La différence entre l'usinage simultané 5 axes et 3+2 axes

Usinage CNC 5 axes
Jack Lie Expert en usinage CNC

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Les axes X, Y et Z sont utilisés dans l'usinage traditionnel depuis plus d'un siècle. Cette méthode d'enlèvement de matière est encore largement utilisée dans l'industrie de la minoterie. Il est souvent considéré comme le plus efficace. Néanmoins, les machinistes ont mis au point des techniques plus sophistiquées et plus productives pour fabriquer des composants, tels que l'usinage 3+2 et 5 axes simultanés, au cours des dernières décennies.

Une machine à cinq axes est créée en ajoutant deux autres aux trois axes standard. Cependant, ce mécanisme 3+2 n'est pas identique à une machine 5 axes. Cela peut sembler contre-intuitif au premier abord. Pourtant, cet article vous fournira toutes les informations dont vous avez besoin pour comprendre la différence entre 3+2 et 5 axes et prendre la meilleure décision pour votre entreprise.

Qu'est-ce que l'usinage CNC 3+2 axes ?

Les fraiseuses, tant verticales qu'horizontales, ont permis d'atteindre les trois axes d'usinage standard. Cependant, des tables rotatives et des tourillons inclinables ont été installés pour fournir un mouvement de rotation le long de deux autres axes. Il s'agit essentiellement d'un processus d'usinage 3+2 axes.

L'usinage 5 axes positionnel décrit ce type d'usinage puisque les quatrième et cinquième axes sont utilisés pour maintenir le composant en place tout au long de l'opération. L'opération d'usinage trois axes standard peut alors être effectuée en alternative au mouvement continu nécessaire à la procédure. De plus, les outils de coupe utilisés par les centres d'usinage 3+2 axes sont plus courts et plus robustes. De ce fait, vous pouvez être certain d'une meilleure stabilité dimensionnelle.

La disposition d'usinage 3+2 augmente les avantages d'un centre d'usinage standard à 3 axes. La possibilité d'usiner à 360 degrés autour d'une pièce est un avantage majeur. De ce fait, moins de préparations sont nécessaires tout au long de la production. Cela réduira le temps et les dépenses de fabrication.

Comment fonctionne l'usinage CNC 3+2 axes ?

En effet, l'objectif de l'usinage CNC à positionnement 3+2 semble être de réaliser un usinage 3 axes à un angle donné. C'est la raison d'être de la méthode. En d'autres termes, même lorsqu'elle est tournée selon un angle spécifique, la machine-outil à commande numérique continue de fonctionner de la même manière qu'une machine à trois axes standard.

Usinage CNC 3+2 axes

Qu'est-ce que l'usinage CNC 5 axes simultanés ?

Outils de coupe dans un usinage 5 axes simultanés processus peut être déplacé dans toutes les directions à la fois. Les composants requis sont fabriqués simultanément par trois axes linéaires et deux axes rotatifs.

AxeGamme de mouvement des axes
Axe Xde gauche à droite
Axe Yavant vers l'arrière
Axe zhaut et bas
Un axeRotation à 180° autour de l'axe X
Axe BRotation à 180° autour de l'axe Y
Axe CRotation à 180° autour de l'axe Z
Usinage CNC 5 axes simultanés

L'axe de table basculante (A) et l'axe de table tournante (B) sont les noms donnés aux deux axes supplémentaires. Le mouvement des axes révèle que Usinage 5 axes nécessite une inclinaison supplémentaire de la broche de l'outil ou de la table de travail. En conséquence, plus de mouvement et de rotation ont lieu, améliorant les performances des procédures d'usinage CNC standard.

À l'aide des quatrième et cinquième axes, les machinistes peuvent créer jusqu'à cinq surfaces différentes en une seule passe. Ainsi, la procédure est à la fois précise et productive. De plus, cela accélère le processus de création de détails et de cadres complexes. En raison de la configuration réduite, la méthode est rentable et peut être utilisée dans un large éventail d'efforts.

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Usinage CNC 3+2 vs 5 axes

La configuration est l'endroit où vous verrez le plus de distinction entre l'usinage CNC 3 + 2 et 5 axes. Les outils de coupe d'un centre d'usinage 5 axes peuvent être déplacés dans cinq directions différentes. Cependant, l'usinage 3+2 axes combine les capacités des machines CNC 3 axes avec celles des tourillons oscillo-rotatifs et des tables rotatives.

Les types d'activités et de produits les plus adaptés à l'usinage 3+2 et 5+axes sont également distincts. Alors que l'usinage 3+2 est efficace pour le traitement à plat, l'usinage CNC 5 axes est idéal pour travailler avec des surfaces de forme compliquée. Cependant, tous les composants ne nécessitent pas un 5 axes complet, et parfois l'usinage CNC 3+2 semble être plus efficace. L'un des avantages significatifs de l'usinage 5 axes est qu'il peut réaliser plusieurs types de pièces d'usinage CNC et de fabrication géométrique, ce qui le rend adapté à l'aérospatiale, aux forces armées et à l'industrie plus exigeante.

Quelle méthode choisir ? Vous devez être conscient des avantages et des inconvénients associés à chacun d'eux en conséquence.

Avantages/Pros de l'usinage 3 + 2

Les principaux avantages offerts par l'usinage 3+2 axes sont :

  1. Générer des fonctionnalités plus complexes
    Cette technique permet l'utilisation d'outils de coupe plus courts et plus rigides pour la fabrication de parois abruptes, de contre-dépouilles dans les cavités et de nombreuses autres caractéristiques complexes. De plus, des angles spécifiques avec les surfaces de coupe peuvent être réalisés.
  2. Moins de code de programmation
    Par rapport à l'usinage 5 axes simultanés, l'usinage CNC 3+2 concerne une trajectoire spatiale moindre. Le mouvement de rotation diminue avec la distance de déplacement de l'outil plus courte, permettant un traitement de surface de forme libre dans une programmation plus accessible.
  3. Réduction des coûts et des temps de cycle plus courts
    L'usinage CNC 3+2 a la capacité de travailler sur cinq surfaces différentes ou plus à la fois alors que cela peut être un énorme défi pour les centres d'usinage 3 axes traditionnels.

