Axe d'usinage CNC

Un axe d'usinage CNC est l'un des nombreux axes sur lesquels une machine à commande numérique par ordinateur peut travailler.

Pour une meilleure compréhension, rappelez-vous qu'une machine CNC effectue différentes opérations de coupe sur une pièce en fonction du programme créé pour fabriquer cette pièce. Les instructions données par le programme comprennent normalement :

Type d'opération (fraisage, tournant, forage...)
Sélection d'outils
Mouvements ou itinéraire à suivre pour atteindre les résultats souhaités

Par conséquent, une référence est nécessaire pour le dernier point ci-dessus et c'est là que l'axe d'usinage CNC devient pertinent. La plupart des machines se déplacent le long des 3 axes du plan XYZ (Vertical, Horizontal et Profondeur) qui est le moyen le plus évident de positionner l'outil pour des opérations simples. Cependant, certaines opérations nécessitent un mouvement plus complexe, comme la rotation autour de l'axe X et la rotation autour de l'axe Y qui introduit respectivement l'axe numéro 4 et l'axe numéro 5.

De toute évidence, plus la machine CNC peut utiliser d'axes, plus elle peut en faire. Cela détermine le type de travail, la quantité de détails et les emplacements qui peuvent être traités.

Actuellement, les machines CNC les plus innovantes et les plus puissantes comportent 6 et même 7 axes dont nous parlerons ci-dessous.

Usinage CNC 4 axes

Comme mentionné ci-dessus, l'usinage CNC 4 axes implique une rotation autour de l'axe X, et cet axe supplémentaire est appelé axe A.

Cela fait de l'usinage CNC 4 axes une bonne solution lorsque des opérations sont nécessaires le long d'un arc ou sur la surface d'une pièce cylindrique. De plus, l'usinage CNC 4 axes permet généralement à la pièce de tourner pendant le fonctionnement, ce qui permet de travailler en même temps comme une fraiseuse et un tour.

L'usinage CNC 4 axes peut se produire dans l'un des deux modes. Ces modes sont :

Indexage: l'opération a lieu lorsque le mouvement de rotation sur le 4ème axe est arrêté et sécurisé par le système de freinage de la machine. Ceci est couramment appliqué pour les engrenages et pièces similaires, où la même opération est requise le long d'un arc ou d'un cylindre avec une grande précision.
Continu: l'opération a lieu alors que la pièce est en mouvement de rotation constant. Ceci est plus utile pour les caractéristiques qui couvrent toute la surface du cylindre, telles que les lobes d'arbre à cames.

Outre la possibilité de couvrir la rotation sur l'axe X, l'usinage CNC 4 axes offre des avantages importants tels que la vitesse du processus et une configuration réduite, ce qui se traduit par une productivité et une rentabilité plus élevées.

Usinage CNC 5 axes

Semblable à l'usinage CNC 4 axes, le Usinage CNC 5 axes introduit un nouveau mouvement de rotation dans les capacités de la machine. Dans ce cas, la rotation s'effectue autour de l'axe Y, comme cela a été décrit précédemment.

Le nouvel axe ajouté est normalement appelé axe B et, avec les 4 autres axes, il permet de réaliser des géométries encore plus complexes avec des caractéristiques qu'il ne serait pas possible de produire avec des ressources d'usinage manuelles.

Pour l'usinage CNC 5 axes, vous pouvez trouver trois types de machines. Ils sont classés en fonction de la disposition des axes de rotation. Ce sont les trois types :

Tête-Tête : ce type de machine CNC à 5 axes comprend les deux axes de rotation dans la tête qui maintient l'outil. Par conséquent, les opérations ont lieu pendant que la pièce est fixée sur la table et que l'outil se déplace et tourne le long des 5 axes.
Chef de table : comme son nom l'indique, les axes de rotation sont répartis, l'un dans la tête et l'autre dans la table. Ce type a généralement l'avantage de permettre la rotation de la pièce sur la table sans limites.
Tableau-Table : clairement, les deux axes de rotation se retrouvent dans le tableau. Ce n'est pas l'arrangement le plus courant et il est généralement limité à un petit groupe d'applications.

5 avantages apportés par l'usinage CNC 5 axes qui peuvent être mis en avant sont :

Configuration réduite
Haute précision de rotation
Possibilité de géométries complexes
Enlèvement rapide de matière
Finition de surface de haute qualité

Usinage CNC 6 axes

Comme vous pouvez l'imaginer maintenant, l'usinage CNC 6 axes signifie qu'il y a un nouvel axe ajouté dans ce processus de fabrication. Et oui, c'est un autre axe de rotation.

Cette fois, la rotation est ajoutée autour de l'axe Z, ce qui signifie une augmentation significative de la vitesse du processus par rapport à l'usinage CNC 5 axes. Certains experts affirment que l'usinage CNC 6 axes peut réduire les temps de coupe de 75%.

