La technologie d'usinage CNC a évolué au cours des deux dernières années, passant de machines-outils simples à des machines plus sophistiquées. L'usinage CNC 5 axes est l'un des processus les plus avancés disponibles aujourd'hui. Il met en œuvre la technologie d'usinage soustractif pour offrir des possibilités infinies dans la création de pièces. Cette technique utilise des outils de coupe qui fonctionnent sur cinq axes pour couper les pièces dans les formes et les tailles souhaitées.
L'usinage 5 axes offre une précision et une précision, une efficacité et une fiabilité accrues. L'augmentation du nombre d'axes donne également aux fraiseuses 5 axes des capacités plus exceptionnelles que leurs homologues. De plus, le processus permet une automatisation et une gestion complètes avec la commande numérique par ordinateur (CNC). En conséquence, de nombreux ateliers d'usinage CNC fiables s'appuient sur cette technologie pour usinage CNC de précision prestations de service.
Cet article couvre les bases de l'usinage CNC 5 axes. Ici, nous expliquerons ce qu'est l'usinage 5 axes et comment le processus fonctionne, en décomposant les différents axes. Vous apprendrez également les avantages et les inconvénients de l'utilisation de ce processus d'usinage et de ses applications courantes. Les informations que nous fournissons vous aideront à tirer le meilleur parti de la technologie 5 axes.
Quel est Usinage CNC 5 axes?
Cette procédure implique le mouvement des outils de coupe sur cinq axes simultanément. Les machines CNC à 5 axes offrent trois axes linéaires travaillant simultanément avec deux axes de rotation pour réaliser des pièces complexes. Cela ajoute généralement plus d'inclinaison à la table de travail ou à l'outil grêle, permettant une rotation et un mouvement accrus.
Un 5e axe permet aux machinistes de fabriquer jusqu'à 5 faces en une seule opération. Cela rend le processus très efficace et précis. Cela le rend également adapté à la création de structures et de fonctionnalités complexes avec des configurations minimales. Étant donné que plusieurs pièces nécessitent un usinage constant de 5 faces, ce processus devient de plus en plus précieux pour plusieurs industries.
Pour aider à comprendre les axes d'une fraiseuse CNC 5 axes, expliquons ce qu'implique un comptage d'axes dans Usinage CNC. Un nombre d'axes d'usinage est le nombre de directions que l'outil de coupe (ou la matière première) peut déplacer pour créer le produit souhaité. Par exemple, les machines CNC conventionnelles ont des comptages à trois axes. Par conséquent, leurs outils de coupe ne peuvent se déplacer que sur les axes X, Y et Z.
L'outil de coupe se déplace :
- Latéralement sur l'axe X ;
- Verticale sur l'axe Y ;
- Aller et retour sur l'axe Z.
Les centres d'usinage 5 axes augmentent les fonctionnalités des axes linéaires en inclinant (et en faisant pivoter) la table de travail. Il existe deux axes de rotation supplémentaires appelés l'axe A et l'axe C. L'axe A est également appelé axe de table basculante, tandis que l'axe B est l'axe de rotation de la table. L'inclusion de ces axes permet l'usinage de géométries plus complexes que les machines CNC 2 axes ou 3 axes. Le tableau ci-dessous résume le mouvement des axes.
| Haches | Sport |
| X | De gauche à droite |
| Y | Avant vers l'arrière |
| Z | De haut en bas |
| A | Rotation autour de l'axe X (s'incline vers l'avant et vers l'arrière) |
| B | Rotation autour de l'axe Y (s'incline de gauche à droite) |
Comment Usinage CNC 5 axes Travail?
Comme avec d'autres machines CNC, 5 axes fraisage CNC les machines s'appuient sur des instructions informatiques. Les instructions programmées pour la machine contrôlent le mouvement de l'outil de coupe et de la pièce. Le processus d'usinage 5 axes commence par la création du modèle CAO 3D des composants souhaités.
Après cela, le modèle CAO est exporté dans un logiciel de FAO, le convertissant en un programme informatique (G-Code). Le code G contient des instructions pour la machine CNC. Il contient des parcours d'outils créés en fonction des géométries de la pièce souhaitée. Les instructions contrôlent le mouvement des outils de coupe le long des axes linéaires (X, Y et Z). Il contrôle également la direction de la table de travail le long des axes de rotation (A et B) pour créer la pièce souhaitée.
