Usinage CNC 3 axes, 4 axes et 5 axes
La comparaison entre l'usinage CNC 5 axes, 3 axes et 4 axes aborde les aspects fondamentaux suivants : complexité des pièces, coût initial, exigences de maintenance, compétences requises et temps de cycle. Le fabricant doit s'attarder sur ces éléments, car ils varient selon la machine.
Des trois types d'usinage, l'usinage 3 axes est le plus simple, avec seulement 3 axes linéaires de fonctionnement. Ce nombre limité d'axes facilite l'utilisation de la machine, mais implique un temps de production plus long et de multiples réglages pour la fabrication de pièces complexes. C'est pourquoi cette machine est surtout adaptée aux pièces de géométrie simple.
Avec la machine CNC 4 axes, un axe rotatif est ajouté, permettant l'usinage de pièces complexes en une seule opération. La complexité des pièces augmente encore davantage avec la machine CNC 5 axes, qui dispose de deux axes rotatifs en plus de trois axes linéaires.
Ces trois modèles de machines sont disponibles sur le marché, mais le choix du modèle spécifique utilisé pour les pièces détermine plusieurs aspects importants. C'est pourquoi il est essentiel de bien comprendre les capacités, les applications, les avantages et les limites des machines CNC 4 axes, 5 axes et 3 axes.
Cet article compare l'usinage CNC 5 axes, 3 axes et 4 axes. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus.
Que sont les axes en usinage CNC ?
Haches dans Usinage CNC Il s'agit des mouvements directionnels de l'outil de coupe par rapport à la pièce à usiner sur une machine CNC. C'est un concept important pour les fabricants car il détermine l'approche d'usinage requise pour une pièce donnée, et notamment s'il convient d'appliquer… CNC multi-axes usinage ou usinage standard.
Axes linéaires
Ces axes proviennent du système de coordonnées cartésiennes, un système de référence utilisé en production. Ce système repose sur l'intersection de trois axes mutuellement perpendiculaires, également appelés axes linéaires.
Système de coordonnées cartésiennes pour machines CNC
Voici ce que représentent les axes linéaires ;
Axe XMouvement de droite à gauche
Axe Ymouvement d'avant en arrière
Axe zMouvement de haut en bas
Axes rotatifs
En usinage CNC, il existe un autre ensemble d'axes appelés axes rotatifs. Les axes A, B et C contribuent à améliorer la précision du processus d'usinage CNC, notamment en augmentant les angles d'approche de l'outil de coupe par rapport à la pièce.
On les appelle axes rotatifs car ils tournent autour des axes linéaires. Voici à quoi ressemble l'interaction :
Un axe: Pivote ou s'incline autour de l'axe X
Axe B: Rotation autour de l'axe Y
Axe C: Rotation autour de l'axe Z
Combien y a-t-il de haches ?
La plupart des machines CNC standard possèdent entre 3 et 5 axes, mais les machines CNC spécialisées peuvent en avoir davantage. Certaines machines comptent jusqu'à 9, voire 12 axes ! Le nombre d'axes d'une machine influe directement sur la complexité des pièces qu'elle peut usiner et sur ses capacités de production.
Qu’est-ce que l’usinage 3 axes ?
L'espace Usinage CNC 3 axes Ce procédé se caractérise par une pièce fixe et un outil de coupe se déplaçant selon trois axes linéaires : X, Y et Z. C’est un style d’usinage fondamental qui répond encore à la plupart des exigences d’usinage de pièces. Son rapport coût-efficacité et sa fiabilité constituent un atout majeur pour les fabricants.
Comme le dit l' Schéma d'une machine CNC à 3 axes Le graphique ci-dessous montre que l'usinage CNC à 3 axes n'est pas aussi complexe que celui à plus d'axes.
Diagramme d'une machine CNC à 3 axes
Que peut faire une machine CNC à 3 axes ?