De plus, les grandes machines CNC 6 axes permettent de traiter très facilement de grandes pièces en douceur et avec une grande précision, c'est pourquoi l'usinage CNC 6 axes est la solution préférée pour la production de blocs moteurs et de turbines, par exemple.

En plus du point précédent, il existe des machines CNC 6 axes innovantes équipées d'une ou plusieurs tourelles et de la possibilité d'automatiser les changements d'outils.

Alors, qui se soucierait des types d'usinage précédents si cela semblait si parfait ? Eh bien, il y a un inconvénient à l'usinage CNC 6 axes, c'est très cher. Le niveau de complexité rend ces machines coûteuses pour les ateliers avec des exigences de travail simples, c'est pourquoi l'usinage CNC 6 axes n'est utilisé que dans des secteurs exigeants tels que l'industrie aérospatiale qui peuvent justifier les dépenses.

Usinage CNC 7 axes

Bien que nous ayons déjà vu que l'usinage CNC 6 axes est une configuration très complexe pour la fabrication, et qu'elle est généralement limitée aux industries qui peuvent justifier le coût, il nous reste encore une étape dans la complexité de l'usinage CNC, l'usinage CNC 7 axes.

Jusqu'à présent, nous avons parlé de 6 axes, 3 axes linéaires et 3 axes de rotation qui sont :

L'axe X (mouvement vertical)
L'axe Y (mouvement horizontal)
L'axe Z (mouvement de profondeur)
L'axe A (tournant autour de l'axe X)
L'axe B (rotation autour de l'axe Y)
L'axe C (rotation autour de l'axe Z)

Pour l'usinage CNC 7 axes, nous en ajoutons un nouveau, appelé axe E. Ce nouvel axe permet la liberté de déplacer le bras de la machine dans un mouvement de torsion.

Les principaux avantages de l'usinage CNC 7 axes incluent :

Haute efficacité
Possibilité de réaliser même les géométries les plus complexes et détaillées
Aucun post-traitement nécessaire
Les vitesses de processus les plus élevées

Cependant, il existe également certaines limitations. Et le plus important d'entre eux est qu'il est encore plus cher. Encore une fois, cela signifie qu'il n'est utilisé que pour des applications qui justifient le coût élevé.

Dispositifs médicaux d'usinage CNC

Dispositifs médicaux d'usinage CNC nécessite une très grande précision et travaille avec des matériaux particuliers, notamment ceux dits biocompatibles. Ceci est important pour se conformer aux normes les plus exigeantes, telles que celles établies par la Food and Drug Administration ou la FDA aux États-Unis d'Amérique.

Les dispositifs médicaux courants produits par usinage CNC comprennent, mais sans s'y limiter :

Outils chirurgicaux
Hanche et autres types d'implants
Surveillance des composants des appareils
Appareils orthopédiques
Stents
Cathéters

En raison du niveau de précision requis, l'usinage 5 axes, l'usinage 6 axes et l'usinage 7 axes sont courants dans ce secteur.

Cependant, en raison des développements récents et des exigences médicales, les outils chirurgicaux et autres types de dispositifs utilisés dans les processus chirurgicaux doivent être très petits, parfois à des niveaux microscopiques et avec des tolérances très strictes pour rendre ces chirurgies aussi peu invasives que possible.

Des exemples courants de ces exigences microscopiques sont :

Plaques chirurgicales implantables
Vis chirurgicales et à os
Forets et alésoirs

Pour répondre à ces exigences, il est nécessaire d'utiliser une solution d'usinage CNC spécialisée. C'est là que l'usinage de vis suisse CNC et les options similaires deviennent pertinentes, car elles peuvent réaliser un micro-usinage avec des tolérances aussi serrées que la plage de 0,0125 mm (0,0005").

Usinage de vis suisses CNC

La première chose à mentionner à propos de l'usinage à vis suisse CNC est que la machine est également connue sous le nom de tour suisse, ce qui signifie qu'il s'agit d'un type de tour. La principale différence avec les tours classiques est que l'usinage de vis suisse CNC est capable de fabriquer de très petites pièces avec un haut niveau de détail et des géométries complexes.

Bien que l'usinage de vis suisse CNC ne se limite pas à la production de vis, il tire son nom du fait que les horlogers suisses ont créé ces machines pour fabriquer des vis très petites et précises pour leurs montres.

L'usinage à vis suisse CNC fonctionne en maintenant la pièce et en la faisant tourner (comme un tour) tandis que différents outils la traitent sous différents angles, bien qu'une telle rotation puisse ne pas être nécessaire pour que les outils effectuent le travail.

Une autre différence avec le tour standard est que les tours suisses sont capables de déplacer la pièce dans l'axe Z, de sorte que les outils peuvent rester dans la même position au lieu de se déplacer le long de la pièce.

