Lorsqu'il s'agit de fabriquer des produits à l'aide de l'usinage CNC, il y a beaucoup à comprendre sur les axes utilisés dans l'usinage CNC. Cela est dû à leur importance et au fait que la plupart des machines CNC contemporaines utilisent souvent 3, 4 et Usinage CNC 5 axes dans leurs opérations.
En lisant cet article, vous apprendrez l'usinage CNC 3 axes, 4 axes et 5 axes. Cela impliquera de présenter leurs idées fondamentales, de les comparer et de fournir des conseils sur la façon de choisir l'une d'entre elles pour votre projet d'usinage.
Usinage CNC 3 axes
Même si le fraisage CNC 3 axes fait toujours partie des techniques d'usinage les plus courantes et les plus largement utilisées, c'est aussi la plus simple. La pièce reste au même endroit pendant le processus et un mouvement linéaire de la broche est possible dans les dimensions X, Y et Z.
Comme on peut le voir, cette méthode particulière de fraisage CNC est plus simple et convient mieux à la production de biens de construction simple. Par exemple, cela fonctionne assez bien pour les composants qui ne sont pas très profonds ; néanmoins, cette méthode présente des limites importantes lorsque l'on travaille avec des cavités plus profondes et plus étroites.
La tâche peut par la suite devenir très laborieuse, ce qui se traduit par une finition qui n'est pas aussi bonne qu'elle pourrait l'être. De ce fait, la fabrication de fraisages plans, de perçages et de trous taraudés le long d'un axe est une application qui se prête particulièrement bien à l'usinage 3 axes.
Usinage CNC 4 axes
Une rotation autour de l'axe X est ajoutée par le quatrième axe, appelé axe A. Comme pour l'usinage 3 axes, le mouvement de la broche peut se produire le long de trois axes linéaires (X, Y et Z), et l'axe A supplémentaire est créé lorsque la pièce est tournée. Il existe différentes configurations alternatives pour machines 4 axes. Dans la plupart des cas, il s'agit de la version "usinage vertical", dans laquelle la broche tourne autour de l'axe Z.
Dans l'usinage 4 axes, la pièce est placée sur l'axe X et il est possible que le dispositif de serrage tourne sur l'axe A. Cela permet d'usiner la pièce d'une manière plus économiquement viable que ce qui est théoriquement réalisable sur une machine à 3 axes. Les temps d'usinage sont considérablement réduits tout en conservant la précision.
Usinage CNC 5 axes
La méthode d'usinage avec une machine CNC 3 axes est assez similaire au processus d'usinage avec une machine CNC 5 axes. Cependant, il est équipé de plusieurs capacités très utiles qui lui confèrent ces deux axes supplémentaires et une grande polyvalence de coupe supplémentaire.
Lors d'une opération d'usinage CNC à 5 axes, la broche et l'outil de coupe se déplacent le long de trois axes. Cependant, l'axe X (également appelé axe A), l'axe Y (parfois appelé axe B) et l'axe Z (appelé axe C) sont des axes qui peuvent également être pivotés. Selon leur configuration, les machines à 5 axes peuvent utiliser n'importe quelle combinaison de deux de ces axes rotatifs.
En fonction de cette caractéristique, Usinage CNC 5 axes est utilisé dans divers contextes et applications. Il est capable de fraisage, de tournage et d'autres opérations. De ce fait, vous n'utiliserez qu'une seule machine pour opérer sur plusieurs pièces différentes.
Usinage CNC 3+2 axes
L'usinage 3+2 axes est un sous-ensemble de l'usinage 5 axes. Comme son nom l'indique, il occupe une voie médiane entre les méthodes d'usinage 3 axes et 5 axes plus traditionnelles. Dans tous les cas, cette méthode d'usinage 5 axes est à la fois efficace et rapide. Le processus est également appelé usinage 5 axes positionnel dans certains contextes.
Dans l'usinage 3+2 axes, la broche ou la table peut tourner le long de deux axes supplémentaires sans affecter l'angle de l'outil de coupe. Étant donné que la fraise n'est pas toujours perpendiculaire à la pièce, elle peut ne pas produire de coupes nettes.
Cependant, l'usinage 3+2 axes indexé est un sous-ensemble de la plus grande catégorie d'usinage 3+2 axes. Ici, l'inclinaison de la fraise peut être modifiée manuellement pendant la coupe.
Usinage CNC 5 axes simultanés
L'usinage 5 axes continu ou simultané se produit dans l'usinage 5 axes lorsque l'outil de coupe peut être maintenu perpendiculaire à la pièce à usiner à tout moment. L'accès à des endroits auparavant inaccessibles et la production d'une finition de surface de haute qualité sont tous deux possibles avec cette méthode. Cependant, par rapport à l'usinage sur 3+2 axes, il s'agit d'un processus plus lent.