Les fabricants utilisent la machine CNC 3 axes pour produire des formes et des contours de base, notamment des surfaces planes, des géométries simples et des contours. Parmi les géométries réalisables sur la machine 3 axes, on peut citer le perçage CNC, le surfaçage CNC et… fraisage CNC.
Voici quelques pièces courantes facilement réalisables sur une machine CNC 3 axes :
- Assiettes
- Supports
Une pièce usinée CNC 3 axes
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Quand choisir l'usinage CNC 3 axes
Les machinistes optent pour l'usinage CNC 3 axes lorsque ;
- Les pièces sont plates et de géométrie simple, par exemple des plaques, des supports et des boîtiers.
- Les caractéristiques se trouvent principalement d'un seul côté de la pièce.
- Ils souhaitent une méthode abordable pour les petites séries et le prototypage.
- Des tolérances serrées sont requises, mais pas une complexité extrême.
Avantages de l'usinage 3 axes
- Facile à programmer et à utiliser
- Peut être utilisé pour des découpes 2D
- Relativement rentable
Limitations des commandes numériques à 3 axes
- Incapable d'usiner des géométries complexes
- Plusieurs configurations sont nécessaires pour les pièces complexes.
Qu'est-ce que l'usinage 4 axes ?
Si Fraisage CNC 3 axes Alors que les autres méthodes d'usinage à 3 axes s'arrêtent à trois axes linéaires, l'usinage à 4 axes va plus loin en ajoutant un mouvement de rotation autour de l'un des axes linéaires. Cet ajout permet de réduire le nombre de réglages nécessaires.
Machine CNC 4 axes
Plus précisément, l'usinage CNC 4 axes offre la possibilité d'usiner des profils angulaires et des formes cylindriques sans plusieurs réglages.
Comment fonctionne une machine CNC à 4 axes ?
Les trois axes linéaires fonctionnent comme sur une machine 3 axes, mais le quatrième axe, présent sur les machines CNC 4 axes, assure la rotation de la tête de coupe ou de la pièce. Ces mouvements sont coordonnés afin de permettre à la machine de réaliser des profils et des formes complexes en une seule opération.
Quand choisir l'usinage CNC 4 axes
L'approche d'usinage CNC à 4 axes est parfaite lorsque ;
- Les pièces nécessitent un usinage sur plusieurs faces en une seule opération.
- Les pièces sont cylindriques
- Les temps de cycle d'usinage doivent être réduits.
- Des détails complexes sont nécessaires
Une pièce usinée CNC 4 axes
Avantages de la commande numérique 4 axes Usinage
- Plus grande précision et précision
- Moins de configurations nécessaires
- Plus polyvalente qu'une CNC 3 axes
Limites de l'usinage CNC 4 axes
- La complexité de la programmation est plus élevée
- Des coûts initiaux et d'exploitation plus élevés
Qu'est-ce que l'usinage CNC 5 axes ?
Il existe un axe de rotation supplémentaire dans CNC 5 axes L'usinage à 5 axes comporte donc trois axes linéaires et deux axes de rotation.
Machine CNC 5 axes
L'effet de cet axe de rotation supplémentaire est immense ; l'outil de coupe peut aborder la pièce à usiner sous presque n'importe quel angle. Une machine dotée de cette capacité peut fabriquer des géométries plus complexes plus rapidement, en une seule opération. C'est la machine idéale pour services d'usinage CNC personnalisés.
Comment fonctionne l'usinage CNC 5 axes ?
Le processus de fonctionnement de la machine CNC 5 axes est simple mais extrêmement efficace. Les 5 axes fonctionnent de manière coordonnée. Leur conception assure un fonctionnement fluide et simultané, garantissant un usinage optimal et exempt de problèmes tels que la déviation de l'outil de coupe.
Comment fonctionne l'usinage CNC 5 axes
Le fonctionnement de la machine à 5 axes est conçu pour réduire considérablement le temps de cycle des pièces complexes.