Les principaux avantages apportés par le décolletage CNC Swiss sont :

Efficacité maximisée
Niveaux de précision les plus élevés
Tolérances les plus strictes possibles, dans la plage de 0,0002 à 0,0005 pouces
Fonctionnement continu après la configuration. Même fonctionnement 24h/24 et 7j/7 pour les gros tirages

Les applications courantes incluent :

Industrie automobile
Composants informatiques
Petites pièces agricoles
Composants electroniques
Industrie aérospaciale
Équipement médical

Usinage CNC du verre

Il existe des coupe-verre simples qui vous aident à obtenir des coupes nettes lorsque les géométries sont simples. Cependant, certaines applications nécessitent de couper du verre dans des géométries complexes et ce sont celles qui utilisent l'usinage CNC du verre.

Par exemple, le verre et d'autres matériaux spéciaux sont couramment utilisés dans les composants optiques aux géométries complexes. Il s'agit d'une industrie qui bénéficie certainement de l'utilisation de l'usinage CNC du verre.

L'usinage CNC du verre permet d'obtenir les résultats souhaités sans casser complètement le verre. Les géométries courantes qui peuvent être réalisées incluent :

Contre-alésages spéciaux
Biseaux
Chanfreins
Pas
Machines à sous

Outre une précision et une répétabilité élevées, l'usinage CNC du verre offre les avantages suivants :

Des géométries complexes sont possibles
Les exigences de supervision sont réduites
Opération continue
Vitesse de traitement élevée

Encore une fois, la seule limitation qui pourrait être trouvée pour l'usinage CNC du verre est le coût. Par exemple, cela ne vaut peut-être pas la peine d'investir dans la production de lentilles sphériques simples, mais cela fera certainement la différence lorsqu'il s'agit de composants plus complexes qui nécessitent une haute précision et des tolérances serrées.

Outre l'industrie de l'optique, d'autres industries bénéficiant de l'usinage CNC du verre comprennent :

Défense et aérospatiale
Biotechnologie
Semi-conducteur
Équipement médical

Usinage CNC aéronautique

L'usinage CNC aérospatial permet de se conformer aux normes les plus élevées de cette industrie. Des matériaux spéciaux et des tolérances très serrées sont nécessaires pour s'assurer que les composants ne tombent pas en panne en vol, de sorte que le processus de fabrication standard ne peut pas répondre à ces exigences exigeantes.

Il est important de souligner que l'usinage CNC aérospatial est devenu une solution très avancée pour réduire et même éliminer le risque d'erreur humaine tout en produisant des composants de haute précision pour cette industrie, où un simple défaut peut entraîner un désastre.

Les matériaux courants traités par usinage CNC aérospatial sont:

Métaux légers tels que l'aluminium et l'acier inoxydable
Plastiques hautes performances
Différents composites

L'usinage CNC aérospatial est capable de traiter ces matériaux, y compris lorsque le matériau est naturellement difficile à traiter ou que l'application nécessite des caractéristiques telles que des parois minces ou des surfaces avec des géométries sujettes à la déformation.

Les principaux avantages obtenus par l'industrie aérospatiale comprennent:

Composants avec des matériaux de haute qualité et une excellente finition de surface
Des conceptions personnalisées peuvent être fabriquées
Vitesses de production accrues
Niveaux de haute précision
Répétabilité accrue

Les composants courants produits par l'usinage CNC aérospatial comprennent :

Moteur d'avion
Collecteurs hydrauliques
Boîtes de vitesses
Organes combustibles
Trains d'atterrissage
Connecteurs électriques
Boîtiers

Usinage plastique CNC

Il est bien connu que le plastique est devenu un matériau très populaire dans différentes applications. En conséquence, différents procédés de fabrication ont été développés pour utiliser ce matériau, et l'un d'eux est l'usinage plastique CNC.

L'usinage CNC du plastique est la solution idéale lorsque le composant en plastique est difficile à former directement ou lorsque des caractéristiques complexes et de haute précision sont requises.

Un autre aspect important de l'usinage CNC du plastique est qu'il permet d'obtenir des finitions de surface de haute qualité, semblables à des miroirs, qui ne sont pas possibles avec d'autres procédés de fabrication de plastique.

Cependant, il y a certaines choses à considérer lors de l'usinage de plastique CNC afin d'obtenir les résultats souhaités. Voilà quelque:

Outils de coupe : les outils au carbure sont généralement recommandés, bien que l'acier rapide puisse également faire le travail.
Paramètres de coupe : il est important de maintenir l'outil en mouvement pour éviter que les copeaux ne fondent sur la pièce ou l'outil, les avances sont donc généralement importantes et la rotation de la vitesse doit être élevée.
Mise en place de la pièce : évitez les pressions élevées pour maintenir la pièce car elle pourrait se casser au cours du processus. Un rembourrage est recommandé.