Le processus permet l'usinage de 5 faces d'une pièce avec une seule configuration. Par conséquent, cela permet d'économiser du temps et des coûts de fabrication, ce qui vous aide à mettre vos produits sur le marché plus rapidement. Mais notez que la vitesse et la direction du mouvement dépendent du type et de la configuration de la machine 5 axes.
Types de machines CNC 5 axes
Les machines 5 axes peuvent améliorer votre procédure d'usinage et améliorer l'évolutivité. Ces centres d'usinage peuvent se décliner en différents types pour répondre à l'industrie manufacturière.
Les trois principaux types de machines CNC 5 axes sont :
Tête/Tête
Les machines Head/Head ont des axes de rotation situés dans la tête. Leur sommet à 5 axes est livré sur une plate-forme qui se déplace à travers une table de travail fixe, maintenant la pièce en place. Par conséquent, vous n'aurez pas à vous soucier des interférences de l'outil sur la tête de broche de la machine.
De cette façon, l'apex a plus de chances de se déplacer autour d'une pièce, ce qui la rend adaptée à la production de grandes pièces lourdes. La table de la machine peut supporter des poids lourds sans compromettre la précision des as de rotation. Cependant, la conception de ces machines limite leurs déplacements dans les axes rotatifs.
Tête/Table
La configuration de la machine tête/table a un axe de rotation dans la tête et l'autre dans la table rotative. Leur axe de rotation a une portée restreinte et se situe dans la tête. D'autre part, l'arbre rotatif a une plage plus large (illimitée) et est situé dans la table.
Cette configuration est avantageuse car elle peut faire pivoter la pièce de façon constante sans aucune limite. Cependant, il y a une limite au nombre de pièces qu'il peut produire. En effet, la pièce repose sur l'axe rotatif.
Tableau/Tableau
Dans cette configuration, les machines 5 axes ont leurs axes rotatifs situés à l'intérieur de la table. Par conséquent, toutes les rotations se produisent sur la table et la tête ne bouge pas. La conception de ces machines les rend adaptées à l'usinage des contre-dépouilles. De plus, comme la tête ne tourne pas, les machinistes peuvent facilement voir comment les coupes se produiront lors de l'étape de programmation.
Cependant, la disposition de la machine est moins adaptée à l'usinage de composants volumineux ou lourds. Cette limitation est due à l'incapacité de la table à supporter trop de poids.
Usinage CNC 5 axes Configurations | Styles d'opération
Comme mentionné précédemment, le mouvement des axes du processus de fabrication à 5 axes dépend des instructions du programme CNC. Il existe fondamentalement deux styles d'opération d'usinage CNC qui fonctionnent avec 5 axes :
Style tourillon
La machine de type tourillon fonctionne avec l'axe A tournant autour de l'axe X et l'axe C tournant autour de l'axe Z. Le mouvement de la table indique les axes rotatifs. C'est-à-dire que les deux axes de rotation sont situés dans la table tandis que la tête reste immobile (Table/Table). Les machines CNC à 5 axes de style tourillon sont adaptées à :
- Grands volumes de travail
- Enlèvement de métaux lourds sans que la tête se déplace hors de sa position
- Meilleures capacités de contre-dépouille
Pivoter Rotation Style
La machine CNC à 5 axes de style rotation pivotante fonctionne avec l'axe B tournant autour de l'axe Y tandis que l'axe C tourne autour de l'axe Z. Ce mouvement diffère du style Trunnion car la table reste horizontale tout au long du processus de coupe. Par conséquent, il peut supporter des composants plus lourds. Les machines pivotantes et rotatives sont adaptées pour :
- Usinage de pièces plus grandes
- Utilisation d'outils de coupe plus courts
Avantages de Usinage CNC 5 axes
La possibilité de déplacer l'outil de coupe et la pièce jusqu'à 5 faces en même temps offre plusieurs avantages à de nombreuses industries. Il permet la fabrication rentable et efficace de pièces complexes.
