 5 axes nécessitent une mise de fonds considérable, l’efficacité accrue et l’amélioration de la qualité du produit peuvent aider à couvrir l’investissement initial. Les fabricants feraient bien de calculer le retour sur investissement en prenant en compte des facteurs tels que la réduction des temps de configuration, l'augmentation de la durée de vie des outils et l'amélioration de la capacité.
Conclusion
L'usinage CNC 5 axes est une technologie de fabrication précieuse qui permet d'obtenir précision et efficacité dans la production de pièces complexes. Connaissant les avantages de la technologie, les applications, les spécifications techniques et les facteurs à prendre en compte lors de son choix, les fabricants peuvent tirer parti de la technologie pour améliorer leurs opérations et répondre aux besoins des industries modernes.
