L'usinage 5 axes : Votre guide ultime

La puissance et la précision de l'usinage 5 axes vous intriguent ? Dans cet article de blog, nous nous penchons sur les principes fondamentaux de cette technique de fabrication avancée. Notre ingénieur mécanicien expert analyse les concepts, les processus et les avantages qui font de l'usinage 5 axes un changement de cap dans l'industrie. Préparez-vous à élargir vos connaissances et à découvrir comment cette technologie révolutionne la façon dont nous créons des pièces complexes avec une précision et une efficacité inégalées.

Usinage à 5 axes

Table des matières

Le concept de l'usinage 5 axes

Principes de base des machines à 5 axes

L'usinage 5 axes fait référence à l'utilisation de systèmes CNC pour déplacer simultanément des outils de coupe ou des pièces le long de cinq axes différents. Ces machines permettent à l'outil de coupe d'approcher la pièce dans presque toutes les directions, ce qui permet d'obtenir des pièces plus précises et plus complexes.

Les cinq axes de mouvement sont les suivants :

  1. Axe X : gauche et droite le long du tableau
  2. Axe Y : avant et arrière le long de la table
  3. Axe Z : de haut en bas, perpendiculairement à la table
  4. Axe A : rotation autour de l'axe X
  5. Axe B : rotation autour de l'axe Y

En incorporant des rotations le long des axes A et B, les machines à 5 axes atteignent des niveaux de précision plus élevés et permettent la création de formes plus complexes. Cette flexibilité accrue permet de réduire les temps de préparation, d'améliorer la qualité de la surface et de produire des pièces avec des tolérances plus serrées.

Usinage simultané sur 5 axes

L'usinage 5 axes simultanés est une méthode spécifique qui consiste à déplacer les cinq axes en même temps pendant le processus d'usinage. Contrairement aux méthodes traditionnelles d'usinage à 3 axes ou à 5 axes indexés, l'usinage simultané à 5 axes offre un mouvement multi-axes continu, ce qui permet d'obtenir une trajectoire de coupe régulière et continue.

Cette approche permet d'obtenir des géométries de pièces encore plus complexes et des tolérances plus serrées en contrôlant à tout moment la position angulaire de l'outil de coupe par rapport à la pièce à usiner. L'usinage simultané sur 5 axes réduit considérablement le risque de collision des outils, élimine le besoin de réglages multiples et permet d'utiliser des outils plus courts et plus rigides, ce qui réduit les vibrations et améliore les finitions de surface.

En résumé, l'usinage 5 axes offre de nombreux avantages, tels qu'une précision, une flexibilité et une efficacité accrues. L'inclusion de techniques d'usinage 5 axes simultanés repousse encore les limites, permettant aux fabricants de produire des pièces plus complexes et plus compliquées avec des niveaux de précision plus élevés.

Procédés d'usinage 5 axes

Procédés de coupe

L'usinage 5 axes implique des processus de coupe qui utilisent des mouvements multidirectionnels, ce qui permet une plus grande flexibilité et une plus grande précision. Les outils de coupe sont utilisés sur cinq axes au lieu des trois axes traditionnels, ce qui inclut non seulement des mouvements linéaires le long des axes X, Y et Z, mais aussi des rotations autour des axes A et B. Cette liberté de mouvement accrue permet d'usiner des géométries complexes avec plus d'efficacité et de précision.

Les aspects importants des processus de coupe dans l'usinage à 5 axes sont les suivants :

  • Optimisation du parcours de l'outil : Elle permet de réduire le temps d'usinage et d'améliorer la durée de vie de l'outil en évitant les mouvements inutiles.
  • Coupe continue : Le réglage continu de l'orientation de l'outil permet d'obtenir une meilleure qualité de surface et de prolonger la durée de vie de l'outil.
  • Prévention des collisions : Le logiciel avancé veille à ce que l'outil de coupe et la pièce à usiner n'entrent pas en collision, minimisant ainsi les dommages potentiels à la machine ou à la pièce usinée.

