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Une introduction de base à la Fraiseuse CNC à 5 axes

Austin Peng
Publié 20 Juin 2024
Table des matières

Bienvenue dans notre guide complet sur la fraiseuse CNC à 5 axes, où nous aborderons sa définition, sa fonctionnalité, ses composants et ses avantages.

De l'exploration du fonctionnement de ces machines à la compréhension des divers matériaux qu'elles peuvent traiter, nous explorerons les subtilités du fraisage CNC à 5 axes.

Découvrons les capacités de transformation des fraiseuses à 5 axes et comment elles se distinguent de leurs homologues à 3 axes.

Définition d'une fraiseuse CNC à 5 axes

L'usinage à 5 axes est un type d'usinage CNC (commande numérique par ordinateur) qui manipule des outils dans cinq directions ou axes.

Cela permet un usinage plus complexe et plus précis, car l'outil peut approcher la pièce sous plusieurs angles.

Comment fonctionne une fraiseuse CNC à 5 axes ?

Processus d'usinage CN à 5 axes

Une fraiseuse CNC à 5 axes fonctionne en déplaçant l'outil de coupe le long de cinq axes différents simultanément.

Ces axes sont généralement désignés par les lettres X, Y, Z, A et B. Les axes X, Y et Z contrôlent les mouvements linéaires, tandis que les axes A et B contrôlent la rotation.

Mouvements linéaires (X, Y, Z)

Ces axes contrôlent la position de l'outil dans l'espace tridimensionnel. Les axes X et Y se déplacent horizontalement et l'axe Z se déplace verticalement.

Mouvements de rotation (A, B)

L'axe a permet la rotation autour de l'axe X et l'axe B autour de l'axe Y. Ces rotations permettent à l'outil d'approcher la pièce sous différents angles. Ces rotations permettent à l'outil d'approcher la pièce sous différents angles.

Quels sont les composants d'une fraiseuse CNC à 5 axes ?

Composants d'une fraiseuse CNC à 5 axes

Base de la machine

Elle constitue la base de la machine et assure sa stabilité pendant son fonctionnement.

Axes rotatifs

Il s'agit des composants rotatifs qui permettent de se déplacer autour des axes X, Y et Z, ce qui permet d'effectuer des usinages complexes sous plusieurs angles.

Axes linéaires

Ces axes contrôlent le mouvement linéaire le long des directions X, Y et Z, fournissant le mouvement nécessaire pour un fraisage de précision.

Système de contrôle

Le cerveau de la machine, le système de commande, interprète le programme CNC et dirige les moteurs pour déplacer l'outil avec précision, garantissant ainsi des coupes exactes.

Magazine de l'outil

C'est là que sont stockés les différents outils de coupe, et la machine peut changer automatiquement d'outil pendant le processus d'usinage.

Quels sont les matériaux utilisés dans l'usinage CNC à 5 axes ?

L'usinage CNC à 5 axes utilise différents matériaux pour usiner des pièces complexes, allant des métaux courants tels que le fer, le cuivre, le nickel et le zinc. aluminium et l'acier à des alliages durs plus complexes tels que les acier inoxydable ou de l'acier à outils.

L'aluminium est relativement facile à travailler mais n'offre pas beaucoup de résistance, tandis que les aciers à outils sont très résistants mais difficiles à transformer dans certaines formes à l'aide d'outils de coupe à grande vitesse en raison de leurs niveaux de dureté plus élevés.

D'autres matériaux peuvent être choisis, notamment des métaux non ferreux tels que des alliages de cuivre et de laiton, ainsi que des alliages de titane pour des applications spéciales exigeant une résistance supérieure.

Tous ces matériaux offrent différents niveaux de performance en termes de durabilité, de complexité de construction et de résistance à la chaleur, en fonction de l'application.

Trois types de fraiseuses CNC à 5 axes

Les différentes fraiseuses CNC sont conçues pour faciliter l'utilisation de différents projets d'usinage, caractéristiques et capacités.

