Usinage à 3 ou 4 axesQuelle est la meilleure solution pour vous ?
La mise en œuvre efficace de l'usinage CNC nécessite une compréhension approfondie du fraisage à 3 et 4 axes.
Il est devenu de plus en plus important de connaître les différentes capacités d'une machine CNC pour produire des pièces rentables tout en offrant une précision et une exactitude élevées.
Mais lequel vous convient le mieux ?
Ce blog aborde les différences entre l'axe 3 et l'axe 4, ainsi que les différences entre l'axe 4 et l'axe 4. Usinage à 4 axes afin que vous puissiez décider de vos besoins en pièces de production.
Qu'est-ce que l'usinage à 3 axes ?
Usinage à 3 axes est une forme d'usinage CNC (commande numérique par ordinateur) qui utilise un positionnement automatisé sur trois axes pour créer des pièces complexes avec une très grande précision.
Dans les fraiseuses à trois axes, l'outil de coupe peut se déplacer dans trois directions : les axes X, Y et Z.
La flexibilité de l'usinage CNC à 3 axes en fait un choix idéal pour produire un grand nombre de produits finis aussi rapidement que possible sans sacrifier la précision ou la qualité.
En utilisant la programmation des parcours d'outils pour automatiser les mouvements sur ces trois axes, des formes complexes, des poches, des trous et des profils peuvent être découpés avec précision dans n'importe quel matériau sur les 6 côtés d'une pièce en même temps, avec une intervention minimale de l'opérateur pendant l'opération.
Qu'est-ce que l'usinage à 4 axes ?
L'usinage à 4 axes est un processus CNC qui introduit un axe rotatif (A) supplémentaire dans les opérations traditionnelles à 3 axes.
Le degré de liberté supplémentaire dans les directions X, Y, Z et A permet de fraiser des pièces plus complexes avec des caractéristiques complexes de manière plus efficace et plus précise que si l'opération était réalisée uniquement selon trois axes.
Au lieu de limiter l'outil de coupe à un mouvement linéaire (d'avant en arrière, de gauche à droite), cette quatrième dimension permet l'enlèvement de matière sur des surfaces orbitales ou courbes avec des motifs de fraisage circulaires.
En outre, ce type d'usinage multiaxial offre une plus grande flexibilité pour le fraisage des différents côtés d'un objet donné tout au long de sa forme composée, sans changer sa position ou sa configuration - ce que les 3 axes traditionnels ne peuvent pas faire.
La complexité accrue permet également d'améliorer l'efficacité des opérations de poches en ajustant automatiquement des mouvements tels que les positions d'index autour des quatre côtés d'une pièce, au lieu d'obliger les opérateurs à repositionner manuellement les pièces à l'intérieur de leurs machines sur plusieurs cycles.
Comparaison globale entre 3 et 4 axes
Comprendre en profondeur les différences entre l'usinage CNC 3 axes et 4 axes en explorant les différents facteurs tels que le nombre d'axes contrôlés, la flexibilité des mouvements et de l'usinage, les procédures d'exploitation et le temps/la précision impliqués.
Nombre d'axes contrôlés
Dans l'usinage à 3 axes, trois axes de déplacement sont utilisés pour contrôler l'outil de coupe : X (gauche/droite), Y (avant/arrière) et Z (haut/bas).
En revanche, l'usinage à 4 axes utilise les trois mêmes axes primaires plus un axe de rotation supplémentaire (axe A). Grâce à cet axe supplémentaire, une fraise à quatre faces peut tourner autour de son propre point central, ce qui permet des opérations encore plus complexes et une plus grande précision.
Les opérations de rotation permises par le quatrième axe ne sont pas les seules. Des objets à faces multiples peuvent être fraisés à partir de plusieurs angles ou de longues extrusions.
Flexibilité de mouvement et d'usinage
L'usinage CNC à 4 axes offre plus de mouvement et de flexibilité que les machines à 3 axes.
Avec un axe rotatif supplémentaire (A ou R), il permet d'effectuer des opérations complexes et précises, en autorisant des mouvements indépendants le long des axes X, Y, Z et de l'axe ajouté.
Cette flexibilité permet de découper simultanément plusieurs faces à des angles différents, ce qui accroît l'efficacité des cycles de production.
Le quatrième axe est également avantageux pour l'automatisation industrielle, car il garantit la cohérence de la répétabilité des séries de production.
L'accès aux quatre côtés avec un seul réglage réduit le temps de réglage, ce qui permet aux fabricants de réaliser des économies tout en maintenant une grande précision dans les opérations de fraisage complexes.
Procédures opérationnelles
L'usinage à 3 axes implique un positionnement manuel de chaque axe, tandis que les fraiseuses CNC à 4 axes déplacent automatiquement les outils le long de trois directions linéaires et d'un axe A rotatif supplémentaire.