Voici les principaux avantages de ce procédé de fabrication :
Opérations de configuration simples
Une machine CNC 5 axes permet l'usinage simultané de cinq surfaces. Pour un usinage 3 axes classique, plusieurs réglages peuvent être nécessaires pour travailler sur des pièces à plusieurs faces. Mais la technologie 5 axes complète l'usinage de pièces profilées et d'autres pièces à plusieurs faces dans une seule structure. Cela vous permet de fabriquer des composants avec des géométries complexes avec moins de configurations.
Usiner des formes complexes (appels GD&T)
La rotation supplémentaire dans ce processus d'usinage vous aide à réaliser des conceptions et des géométries plus complexes. La machine permet l'usinage continu d'arcs et d'angles qui n'étaient auparavant possibles qu'avec plusieurs montages spéciaux. Le processus de fraisage à 5 axes peut faire tourner les pièces en une seule opération pour obtenir les géométries souhaitées, éliminant ainsi le besoin de montages complexes.
De plus, la technique s'associe parfaitement aux appels GD&T pour produire des éléments de référence en une seule opération. Le fraisage 5 axes convient également pour Applications d'usinage CNC nécessitant des tolérances de profil de surface sur des surfaces profilées complexes.
Haute précision et répétabilité
Les configurations supplémentaires impliquées avec usinage manuel par rapport à l'usinage CNC faire perdre aux machinistes des alignements précis pendant la fabrication. Cependant, les configurations minimales impliquées dans le fraisage CNC 5 axes réduisent les possibilités d'erreurs et améliorent la précision requise pour obtenir une qualité supérieure.
Les différents types de machines 5 axes disponibles aujourd'hui éliminent le besoin de repositionner les pièces à différents angles pendant l'usinage. Ainsi, vous pouvez être sûr de meilleures tolérances d'usinage. De plus, certaines configurations de machines permettent l'utilisation d'outils de coupe plus courts. Cela augmente la durée de vie des outils et garantit la répétabilité.
Vitesse de coupe élevée
L'usinage 5 axes garantit que les outils de coupe sont tangents aux surfaces de coupe. Cette disposition permet d'enlever plus de matériaux à chaque rotation de l'outil. Par conséquent, il réduit les temps de cycle et les coûts d'usinage globaux.
Finition de surface lisse
Les axes supplémentaires de cette technique assurent une bonne orientation des pièces, les rapprochant de l'outil de coupe. En conséquence, vous pouvez utiliser des outils de coupe plus courts pour créer les formes souhaitées. Ces outils plus courts peuvent couper à des vitesses très élevées avec peu ou pas de vibrations.
Des vibrations moindres réduisent encore les risques d'avoir des marques de « broutage » sur le produit fini. Le processus d'usinage vertical améliore également l'utilisation de la broche pour l'usinage de surfaces inclinées. De cette façon, vous pouvez obtenir de meilleures finitions de surface avec cette technique et réduire les coûts et le temps associés au post-traitement.
Économisez du temps de cycle et de l'argent
Les pièces usinées en 5 axes sont souvent achevées en une seule opération en raison de l'avantage de la grande vitesse du processus. La configuration unique impliquée permet d'économiser du temps et de l'argent. De plus, l'utilisation d'outils de coupe plus courts avec une durée de vie plus longue élimine le besoin de remplacement constant de l'outil, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent.
De plus, le processus de fraisage 5 axes peut être automatisé, ce qui réduit les opérations humaines et les besoins en main-d'œuvre. Cela réduit les coûts de main-d'œuvre impliqués dans le processus. Par conséquent, l'usinage CNC 5 axes est une solution rentable qui accélère la mise sur le marché de vos produits.
Inconvénients de Usinage CNC 5 axes
Malgré les nombreux avantages de la technologie CNC 5 axes, son utilisation est peu adaptée à certaines applications.
Certains des revers de ce processus incluent les suivants :
Coûts initiaux élevés
Le coût d'achat d'une machine CNC 5 axes et de son logiciel indispensable est élevé. C'est beaucoup plus élevé que ce qui est nécessaire pour les centres d'usinage 3 axes. De même, les exigences de maintenance de la machine sont également assez difficiles par rapport aux machines-outils conventionnelles. Cet aspect augmente également directement les coûts d'usinage des pièces usinées en 5 axes.