Il s'agit notamment des types de fraiseuses CNC à 5 axes tête/tête, table/tête et table/table.

Usinage mécanique à 5 axes.

Tête/Tête

  • La broche et la pièce à usiner sont montées sur des têtes rotatives.
  • Offre une grande polyvalence car les deux composants peuvent s'incliner et pivoter indépendamment.
  • Permet des usinages complexes en permettant à l'outil d'approcher la pièce sous différents angles.

Table/Tête

  • La pièce à usiner est fixée sur une table rotative, tandis que la broche (tête) peut se déplacer dans plusieurs directions.
  • Permet de réaliser des coupes complexes en positionnant la pièce dans différentes orientations.
  • Bien adapté à l'usinage de pièces présentant plusieurs faces ou caractéristiques.

Table/Table

  • La pièce à usiner et la broche sont toutes deux montées sur des tables rotatives.
  • Offre une flexibilité exceptionnelle pour les tâches d'usinage complexes.
  • Permet le déplacement simultané de la pièce et de l'outil de coupe, ce qui améliore l'efficacité et la précision.

Avantages des fraiseuses CNC à 5 axes

De l'augmentation de la productivité et de l'amélioration des finitions de surface à la capacité d'usiner des formes complexes avec une grande précision, les fraiseuses à 5 axes offrent un large éventail d'avantages.

Lisez la suite pour connaître les avantages de l'utilisation de cette technologie pour votre entreprise !

Haute précision et exactitude

Pièces d'usinage CNC à 5 axes(1)

La capacité de mouvement sur cinq axes permet un usinage complexe et précis, garantissant l'exactitude du produit final.

Formes complexes des machines

Avec la possibilité d'incliner et de faire pivoter la pièce, ces machines peuvent facilement traiter des géométries complexes qui pourraient être difficiles à traiter avec des machines à 3 axes.

Des opérations de mise en place efficaces

Les machines CNC à 5 axes peuvent souvent terminer une pièce en un seul réglage, ce qui réduit le nombre de changements d'outils et de réglages, et accroît donc l'efficacité.

5-axes-machine-mécanique

Finition de surface de qualité

La flexibilité du mouvement permet de mieux contrôler l'orientation de l'outil, ce qui se traduit par des finitions de surface supérieures sur les pièces usinées.

Productivité élevée

La possibilité d'approcher la pièce sous plusieurs angles et dans plusieurs directions améliore la productivité, car il est possible d'usiner davantage de caractéristiques en une seule opération.

Accès amélioré aux outils

Les axes supplémentaires permettent à l'outil d'accéder plus facilement aux différentes parties de la pièce, ce qui réduit le besoin de repositionnement et améliore l'efficacité globale de l'usinage.

Quels types de pièces peuvent être utilisés pour l'usinage à 5 axes ?

Avec un système d'usinage CNC à 5 axes, des pièces complexes peuvent être produites avec une complexité et une précision extrêmes en créant des surfaces et des formes qui ne seraient pas possibles avec un usinage traditionnel à 3 axes.

Voici quelques exemples :

Pièces de surface complexes

L'usinage 5 axes est idéal pour les surfaces complexes qui nécessitent des mouvements d'outils complexes sous plusieurs angles.

Cette capacité est utile pour la production de pièces aux contours complexes, telles que les composants aérospatiaux ou les implants médicaux.

Pièces de disque

L'usinage 5 axes permet d'usiner efficacement des pièces cylindriques ou en forme de disque en accédant à différents angles.

Cette technique est couramment utilisée dans des applications telles que la fabrication de rotors, d'engrenages ou de tout composant ayant une géométrie circulaire ou en forme de disque.

Pièces de type boîte

Les pièces ayant une structure en forme de boîte bénéficient de l'usinage 5 axes car il permet d'accéder à plusieurs faces sans avoir à repositionner la pièce.