Quelles sont les tolérances pour une machine à 5 axes ?
Alors que les machines à 5 axes s'appliquent dans usinage à tolérances serréesCes machines ne fournissent pas de tolérances absolues car les résultats sont influencés par des facteurs tels que la complexité de la pièce, l'intégrité de la machine et la qualité de l'outillage. Généralement, les tolérances pour ces machines se situent entre ±0.001″ et ±0.0002″.
Chez ProleanTech, les tolérances des machines d'usinage 5 axes peuvent atteindre ±0.0002″ (0.005 mm). Ainsi, les machines CNC produisent des pièces aux finitions de surface exceptionnelles, aux formes complexes et aux courbes lisses, le tout en une seule opération et à moindre coût.
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Quand choisir l'usinage CNC 5 axes
En tant que forme exclusive d'usinage CNC, le niveau 5 axes devrait être envisagé pour ;
- Pièces de haute précision avec une finition de surface supérieure
- Disques de frein pour automobiles
- Des composants à multiples facettes dans un seul ensemble, généralement nécessaires en électronique
- Pièces sur mesure aux formes spéciales
Pièces usinées CNC 5 axes complexes sur mesure
Avantages de la commande numérique 5 axes
- Excellente finition de surface et précision d'usinage
- Exécute facilement usinage CNC complexe en une seule configuration
Limitations des commandes numériques à 5 axes
- Coût d'investissement élevé
- Nécessite des machinistes hautement qualifiés
Quelle est la différence entre les machines CNC à 3 axes et à 5 axes ?
Les machines CNC 3 axes et 5 axes présentent des différences fondamentales en termes de réglages, de complexité des pièces usinées et de temps de cycle. Une machine 3 axes nécessite plusieurs réglages pour usiner une pièce complexe, alors qu'une machine 5 axes peut l'usiner en un seul réglage.
Une machine à 5 axes réalise cela tout en produisant une excellente finition de surface, ce qu'une machine à 3 axes ne peut pas reproduire.
La différence entre CNC 3 axes vs 5 axes L'usinage est évident d'après la différence de complexité des pièces.
Qu'est-ce que l'usinage CNC 3+2 axes ?
Également appelée « usinage positionnel 5 axes », l'usinage CNC 3+2 axes est une méthode spécialisée qui combine la polyvalence de l'usinage CNC 5 axes avec les capacités de fraisage précises de l'usinage CNC 3 axes.
L'outil de coupe est placé dans une position inclinée fixe, et la table de travail peut pivoter sur deux axes. Autrement dit, l'outil de coupe n'est pas manipulé pendant l'usinage.
Usinage CNC 5 axes vs (3+2) axes
Cette approche est préférable lorsque la découpe nécessite des outils de coupe plus courts et plus rigides.
Qu'est-ce que l'usinage CNC simultané à 5 axes ?
L'usinage CNC 5 axes simultanés diffère de l'usinage CNC 3+2 axes en ce qu'il manipule en continu l'outil de coupe pendant le processus d'usinage.
Quelles sont les différences entre les machines CNC à 3 axes, 4 axes et 5 axes ?
De même, les machines CNC à 3, 4 et 5 axes diffèrent sur plusieurs points, tels que l'investissement initial, les exigences de programmation, la complexité des pièces, les compétences requises des machinistes et le niveau de programmation. La combinaison de ces éléments confère à chacune de ces machines ses caractéristiques propres. types de machines CNC Adapté à des environnements de fabrication spécifiques.