Programmation difficile
Les deux mouvements de rotation supplémentaires et la trajectoire spatiale de leur mouvement sont abstraits et complexes. Par exemple, pour traiter une surface de forme libre, vous devrez :
- Passer plusieurs transformations de coordonnées ;
- Passer par des opérations géométriques spatiales complexes ;
- Considérez la coordination du mouvement de chaque axe.
Tous ces éléments sont nécessaires pour éviter les collisions et les interférences et assurer la bonne quantité de mouvement d'interpolation. Par conséquent, obtenir la précision d'usinage, l'exactitude et la qualité de surface souhaitées implique une plus grande difficulté de programmation.
Exigences plus élevées pour les opérateurs
Le fraisage CNC 5 axes est une technologie de pointe impliquant une programmation, une configuration de machine et des opérations avancées. Par conséquent, le processus nécessite des opérateurs techniques hautement qualifiés. Cela se traduit souvent par une augmentation des coûts de main-d'œuvre.
Tirer le meilleur parti de Usinage CNC 5 axes
La sous-utilisation des capacités 5 axes est un phénomène courant. Certains opérateurs ne comprennent pas toutes les capacités de la machine. D'autres peuvent ne pas avoir les connaissances en programmation pour une opération de pointe.
Les conseils suivants vous permettront de profiter des avantages de ce procédé de fabrication :
Choisissez les bons contrôles et logiciels
Avant de décider d'utiliser la technologie 5 axes, essayez d'obtenir suffisamment d'informations. Analyser les données du client, en vérifiant l'exactitude et l'exactitude. Examinez attentivement le composant et vérifiez s'il est nécessaire de procéder à un pré-test.
Un logiciel de simulation sera utile pour vérifier le processus avant de traduire le Conception CAO dans un modèle CAM. Le logiciel aidera à surveiller la longueur de l'outil, son interférence et la taille de la pièce. Il est nécessaire d'investir dans des programmes et des logiciels qui complètent les capacités de la machine 5 axes. De plus, il serait préférable de faire une analyse des coûts pour vous assurer que vous utilisez le processus le plus rentable pour le travail.
Éviter les collisions
La création de trajectoires d'outils 5 axes implique souvent un compromis général entre la coupe à grande vitesse et la réduction des risques de plantage. Les collisions peuvent entraîner des composants défectueux, endommager la machine ou vous obliger à mettre au rebut des pièces.
Heureusement, l'utilisation de certains outils logiciels peut éliminer cela. Le logiciel regardera vers l'avant pour vérifier chaque mouvement de l'outil pour voir s'il se heurtera à quelque chose. Tant que le Conception d'usinage CNC est modélisé correctement, le logiciel verra la collision avant qu'elle ne se produise.
Choisissez un système de détection d'outils
L'usinage CNC 5 axes assure une productivité élevée mais peut également augmenter les risques d'erreurs. Cela peut se présenter sous la forme d'un mauvais outil ou d'un outil de coupe cassé. L'utilisation d'un système de détection d'outils peut minimiser ces erreurs. Ce système vous aidera à analyser l'outil que vous souhaitez utiliser, en vous assurant de choisir le bon.
Exécutez la cinétique
La cinétique de course permettra d'atteindre les spécificités de chaque caractéristique avec une précision accrue. Il vous aidera à comprendre le bon positionnement des outils de coupe par rapport aux points d'inflexion des axes.
Applications courantes de Usinage CNC 5 axes
Ce processus de fabrication convient aux applications dans plusieurs industries nécessitant une haute précision, des formes complexes et des tolérances serrées.
Les applications typiques sont :
Composants aérospatiaux
L'industrie aérospatiale nécessite des composants aux formes organiques avec des bords profilés et des formes composées. Les pièces aérospatiales sont uniques et géométriquement complexes, ce qui fait de l'usinage 5 axes la technologie de choix idéale. Ce processus permet d'obtenir un haut niveau de détail et réduit le besoin de refixation de la tête de coupe. Ainsi, les pièces pour les applications aérospatiales restent aussi précises que possible, répondant aux normes de l'industrie.
