Une machine CNC 5 axes optimise l'usinage en permettant le déplacement simultané d'outils ou de pièces selon cinq axes différents. Cette capacité accroît considérablement la flexibilité, la précision et l'efficacité de la fabrication de pièces complexes et détaillées. Voici les principaux avantages de l'usinage CNC 5 axes :

1. Précision et exactitude accrues :

• L'usinage à cinq axes élimine le besoin de repositionner manuellement la pièce, réduisant ainsi le risque d'erreur et assurant une plus grande régularité dans les géométries complexes.
• Cela permet d'obtenir des tolérances plus serrées, généralement de l'ordre de ±0,001 pouce (±0,025 mm), essentielles pour les composants de haute précision.

2. Temps et complexité d'installation réduits :

• Grâce à leur capacité à usiner des formes complexes en une seule opération, les machines 5 axes minimisent le temps de réglage et réduisent le besoin de multiples gabarits et dispositifs de fixation.
• Cela simplifie le processus de production et améliore la productivité.

3. Finition de surface améliorée :

• Le mouvement continu le long de plusieurs axes assure moins d'interruptions, produisant des finitions de surface supérieures avec une rugosité moyenne (Ra) aussi faible que 0,4 micromètre.
• Cette qualité est particulièrement avantageuse pour les industries aérospatiale et médicale, où l'intégrité de surface est essentielle.

4. Géométries complexes et contre-dépouille :

• L'usinage à cinq axes permet de réaliser facilement des contre-dépouilles et des géométries complexes, difficiles voire impossibles à obtenir avec moins d'axes.
• Ceci est particulièrement avantageux pour la production de pièces présentant des courbes complexes et des caractéristiques internes, telles que les aubes de turbine et les composants de moules.

5. Délais de livraison plus courts :

• Les capacités avancées des machines CNC à 5 axes permettent des cycles de fabrication plus rapides et des délais de livraison plus courts, facilitant ainsi une production plus rapide des produits à forte demande.

Paramètres techniques :

• Précision : Généralement de l'ordre de ±0,001 pouce (±0,025 mm).
• Vitesse : Capable d'atteindre des vitesses de broche allant jusqu'à 20 000 tr/min ou plus, selon les spécifications de la machine.
• Finition de surface : Obtention d'une rugosité de surface moyenne (Ra) aussi faible que 0,4 micromètre.

La capacité de la machine CNC à 5 axes à se déplacer le long de cinq trajectoires différentes sans repositionnement manuel constitue une avancée significative par rapport à l'usinage à 4 axes, offrant ainsi des capacités d'usinage exceptionnelles pour les pièces complexes et de haute précision.

1. Introduction àAxes rotatifs

Dans une machine CNC 5 axes, les axes rotatifs sont désignés par les lettres A et B (ou C). Ces axes permettent des mouvements de rotation autour des axes linéaires X, Y et Z, autorisant ainsi des orientations complexes des pièces lors de l'usinage.

1. Axe A (Mouvement de rotation autour de l'axe X) :Permet l'inclinaison de la pièce ou le mouvement de rotation de la tête de broche, améliorant ainsi la flexibilité d'accès aux différentes caractéristiques et géométries des pièces.
2. Axe B (mouvement de rotation autour de l'axe Y) ou axe C (mouvement de rotation autour de l'axe Z) :L'axe B incline la pièce autour de l'axe Y, tandis que l'axe C la fait pivoter autour de l'axe Z. Ces rotations sont essentielles pour la réalisation de formes complexes et de détails internes, tels que des trous inclinés ou des gravures fines, avec une grande précision. La compréhension de ces axes de rotation est indispensable pour exploiter pleinement le potentiel de l'usinage CNC 5 axes et faciliter la production de pièces complexes et de haute précision en une seule opération.

2. Améliorer la précision avecCNC 5 axesFraisage

L'amélioration de la précision grâce au fraisage CNC 5 axes exige la compréhension de plusieurs facteurs critiques qui influent sur la précision d'usinage. Premièrement, le mouvement simultané des cinq axes permet des points de contact plus rapprochés et plus nombreux avec la surface, réduisant ainsi les vibrations et conduisant à un état de surface de qualité supérieure. Deuxièmement, le logiciel avancé utilisé dans les machines CNC 5 axes est capable de réaliser des calculs de trajectoire d'outil sophistiqués, compensant automatiquement les erreurs de déviation et de positionnement de l'outil. Enfin, l'intégration de systèmes de rétroaction tels que les palpeurs Renishaw et l'étalonnage laser améliore la capacité de la machine à maintenir des tolérances serrées. En intégrant ces éléments, le fraisage CNC 5 axes atteint une précision et une efficacité inégalées dans le processus de fabrication.

3. Fabrication de pièces complexesMachines CNC 5 axes

La fabrication de pièces complexes à l'aide de machines CNC 5 axes implique plusieurs processus complexes qui exploitent pleinement les capacités de la machine. Voici les principaux enseignements tirés de mes recherches sur des sites web de référence tels qu'Autodesk, Modern Machine Shop et CNC Cookbook :

1. Mouvement simultané des axesL'un des principaux avantages réside dans la possibilité de manœuvrer la pièce selon plusieurs axes simultanément. Cette capacité permet de fabriquer des géométries complexes, telles que des pales de turbine ou des roues, en une seule opération. Le mouvement dynamique réduit la nécessité de repositionnements fréquents, diminuant ainsi le temps de réglage et les risques d'erreur.
2. Stratégies avancées de trajectoire d'outilGrâce à un logiciel de FAO de pointe, les trajectoires d'outils sont calculées avec précision afin d'optimiser le processus de coupe. Des techniques telles que l'usinage par enlèvement de copeaux, le contournage multiaxes et le fraisage de surface 3D sont mises en œuvre, réduisant ainsi l'usure des outils et permettant d'obtenir des états de surface supérieurs.
3. Systèmes de rétroaction de haute précisionGarantir la précision de la fabrication des pièces exige l'intégration de mécanismes de rétroaction de haute précision. Des systèmes tels que les palpeurs Renishaw et les dispositifs d'étalonnage laser permettent des corrections en temps réel des erreurs de déviation et de positionnement des outils, assurant ainsi des tolérances serrées. Les tolérances typiques atteignables avec ces systèmes peuvent être de l'ordre de ±5 micromètres (±0,0002 pouce).
4. Compensation thermiqueLa dilatation thermique de l'outil et de la pièce peut engendrer des imprécisions. Les machines CNC 5 axes intègrent souvent des algorithmes de compensation thermique qui ajustent les paramètres de la machine en temps réel, garantissant ainsi une précision constante même lors d'usinages prolongés.

Grâce à ces capacités avancées, les machines CNC 5 axes excellent dans la production de pièces complexes avec une précision et une efficacité exceptionnelles, répondant ainsi aux exigences élevées d'industries telles que l'aérospatiale, l'automobile et les dispositifs médicaux.