Procédés de broyage

Les processus de fraisage dans les centres d'usinage à 5 axes comprennent diverses techniques qui permettent de créer des géométries complexes et précises. Ces processus sont souvent réalisés à l'aide de machines à commande numérique par ordinateur (CNC), qui garantissent des niveaux élevés de précision, de répétabilité et d'efficacité. Parmi les procédés de fraisage les plus courants dans l'usinage à 5 axes, on peut citer les suivants :

  • Fraisage des contours: Ce processus consiste à découper le long de la trajectoire géométrique souhaitée, ce qui permet de créer des surfaces lisses et de réduire la nécessité d'une finition après le processus.
  • Fraisage indexé: Il permet de positionner l'outil de coupe à des intervalles spécifiques, ce qui permet d'usiner des géométries complexes avec une grande précision.
  • Fraisage 5 axes simultanés: Dans ce processus, l'outil de coupe et la pièce sont déplacés simultanément, ce qui permet de fraiser des pièces complexes et détaillées.

Configurations d'usinage

La complexité de l'usinage 5 axes nécessite des configurations avancées pour garantir que la pièce est positionnée avec précision et maintenue en toute sécurité pendant les processus. Plusieurs types de réglages sont couramment utilisés dans les centres d'usinage à 5 axes :

  1. Configuration 3+2 axes : Cette configuration implique le positionnement de la pièce à usiner de manière stationnaire tandis que l'outil de coupe se déplace le long des axes souhaités. Bien qu'il ne s'agisse pas d'une véritable configuration à 5 axes, elle offre une flexibilité suffisante pour la plupart des applications.
  2. Configuration à tête pivotante : Dans cette configuration, l'outil de coupe peut être tourné autour des axes A et B, ce qui permet d'usiner une plus large gamme de géométries.
  3. Configuration de la table à tourillons : Cette configuration comporte une table rotative qui maintient la pièce à usiner, ce qui permet à l'outil de coupe d'accéder plus facilement à ses différentes surfaces.

Le choix du bon réglage pour une opération d'usinage spécifique dépend de plusieurs facteurs, tels que la complexité de la pièce, l'équipement disponible et le niveau de précision souhaité. Le choix d'un bon réglage peut avoir un impact considérable sur la qualité du produit fini, tout en réduisant le temps d'usinage et l'utilisation des ressources.

Usinage à 5 axes

Pour bien comprendre l'usinage 5 axes, il faut d'abord savoir ce qu'est une machine-outil 5 axes. L'usinage 5 axes, comme son nom l'indique, implique l'ajout de deux axes rotatifs aux trois axes linéaires courants (X, Y et Z).

Les deux axes de rotation (axes A, B et C) ont différents modes de mouvement pour répondre aux exigences techniques de divers produits.

Fabricants de machines-outils s'efforcent en permanence de développer de nouveaux modes de mouvement pour répondre aux diverses exigences de la conception mécanique des outils d'usinage à 5 axes.

En conclusion, il existe différents types de machines-outils à 5 axes actuellement disponibles sur le marché. Bien que leurs structures mécaniques varient, les principales formes sont les suivantes :

Deux coordonnées rotatives contrôlent directement la direction de l'axe de l'outil

Deux coordonnées rotatives contrôlent directement la direction de l'axe de l'outil (forme de tête à double pendule).

Les deux axes de coordonnées sont au sommet de l'outil, mais l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire.

Les deux axes de coordonnées sont au sommet de l'outil, mais l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire (forme de tête pivotante Nutate).

Deux coordonnées rotatives contrôlent directement la rotation de l'espace

Deux coordonnées rotatives contrôlent directement la rotation de l'espace (forme de double plateau tournant).

Les deux axes de coordonnées sont sur la table de travail, mais l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire.

Les deux axes de coordonnées sont sur la table de travail, mais l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire (forme de table de travail Nutate).

Deux coordonnées tournantes, l'une agissant sur l'outil et l'autre sur la pièce à usiner

Deux coordonnées tournantes, l'une agissant sur l'outil et l'autre sur la pièce (une forme d'oscillation et une forme de rotation)

*Termes : Si l'axe de rotation n'est pas perpendiculaire à l'axe linéaire, il est considéré comme un axe "en forme de noix".

Après avoir compris les machines-outils à 5 axes, il convient de se pencher sur leurs mouvements.

Cependant, avec une telle diversité de structures de machines-outils, quelles sont les propriétés uniques qu'elles peuvent présenter pendant l'usinage ?

Quels sont les avantages par rapport aux machines-outils traditionnelles à trois axes ?

Examinons maintenant les points forts de la machine-outil à 5 axes.

Caractéristiques des machines-outils à 5 axes

En ce qui concerne les caractéristiques des machines-outils à 5 axes, il est important de les comparer aux machines traditionnelles à 3 axes.