Inconvénients/Inconvénients de l'usinage 3 + 2

L'usinage 3+2 est généralement considéré comme la définition d'un angle constant par rapport à la broche. Les composants aux géométries complexes peuvent nécessiter de nombreuses vues titrées pour couvrir l'intégralité des surfaces, mais cela entraînera un chevauchement des trajectoires d'outils, ce qui augmentera le temps d'usinage.

Avantages/Pros de l'usinage 5 axes

  1. Coûts et gain de temps
    Les composants usinés 5 axes peuvent être produits en série en une seule opération. La configuration unique permet d'économiser du temps et de l'argent. De plus, l'utilisation d'outils plus courts prolonge la durée de vie et élimine le besoin d'un entretien fréquent et d'un remplacement régulier de l'outil, ce qui réduit encore les coûts de production et le temps de cycle.
  2. Excellente qualité et précision
    Les dernières machines CNC à 5 axes sur le marché ne nécessitent pas d'ajuster les pièces à différents angles lors de la coupe, ce qui améliore considérablement les tolérances d'usinage. Cela signifie que l'usinage 5 axes est lié à une moindre interférence humaine, de sorte que les risques d'erreur seront réduits tout en améliorant la qualité des pièces.
  3. Détails géométriques compliqués
    Le centre d'usinage 5 axes permet à l'outil de coupe d'approcher la pièce depuis n'importe quelle direction. Les pièces peuvent être finies sur cette machine seule sans être déplacées sur plusieurs postes de travail. Non seulement permettant le mouvement dans les axes linéaires X, Y et Z mais aussi la rotation dans les axes A et B, la rotation supplémentaire dans cette méthode d'usinage permet des géométries et des formes plus complexes.
  4. Productivité et répétabilité accrues
    Lors de l'usinage 5 axes, l'outil de coupe est généralement tangent à la surface de coupe. Cette configuration permet d'enlever la matière supplémentaire lors de la rotation de l'outil. Ainsi, les coûts d'outillage globaux et le temps de cycle sont décédés. De plus, certaines configurations de machine permettent d'utiliser des outils de coupe plus courts, ce qui améliore la durée de vie de l'outil et garantit la répétabilité.
  5. Finitions de surface exceptionnelles
    L'axe supplémentaire permet d'aligner correctement les pièces, les rapprochant ainsi de l'outil de coupe. Par conséquent, vous pouvez en utiliser des plus courts pour créer la forme souhaitée. Ces outils peuvent couper à grande vitesse avec un minimum de vibrations. Moins de vibrations réduit les marques de "bavardage" apparaissant sur le produit final. Vous pouvez vous attendre à créer une finition de surface supérieure tout en réduisant les dépenses et le temps de post-traitement.

Inconvénients / Inconvénients de l'usinage 5 axes

Il vaut la peine d'être conscient des inconvénients de l'usinage CNC 5 axes bien qu'il présente de nombreux avantages.

  1. Exigences plus élevées pour la programmation et le fonctionnement
    L'axe de rotation supplémentaire et la trajectoire spatiale impliquée sont spécialisés et abstraits. Par conséquent, davantage d'efforts de programmation sont nécessaires pour obtenir la précision d'usinage, l'exactitude et la qualité de surface nécessaires.
  2. Coûts initiaux plus élevés
    Le prix d'une machine CNC 5 axes et de son logiciel nécessaire est assez élevé. Elle est bien supérieure aux exigences des centres d'usinage 3 axes ou 4 axes. De même, les coûts de maintenance de la machine sont plus élevés et plus complexes que les machines-outils conventionnelles. Ce facteur affecte également directement le coût d'usinage des pièces usinées en 5 axes.
  3. Non disponible pour certaines applications
    Les techniques d'usinage 4 axes et 5 axes ne peuvent pas être utilisées lorsque la fraise est trop courte ou le manche trop large. En tant que tel, les vibrations ne peuvent pas être évitées sous des angles inclinés.

Quel est le meilleur, le fraisage 3+2 ou 5 axes ?

Vous constaterez que les capacités d'usinage 5 axes et 3+2 sont assez similaires. Les deux peuvent aider la chaîne de production de n'importe quelle usine à fonctionner plus efficacement. Cependant, la méthode appropriée sera déterminée par les applications particulières des résultats escomptés. Pour les projets de traitement d'avions en particulier, l'usinage 3+2 est assez efficace. À l'inverse, l'usinage 5 axes fonctionne mieux avec des surfaces de contour complexes.

Les utilisateurs actuels de l'usinage 3 axes peuvent rapidement passer à des opérations d'usinage 5 axes complètes à l'aide de l'usinage 3+2. Il offre de nombreuses fonctionnalités haut de gamme des machines complètes à 5 axes sans le prix élevé. Étant donné que les machines à 5 axes ont des dépenses d'installation et de programmation importantes, l'usinage 3+2 peut être la meilleure option.

D'autre part, les centres d'usinage 5 axes améliorent la productivité tout en fabriquant des composants aux géométries complexes et aux normes de tolérance strictes. Ils peuvent généralement augmenter à la fois l'efficacité et la rentabilité d'un large éventail de tâches de traitement. En conséquence, moins de temps est consacré à la configuration, le produit fini est plus précis et les temps de production sont réduits car ils peuvent traiter simultanément les cinq faces d'un composant.

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