Cette polyvalence est avantageuse pour produire des caractéristiques complexes sur toutes les faces d'un composant en forme de boîte, ce qui est courant dans des industries telles que l'automobile ou la fabrication de moules.

Pièces de forme spéciale

L'usinage à 5 axes est polyvalent et convient à la création de pièces aux formes uniques ou irrégulières.

Qu'il s'agisse de moules complexes, de prototypes ou de composants artistiques, la flexibilité de l'usinage 5 axes permet de fabriquer avec précision une grande variété de pièces de forme spéciale.

Différence entre les machines à 5 axes et à 3 axes

Il est essentiel de comprendre la distinction entre les machines CNC à 5 axes et à 3 axes si vous souhaitez optimiser vos processus de fabrication.

Ces différences ne concernent pas seulement les axes supplémentaires, mais aussi les possibilités qu'ils offrent en matière d'ingénierie de précision.

Voici un aperçu approfondi des principales différences :

Mouvement de l'axe

La principale différence réside dans le nombre d'axes que la machine peut utiliser. Une machine CNC à 3 axes manœuvre sur les axes linéaires X, Y et Z, tandis qu'une machine à 5 axes ajoute deux axes de rotation, souvent appelés A et B ou C et B, ce qui permet à l'outil d'approcher la pièce de pratiquement n'importe quelle direction.

Géométries complexes

Les machines à 5 axes excellent dans la création de formes complexes et compliquées qui seraient impossibles ou prendraient beaucoup de temps sur une machine à 3 axes. Cela est dû aux mouvements et aux rotations simultanés qui peuvent être effectués, ce qui vous permet d'usiner 5 côtés d'une pièce en un seul réglage.

Temps de préparation réduit

Une machine à 5 axes nécessite moins de réglages car elle peut manipuler la pièce sous différents angles sans la repositionner. Cette efficacité réduit le temps de manipulation et le risque d'erreurs liées à des réglages multiples.

Usinage 5 axes-machine à commande numérique

Durée de vie de l'outil

La possibilité d'incliner l'outil avec une machine à 5 axes permet de réduire l'usure de l'outil. La machine peut maintenir une position de coupe optimale et une charge de copeaux constante, ce qui prolonge la durée de vie de l'outil et améliore les conditions de coupe.

Finition de la surface

Avec l'usinage 5 axes, la probabilité de maintenir un contact outil-pièce plus cohérent est plus élevée. Il en résulte une finition de surface supérieure, qui élimine souvent la nécessité de recourir à des processus de finition manuelle ultérieurs.

Caractéristiques du contre-dépouillement

L'usinage des contre-dépouilles - une caractéristique impossible à atteindre avec une machine à 3 axes - devient possible avec une machine à 5 axes grâce aux axes de rotation supplémentaires qui permettent d'incliner l'outil.

Usinage en une seule étape

La possibilité de terminer une pièce en une seule fois permet non seulement d'accélérer la production, mais aussi de réduire le risque d'erreurs cumulées qui peuvent se produire lorsqu'une pièce est déplacée sur plusieurs postes de travail.

Empreinte de la machine

Bien que les machines à 5 axes soient souvent considérées comme plus grandes, nombre d'entre elles sont conçues avec un encombrement similaire à celui des machines à 3 axes. L'efficacité de leur conception signifie qu'elles n'ont pas nécessairement besoin de plus d'espace au sol malgré leurs capacités avancées.

Implications en termes de coûts

Pièces de fraisage CNC à 5 axes(1)

L'investissement initial dans les machines à 5 axes tend à être plus élevé que pour les machines à 3 axes. Toutefois, l'augmentation de la productivité, de l'efficacité et des capacités peut se traduire par une baisse du coût par pièce, en particulier pour les composants complexes et de précision.

Complexité de la programmation

La programmation de l'usinage à 5 axes est plus complexe, ce qui peut nécessiter des logiciels plus avancés et des opérateurs qualifiés. Cette complexité est compensée par la capacité des machines à produire des pièces plus complexes et de meilleure qualité.