Les équipements de traitement à 3 axes sont plus courants dans la production, et il en existe plusieurs formes, telles que les équipements verticaux, horizontaux et à portique.

Les méthodes de traitement les plus courantes sont le découpage en bout et le découpage latéral à l'aide d'une fraise en bout, et le profilage à l'aide d'une fraise à bec sphérique, entre autres.

Cependant, quelle que soit la forme ou la méthode, une caractéristique commune est que la direction de l'axe de l'outil reste inchangée pendant le processus d'usinage.

La machine-outil ne peut réaliser le mouvement de l'outil dans le système de coordonnées spatiales rectangulaires que par interpolation des trois axes linéaires X, Y et Z.

Par conséquent, face à certains produits, les inconvénients de la machine-outil à trois axes apparaissent, tels qu'une faible efficacité, une mauvaise qualité de surface, voire une incapacité à traiter le produit.

Par rapport aux équipements d'usinage CNC à 3 axes, les centres d'usinage à 5 axes offrent les avantages suivants :

  1. Maintenir le meilleur état de coupe de l'outil et améliorer les conditions de coupe

Comme le montre la figure, dans le mode de découpe à 3 axes à gauche, lorsque la outil de coupe se déplace vers la pointe ou le bord de la pièce, les conditions de coupe se détériorent progressivement.

Pour maintenir le meilleur état de coupe, la table doit être tournée.

Pour traiter complètement un plan irrégulier, la table de travail doit être tournée plusieurs fois dans différentes directions.

On constate que la machine-outil à cinq axes peut également éviter que la vitesse linéaire du point central de la fraise à billes soit nulle, ce qui permet d'obtenir une meilleure qualité de surface.

  1. Éviter efficacement les interférences avec l'outil
éviter l'interférence des outils

Comme le montre la figure ci-dessus, pour les composants du secteur aérospatial tels que les hélices, les pales et les blisks, l'équipement à trois axes ne répond pas aux exigences de traitement en raison d'interférences.

L'outil d'usinage à 5 axes peut répondre à cette exigence.

En outre, la machine-outil à 5 axes peut également utiliser des outils plus courts pour le traitement, ce qui améliore la rigidité du système, réduit le nombre d'outils nécessaires et élimine le besoin d'outils spéciaux.

Pour les chefs d'entreprise, cela se traduit par des économies en termes de dépenses d'outillage grâce à l'utilisation de machines-outils à 5 axes.

  1. Réduire le nombre de serrage et un traitement complet des cinq côtés en un seul serrage
Réduire le nombre de serrages et réaliser un traitement sur cinq faces en un seul serrage

Comme le montre la figure ci-dessus, le centre d'usinage à 5 axes permet également de réduire la conversion des bancs et d'améliorer la précision de l'usinage.

Dans la pratique, un seul serrage est nécessaire, ce qui permet de mieux garantir la précision.

De plus, grâce au raccourcissement de la chaîne de traitement et à la réduction du nombre d'équipements pour le centre d'usinage à 5 axes, le nombre de fixations, la surface de l'atelier et les coûts de maintenance ont également été réduits.

Cela signifie que vous pouvez utiliser moins d'appareils, moins d'espace dans l'atelier et réduire les coûts de maintenance pour obtenir un traitement plus efficace et de meilleure qualité !

  1. Améliorer la qualité et l'efficacité de la transformation

Comme le montre la figure, la machine-outil à 5 axes peut effectuer des coupes à travers le bord latéral de l'outil, ce qui améliore l'efficacité du traitement.

  1. Raccourcir la chaîne de production et simplifier la gestion de la production

La capacité d'usinage complète de la machine à 5 axes Machine CNC raccourcit considérablement le processus de production et rationalise la gestion et la planification de la production.

Ses avantages deviennent de plus en plus évidents pour les pièces plus complexes par rapport aux méthodes traditionnelles avec des processus dispersés.

  1. Raccourcir le cycle de développement des nouveaux produits

Pour les entreprises des secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile, le développement de nouveaux produits implique souvent formes complexes et de haute précision.

Dans ces cas, l'utilisation d'un centre d'usinage CNC à 5 axes, avec sa grande flexibilité, sa précision et ses capacités de traitement complètes, peut résoudre efficacement les problèmes de précision et de cycle dans le traitement des pièces complexes.