En outre, la commande à 4 axes nécessite moins d'interventions manuelles, car les opérateurs n'ont qu'à programmer les actions souhaitées dans le logiciel sans avoir à positionner individuellement plusieurs axes.
Temps et précision
En général, les pièces usinées par fraisage CNC à 3 axes prennent plus de temps que celles usinées à 4 axes, car seuls trois axes sont activement contrôlés pendant la production.
Cela nécessite des machines-outils ou des procédures supplémentaires pour réaliser des opérations complexes, telles que des coupes coniques ou angulaires, qui requièrent une manipulation simultanée sur deux axes non adjacents.
En revanche, les machines à quatre axes peuvent réaliser ces opérations en une seule fois tout en maintenant des niveaux de précision dans les limites des tolérances, grâce à des systèmes d'amélioration de la qualité tels que des capteurs qui surveillent le contrôle de la vitesse, la précision, les changements de température et l'état des outils, y compris l'usure et la rupture des embouts pendant toute la durée du processus.
Qu'est-ce qui vous convient ?
Le choix de la bonne technique d'usinage dépend de facteurs tels que la forme de la pièce, les besoins de précision et la complexité de la conception.
Pour les profils plans et les perçages simples, l'usinage à 3 axes fonctionne, tandis que la CNC à 4 axes offre la flexibilité, le contrôle simultané de plusieurs axes et une meilleure précision pour les formes complexes, telles que les découpes angulaires sur les composants cylindriques.
Envisagez les deux types en fonction de l'adéquation des pièces et du rapport coût-efficacité, en particulier en cas de contraintes budgétaires.
FAQ
Quelles sont les tendances futures de l'usinage multiaxial ?
La fabrication moderne privilégie de plus en plus les machines à commande numérique multiaxes par rapport aux machines à commande numérique traditionnelles à trois axes.
L'utilisation de systèmes à 4 ou 5 axes, associée à des outils d'ingénierie précis, permet de produire efficacement des pièces de géométrie complexe.
En utilisant des techniques telles que la rotation tilt-index, ces machines peuvent traiter des formes de cônes complexes qui étaient difficiles à réaliser avec la technologie à 3 axes.
Le contrôle simultané d'un maximum de cinq axes améliore la précision, élargit les tolérances de complexité des pièces et réduit les temps et les coûts de production.
Qu'est-ce que la CNC à axe XYZ ?
Le système de commande à trois axes se compose généralement des axes X, Y et Z, qui correspondent respectivement aux mouvements gauche-droite, aux mouvements haut-bas et aux actions avant-arrière.
En se déplaçant le long de ces axes, la machine peut découper des matériaux avec une plus grande précision dans des formes et des dessins complexes, conformément à un modèle numérique ou à des instructions provenant d'un logiciel de programmation.
En outre, les machines CNC à axe XYZ ont une tête de broche intégrée qui tourne autour de chaque axe linéaire et permet une rotation axiale pour un mouvement simultané dans les trois dimensions, si possible.
Cela permet de contrôler plusieurs plans à différents angles par rapport aux CNC 2D traditionnelles qui ne disposent que de deux commandes directionnelles de base - avant et arrière, droite et gauche, et haut et bas.
Comment choisir entre l'usinage CNC 3 axes et 4 axes ?
Choisissez entre l'usinage CNC 3 axes et 4 axes en fonction du nombre d'axes contrôlés et de la flexibilité des mouvements.
Les machines à 4 axes offrent un axe de rotation supplémentaire pour des mouvements polyvalents, ce qui permet d'effectuer des tâches plus complexes.
Cependant, les procédures d'utilisation sont légèrement plus complexes en raison de l'axe supplémentaire, ce qui nécessite une expertise en technologie CNC par rapport aux modèles standard à 3 axes.
Conclusion
Lorsqu'il s'agit d'usinage CNC, le choix d'un usinage à 3, 4 ou 5 axes est important. Usinage à 5 axes dépend en fin de compte de la géométrie de la pièce et du niveau de précision et de complexité souhaité.
D'une manière générale, les machines à 3 axes sont utilisées pour des pièces plus simples, tandis que les machines à 4 et 5 axes peuvent produire des géométries plus complexes avec un degré de précision plus élevé.
Pour les opérations de fabrication qui doivent découper les six côtés d'une pièce sans effort de repositionnement manuel, le fraisage à 4 ou 5 axes peut être préférable au fraisage à 3 axes.
En outre, ils offrent une meilleure précision et nécessitent moins de temps que les systèmes conventionnels à 3 axes grâce à leur polyvalence dans les directions de déplacement de l'outil.
En fin de compte, il est essentiel que les entreprises qui cherchent à améliorer leurs capacités d'usinage au-delà de l'usinage 3 axes de base prennent en compte tous les facteurs, tels que la rentabilité, avant de choisir la solution idéale qui répond le mieux à leurs besoins spécifiques.
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