Flexibilité pour les projets futurs

Alors que les conceptions techniques évoluent vers plus de complexité, les machines à 5 axes offrent la flexibilité nécessaire pour s'adapter aux exigences des projets futurs sans avoir besoin de machines supplémentaires.

Applications des machines CNC à 5 axes

De l'industrie médicale à l'industrie aérospatiale, les fraiseuses CNC à 5 axes peuvent être utilisées dans un large éventail de secteurs nécessitant des pièces précises et complexes.

Explorez pour en savoir plus !

Médical

  • Production d'implants médicaux et de prothèses complexes avec des géométries compliquées.
  • Fabrication d'outils et d'instruments chirurgicaux sur mesure.

Aérospatiale

  • Usinage de précision de composants aéronautiques aux formes et contours complexes.
  • Création d'aubes de turbine et de composants de moteur complexes.

L'industrie

  • Usinage de pièces complexes pour les machines industrielles avec une grande précision.
  • Fabrication de composants spécialisés pour les équipements de production.

Électronique

  • Production de composants électroniques complexes aux caractéristiques précises.
  • Fabrication de connecteurs et de boîtiers sur mesure pour les appareils électroniques.

L'énergie

  • Usinage de composants pour les turbines et les générateurs des centrales électriques.
  • Production de pièces pour les systèmes d'énergie renouvelable, tels que les turbines éoliennes.

Moules et matrices

  • Création de moules complexes pour les processus de moulage par injection.
  • Fabrication de matrices complexes pour les applications de formage des métaux.

Comment entretenir les fraiseuses CNC à 5 axes ?

  • Nettoyer, lubrifier et contrôler régulièrement l'usure des composants.
  • Former les opérateurs à une maintenance appropriée, couvrant le contrôle de la température, les systèmes électriques, les opérations mécaniques et l'outillage.
  • Un étalonnage périodique garantit la précision de l'usinage.
  • Vérifier que la précision de la broche et les vis à billes ne sont pas rouillées.
  • Gardez les rails de guidage propres pour réduire les frottements et améliorer la précision.
  • L'inspection régulière de l'outillage est essentielle pour obtenir une finition de surface de qualité, éviter les retouches, les retards de livraison et l'augmentation des coûts.
  • Le remplacement rapide des outils défectueux est essentiel pour éviter les problèmes secondaires et maintenir la satisfaction du client.

Conclusion

Avec les progrès technologiques, de plus en plus d'industries se tournent vers les fraiseuses CNC à 5 axes pour leur précision, leur efficacité et leur polyvalence dans la production de pièces complexes aux géométries compliquées.

Avec cinq axes de mouvement coordonné - trois axes linéaires plus deux axes rotatifs - le processus peut rapidement générer des résultats précis et exacts au-delà de ce que les machines à trois axes peuvent réaliser.

Ceci est particulièrement utile dans des domaines très exigeants tels que l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication d'appareils médicaux et la production d'énergie.

Grâce à des techniques avancées de programmation des trajectoires d'outils et à des conceptions modernes qui réduisent le temps de préparation tout en améliorant la qualité des pièces, les fraiseuses CNC à 5 axes continuent de gagner du terrain dans de nombreuses industries

aujourd'hui dans le monde entier comme une solution fiable pour l'usinage de pièces extrêmement complexes.

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Austin Peng
Cofondateur de DEK
AUTEUR
Bonjour ! Je m'appelle Austin Peng. Je dirige une usine spécialisée dans l'usinage CNC, le moulage par injection et la fabrication de tôles pour la production de petites quantités et les solutions de prototypage rapide. Lorsque je ne suis pas plongé dans le travail, j'aime me plonger dans les matchs de football, explorer de nouvelles destinations de voyage, écouter de la musique et me tenir au courant des dernières tendances technologiques. N'hésitez pas à discuter avec moi de tout et de rien, qu'il s'agisse du travail ou de la vie !
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