Cela permet de réduire considérablement le cycle de développement et d'améliorer le taux de réussite du développement de nouveaux produits.

Il est toutefois important de noter que les machines à 5 axes sont plus complexes que leurs homologues à 3 axes, en ce qui concerne le contrôle de l'attitude de l'outil, la CNC, la programmation FAO et le post-traitement.

En outre, il faut tenir compte des questions relatives aux vrais et aux faux 5 axes. La distinction entre un vrai et un faux axe 5 réside dans la présence ou l'absence de la fonction RTCP.

Pour mieux comprendre le RTCP et la manière dont il est produit et appliqué, nous allons nous pencher sur la structure de la machine-outil et sur la programmation du post-traitement.

À propos du RTCP

Le RTCP (Rotated Tool Center Point) est un aspect crucial de l'usinage 5 axes de haute qualité. Systèmes CNC. Elle est également connue sous le nom de fonction de suivi de l'infobulle.

Dans l'usinage à 5 axes, le mouvement de rotation de l'outil produit des mouvements supplémentaires de l'extrémité de l'outil, ce qui affecte le lieu de la cuspide et l'attitude entre l'outil et la pièce à usiner.

Pour s'assurer que la pointe de l'outil suit la trajectoire prescrite, le système CNC doit corriger automatiquement le point de contrôle, qui ne coïncide souvent pas avec la pointe de l'outil.

La même technologie peut être appelée TCPM, TCPC ou RPCP. Ces noms ont une signification similaire à celle de RTCP, la principale différence résidant dans la manière dont la technologie est appliquée.

Le RTCP se réfère spécifiquement à l'application du point central de rotation de la tête du pendule pour compenser dans la structure de la tête du double pendule.

D'autre part, des fonctions telles que RPCP sont principalement utilisées sur les machines à double table rotative pour compenser le changement des coordonnées de l'axe linéaire causé par la rotation de la pièce à usiner.

Ces fonctions visent essentiellement à maintenir inchangés le point central de l'outil et le point de contact réel entre l'outil et la surface de la pièce.

Dans le cadre du présent article, ces techniques seront désignées collectivement sous le nom de technologie RTCP.

Technologie RTCP

L'origine de la fonction RTCP

Il y a quelques années, lorsque les machines-outils à cinq axes ont commencé à se répandre sur le marché, le concept RTCP a fait l'objet d'une grande publicité de la part des fabricants de machines-outils.

À l'époque, la fonction RTCP était plus une technologie pour la technologie et plus un outil de marketing.

Cependant, en réalité, la fonction RTCP n'est pas seulement une bonne technologie, mais aussi un outil précieux qui peut apporter des avantages et créer de la valeur pour les clients.

Avec une machine-outil équipée de la technologie RTCP (également connue sous le nom de véritable machine-outil à 5 axes), les opérateurs n'ont pas besoin d'aligner soigneusement la pièce à usiner avec l'axe de la table tournante.

Au lieu de cela, ils peuvent simplement le serrer et la machine-outil compensera automatiquement le décalage, ce qui réduit considérablement le temps de préparation et améliore la précision de l'usinage.

En outre, le post-traitement est plus facile car les coordonnées et les vecteurs de l'infobulle peuvent être facilement édités.

Comme nous l'avons déjà mentionné, les Machines-outils à commande numérique Ils se présentent principalement sous la forme de doubles têtes d'oscillation, de doubles plateaux tournants ou de structures à une oscillation et une rotation.

Dans la section suivante, nous utiliserons un système CNC 5 axes haut de gamme à double plateau tournant comme exemple pour fournir une explication détaillée de la fonction RTCP.

Définition des quatrième et cinquième axes d'une machine-outil à 5 axes :

Dans la structure de la table à double rotation, la rotation du quatrième axe affecte l'attitude du cinquième axe, et le cinquième axe est la coordonnée de rotation du quatrième axe.

Toutefois, la rotation du cinquième axe n'affecte pas l'attitude du quatrième axe.

Le cinquième axe est la coordonnée de rotation sur le quatrième axe

Ok, expliquons après avoir compris la définition.

Comme le montre la figure, le quatrième axe de la machine-outil est l'axe A et le cinquième axe est l'axe C.

La pièce à usiner est positionnée sur le plateau tournant de l'axe C. Lorsque le 4e axe, l'axe A, tourne, l'attitude de l'axe C est impactée car il est installé sur l'axe A.