La plage de mouvement des axes des machines CNC à 3, 4 et 5 axes
Le nombre d'axes sur les machines CNC
- 3 axes - axes X, Y et Z
- 4 axes - axes X, Y, Z et A
- 5 axes - axes X, Y et Z et deux axes A, B et C
La gamme de mouvement des axes
- Axe X – de gauche à droite
- Axe Y - d'avant en arrière
- Axe Z - haut et bas
- Axe A – rotation de 180° autour de l'axe X
- Axe B – rotation de 180° autour de l'axe Y
- Axe C – rotation de 180° autour de l'axe Z
Applications du fraisage CNC 3, 4 et 5 axes
Le fraisage CNC 3 axes est l'une des méthodes les plus courantes pour fabriquer des pièces mécaniques et convient le mieux pour :
- Rainures de fraisage
- Trous de forage
- Couper les arêtes vives
- Fonctionnement automatique/interactif
Le fraisage CNC 4 axes est une technique d'usinage polyvalente et est le plus souvent utilisée pour :
- Coupe continue
- Gravure de surfaces courbes
- Coupe intermittente
Lorsqu'il s'agit de fabriquer un composant nécessitant une série de complexité et de précision de traitement, le fraisage CNC 5 axes peut être la méthode la plus idéale pour obtenir les caractéristiques suivantes :
- Productivité améliorée
- Des finitions de meilleure qualité
- Précision accrue des fonctionnalités
- Formes et géométries sophistiquées
- Usinage de détails complexes
Différences entre l'usinage CNC 3 axes et 5 axes
La principale distinction entre les deux fraiseuses est que la pièce peut être traitée à partir de trois axes avec une fraiseuse 3 axes mais à partir de cinq axes avec une fraiseuse 5 axes. Vous pouvez fabriquer des composants précis rapidement et à un coût raisonnable car ces deux méthodes de fabrication sont adaptables, automatisées et reproductibles. En revanche, pour plusieurs raisons, vous pouvez décider d'utiliser l'un plutôt que l'autre.
Les machines 3 axes sont une option si vous travaillez avec un budget limité et que vos besoins de découpe se limitent à une surface plane. En plus d'être plus abordables que celles à cinq axes, les machines à trois axes sont plus faciles à programmer, vous n'aurez donc pas à supporter les dépenses liées aux coûteux programmeurs et opérateurs spécialisés. De plus, le temps consacré à la préparation est réduit avec l'usinage 3 axes.
Vous devriez très probablement utiliser l'usinage 5 axes si vous devez fabriquer un produit plus profond ou ayant une configuration géométrique plus compliquée. L'utilisation de machines à 5 axes élimine le besoin de faire pivoter manuellement la pièce, ce qui vous permet de la fabriquer de tous les côtés. Vous pourrez fabriquer des composants plus gros plus rapidement si vous utilisez l'usinage 5 axes en raison de ses meilleurs rendements, de sa plus grande précision et de sa flexibilité de mouvement améliorée.
Différence entre l'usinage CNC 4 axes et 5 axes
Le nombre d'axes supplémentaires disponibles dans l'usinage CNC est le principal facteur qui différencie les méthodes 4 axes et 5 axes, conduisant à plusieurs autres distinctions mineures.
Différence d'axes
4 axes en usinage CNC, l'axe A est le seul axe supplémentaire disponible ; dans l'usinage CNC 5 axes, cependant, l'axe A peut être complété par l'axe B ou l'axe C et vice versa, selon l'application.
Rotation dans les axes
L'usinage 4 axes avec une machine CNC permet une rotation sur l'axe A, mais l'usinage avec une machine 5 axes permet un mouvement sur deux des trois axes (axes A, B et C).
Souplesse
La différence entre l'usinage CNC 4 axes et l'usinage CNC 5 axes est que ce dernier a un axe de plus. En plus d'être une fonctionnalité supplémentaire, elle n'est pas non plus localisée. Dans le cadre de l'usinage CNC 4 axes, « localisé » fait référence au fait que l'axe supplémentaire est toujours situé sur l'axe X, alors que l'usinage réalisé sur une machine CNC 5 axes peut être réalisé sur deux des axes XYZ . En ce qui concerne la flexibilité, l'usinage CNC 5 axes présente un avantage supplémentaire par rapport à l'usinage CNC 4 axes en raison de la nature non localisée de cette propriété supplémentaire.
Coût
L'usinage CNC 5 axes est plus cher que l'usinage CNC 4 axes en raison de ses fonctionnalités et capacités supplémentaires.
Toutes les machines 4 axes et 5 axes offrent une plus grande liberté de mouvement pour l'outil de coupe et peuvent approcher une pièce sous plus d'angles que les machines 3 axes. En conséquence, moins de configurations peuvent être utilisées, même si la complexité et la précision des processus d'usinage sont améliorées.
Choisir entre l'usinage CNC à 3, 4 et 5 axes
Il est nécessaire de comprendre quelques éléments avant de choisir entre l'usinage CNC à 3, 4 et 5 axes. Lorsque vous décidez entre eux, voici les trois facteurs les plus cruciaux que vous devez prendre en considération :
Le budget
Sur le spectre budgétaire, le 5 axes est plus cher que le 4 axes, qui est également plus cher que le 3 axes. La raison en est que vos capacités, fonctions et caractéristiques se développent lorsque vous passez du niveau 3 au niveau 4, puis au niveau 5.
Les exigences
Il serait préférable d'opter pour l'usinage CNC 5 axes lorsque vous travaillez avec des éléments compliqués. Cependant, l'usinage 3 axes et 4 axes est le meilleur choix pour les projets qui souhaitent produire à la fois des composants minuscules et simples.
Procédures d'exploitation
En ce qui concerne le nombre d'axes, plus vous en avez, plus c'est difficile à faire fonctionner. Dans des circonstances qui nécessitent une méthode de fonctionnement simple, l'usinage CNC 3 axes est l'option la plus simple, suivi par l'usinage CNC 4 axes en termes de complexité.
Conclusion
Apprendre les différences entre l'usinage CNC 3 axes, 4 axes et 5 axes est important pour obtenir le bon produit, surtout si vous débutez. En effet, la majorité des machines CNC utilisent ces trois procédés d'usinage. Par conséquent, cet article vise à discuter des distinctions entre les trois.
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