| Élément | 3-Axis CNC | 4-Axis CNC | 5-Axis CNC |
| Complexité de la pièce | Surfaces planes, géométries simples | Profilés courbes, pièces cylindriques | Contre-dépouilles, angles, géométries complexes |
| Configuration requise | Repositionnements et configurations fréquents pour des géométries complexes | Moins de réglages, usinage de pièces cylindriques en une seule opération. | Repositionnement minimal, pièces complexes en une seule configuration |
| La précision | La précision est limitée à environ ±0.005″ par repositionnement multiple. | Précision améliorée d'environ ±0.002″ | Précision supérieure de ±0.001″ |
| Investissement | Les services d'usinage 3 axes présentent de faibles coûts d'exploitation et un prix d'entrée de gamme. | Investissement initial modéré | Coûts d'investissement et d'entretien élevés |
| Volume de production | Volume élevé pour des pièces simples | Volume moyen pour pièces spécialisées | Volume faible à moyen pour les pièces complexes |
| Exigences de programmation | Programmation fondamentale en code G | Complexité de programmation modérée | Compétences spécialisées en programmation requises |
| Temps d'un cycle | Temps de cycle plus long en raison des changements d'outils et des réglages | Temps de cycle plus court | Temps de cycle le plus court pour l'usinage complexe |
| Industrie de l'application | Les applications de l'usinage 3 axes comprennent les surfaces 3D, les plaques, les supports et les brides. | L'usinage 4 axes est applicable aux pièces simples et relativement complexes telles que les turbines, les vilebrequins et les arbres à cames. | L'usinage CNC 5 axes permet de fabriquer des pièces complexes telles que des pales de turbine. |
Facteurs à prendre en compte lors du choix entre 3, 4 et 5 axes en usinage CNC
Les facteurs les plus importants à prendre en compte pour choisir entre les trois styles sont la polyvalence, les exigences de programmation, la précision et le coût.
La polyvalence de la machine
Ces machines excellent dans la production de pièces plates et simples, telles que des plaques et des supports. Cependant, la polyvalence de l'usinage CNC 3 axes est limitée pour les pièces légèrement plus complexes. Pour une flexibilité d'usinage maximale, privilégiez un système CNC 5 axes.
Les exigences de programmation
La complexité de la programmation est directement liée au nombre de mouvements (axes) d'une machine. Par conséquent, l'usinage CNC 5 axes exige une expertise en programmation plus poussée que l'usinage CNC 3 ou 4 axes.
Un programme CNC simple (code G)
Précision d'usinage requise
Bien que ces trois machines présentent une précision remarquable, le nombre d'axes est le facteur déterminant de leur niveau de précision maximal. Les machines CNC 5 axes offrent la plus grande précision et peuvent produire des pièces complexes avec une précision extrême en une seule opération.
Le coût d'usinage
En résumé, plus les mouvements de l'outil de coupe sont complexes, plus le processus est coûteux. C'est pourquoi l'usinage CNC 3 axes est le plus abordable et l'usinage CNC 5 axes le moins abordable des trois.
Comment le nombre d'axes influence-t-il la précision du produit final ?
Le nombre d'axes d'une machine CNC influe considérablement sur la précision de la pièce usinée. Plus le nombre d'axes est élevé, plus la machine CNC possède de degrés de liberté.
Par exemple, lors de l'usinage multiaxes sur une machine CNC 5 axes, deux axes de rotation permettent à l'outil de coupe d'approcher la pièce sous différents angles. Le processus d'usinage CNC est ainsi plus précis grâce à une réduction significative du nombre de réglages.
La force de coupe et la chaleur sont également réduites, ce qui augmente considérablement la probabilité d'usiner la pièce conformément aux spécifications. Les déformations dues au processus sont minimales, voire inexistantes, garantissant ainsi une excellente qualité de surface et une grande précision dimensionnelle.
Conclusion
La conception d'une pièce usinée par commande numérique (CNC) ne représente qu'une partie du travail ; il faut également choisir la machine CNC et le fournisseur adaptés. Concernant la machine CNC, le nombre d'axes, généralement 3, 4 ou 5, est un critère déterminant.
ProléanTech est prête à vous aider à traverser cette étape cruciale du projet, en tirant parti de ses vastes connaissances techniques, de ses machines CNC de pointe et de son expérience au service d'une clientèle mondiale.
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