Équipement médical
La qualité et la précision ne sont pas négociables lorsqu'il s'agit de fabriquer des équipements médicaux. Les capacités de haute précision du processus de fabrication à 5 axes facilitent la production d'implants, de dispositifs et d'autres équipements pour répondre aux exigences rigoureuses des soins de santé. La plupart des composants sont petits et complexes. D'autres sont des équipements de balayage et de surveillance électriques complexes. La technologie 5 axes offre un moyen efficace et économique de produire ces composants.
Production d'énergie
L'industrie de l'énergie nécessite souvent des composants complexes et avancés, notamment des systèmes d'énergie solaire et des centrales électriques. L'émergence rapide de l'usinage 5 axes assure un usinage de précision CNC de pièces détaillées et spécifiques pour les équipements énergétiques. Ces pièces sont usinées pour être durables et assurer la stabilité des espaces de travail.
Pourquoi choisir Usinage CNC 5 axes Par rapport aux autres techniques
Choisir entre les centres d'usinage 5 axes et d'autres techniques peut être assez difficile. De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour vous assurer de faire le meilleur choix. Voici une comparaison entre cette technologie et d'autres méthodes.
Usinage CNC 5 axes par rapport à l'usinage CNC 3+2 axes
Beaucoup de gens ont tendance à confondre ces deux techniques. L'usinage CNC 5 axes, également appelé usinage continu 5 axes, implique la rotation continue des outils de coupe le long de cinq axes. En revanche, l'usinage 3+2 axes exécute un programme 3 axes. Au cours de ce processus, l'outil de coupe est verrouillé à un angle. Les deux axes rotatifs déterminent cet angle.
Le principal avantage de l'usinage CNC 5 axes par rapport à 3+2 axes est la vitesse. Ce dernier implique des arrêts et démarrages constants de la machine entre chaque orientation d'outil. Cependant, le premier achève la coupe en une seule opération. De plus, l'usinage 5 axes est plus adapté aux surfaces complexes, tandis que l'usinage CNC 3+2 axes fonctionne principalement pour le traitement des plans.
Étant donné que les machines à 5 axes nécessitent moins de pinces et aucun dispositif spécial, le coût d'usinage est inférieur à celui des homologues à 3 + 2 axes. Cependant, il faut noter que la programmation impliquée avec la technologie 5 axes est beaucoup plus compliquée que l'usinage 3+2 axes.
Usinage CNC 5 axes par rapport à l'impression 3D
Contrairement au processus d'usinage CNC à 5 axes, l'impression 3D est un processus de fabrication additive qui consiste à construire des composants une couche à la fois. Bien que ces technologies diffèrent dans leur mode de fonctionnement, il y a plus de chevauchements dans leur application. Ils offrent tous deux une grande précision, des délais d'exécution rapides, une répétabilité accrue et d'excellentes finitions de surface.
L'impression 3D ne nécessite pas de agencements ou outillage. En conséquence, le coût d'installation initial est également minime. Cependant, les machines CNC 5 axes offrent une meilleure précision dimensionnelle que l'impression 3D. Ils peuvent usiner avec précision de petites et de très grandes pièces. Obtenir des tolérances extrêmement serrées avec l'impression 3D nécessitera des opérations de post-traitement supplémentaires.
Travailler avec RapidDirect pour Usinage CNC 5 axes
Avec l'usinage 5 axes expliqué, vous comprenez maintenant parfaitement l'usinage CNC 5 axes. Il est temps de prendre en charge votre expérience de fabrication. Les machines CNC à 5 axes simplifient les processus de fabrication, assurent une production plus rapide et rentable et améliorent la précision et l'exactitude. Cependant, ils ne sont pas idéaux pour toutes les conceptions. Par exemple, les machines CNC à 3 ou 4 axes peuvent être plus adaptées et plus rentables pour des découpes, des trous et des cavités précis.
Par conséquent, il est important de contacter un expert en usinage CNC avant de commencer votre projet. RapidDirect est un chef de file Services d'usinage CNC fournisseur à travers le monde. Nous possédons plusieurs machines CNC 5 axes, dont Hermle C650, C400, C250, C42 et C22. Nos solides services d'usinage CNC à 5 axes peuvent fabriquer des pièces usinées CNC de haute précision avec une haute qualité, des délais de livraison rapides et des prix compétitifs.
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