Lors de la programmation de la coupe au centre de l'outil pour la pièce placée sur la table tournante, toute modification de la coordonnée de rotation entraîne une modification des coordonnées X, Y et Z de l'axe linéaire, ce qui se traduit par un déplacement relatif.

Pour remédier à ce déplacement, la machine-outil doit effectuer une compensation, et c'est là que la fonction RTCP entre en jeu.

Comment la machine-outil compense-t-elle le décalage ?

Pour répondre à cette question, nous devons d'abord analyser la source du décalage. Comme nous l'avons vu précédemment, le décalage des coordonnées de l'axe linéaire est causé par le changement des coordonnées de rotation. Il est donc essentiel d'analyser le centre de rotation de l'axe de rotation.

Dans une machine-outil à double plateau tournant, le point de contrôle de l'axe C, ou cinquième axe, est généralement situé au centre de rotation de la table de la machine.

Le quatrième axe choisit généralement le point médian du quatrième axe comme point de contrôle.

Le quatrième axe sélectionne généralement le point médian du quatrième axe comme point de contrôle.
Le quatrième axe sélectionne généralement le point médian du quatrième axe comme point de contrôle.

Pour obtenir une commande à cinq axes, le système CNC doit connaître la relation entre les points de commande des quatrième et cinquième axes.

Dans l'état initial, lorsque les axes A et C sont à la position 0, le point de contrôle du quatrième axe est l'origine dans le système de coordonnées de rotation du quatrième axe et le point de contrôle du cinquième axe est représenté par le vecteur de position [U, V, W].

Le système CNC doit également connaître la distance entre les axes A et C.

Un exemple de machine-outil à double plateau tournant est présenté dans la figure ci-dessous.

On peut constater que pour les machines dotées de la fonction RTCP, le système de commande est conçu pour maintenir le centre de l'outil toujours à la position spécifiée dans la programmation. Cela signifie que la programmation n'est pas affectée par les mouvements de la machine.

Lors de la programmation sur la machine, vous n'aurez pas besoin de tenir compte du mouvement de la machine ou de la longueur de l'outil. Concentrez-vous simplement sur le mouvement relatif entre l'outil et la pièce à usiner. Le système de contrôle des travaux s'occupera du reste pour vous.

Par exemple :

sans la fonction RTCP, le système de contrôle ne tient pas compte de la longueur de l'outil

Comme le montre la figure, lorsque la fonction RTCP est absente, le système de contrôle ne tient pas compte de la longueur de l'outil.

En conséquence, l'outil tourne autour du centre de sa tige, ce qui fait que la pointe dévie de sa position et n'est plus fixée.

lorsque la fonction RTCP est activée, le système de contrôle ne modifie que la direction de l'outil

Comme le montre la figure, lorsque la fonction RTCP est activée, le système de contrôle ajuste uniquement la direction de l'outil, tandis que la position de la pointe de l'outil reste constante.

Les compensations nécessaires le long des axes X, Y et Z ont été calculées automatiquement.

En ce qui concerne la question du décalage des coordonnées de l'axe linéaire dans les machines-outils à 5 axes et les systèmes CNC dépourvus de RTCP, il convient de noter que de nombreuses machines-outils et systèmes CNC à 5 axes en Chine sont considérés comme de "faux 5 axes".

Ce terme désigne les machines-outils dépourvues de la fonction RTCP. Il n'est pas déterminé par l'apparence ou par le fait que les 5 axes sont liés, car un faux 5 axes peut toujours être utilisé pour la liaison 5 axes.

La principale différence entre les faux 5-axes est l'absence d'un véritable algorithme RTCP 5-axes, ce qui signifie que la programmation des faux 5-axes doit tenir compte de la longueur de pivotement de la broche et de la position de la table tournante.

Cela signifie que lors de l'utilisation de faux systèmes CNC à cinq axes et de machines-outils dans la programmation, il est nécessaire d'utiliser la programmation CAM et la technologie de post-traitement pour planifier à l'avance la trajectoire de l'outil.

Si la machine-outil ou l'outil est modifié pour la même pièce, la programmation FAO et le post-traitement doivent être exécutés une nouvelle fois.

La fausse machine-outil à 5 axes doit également veiller à ce que la pièce soit positionnée au centre de rotation de la table de travail lors du serrage.

L'opérateur passe donc beaucoup de temps à serrer et à aligner, et la précision n'est pas garantie.

Même pour le traitement des indices, le faux 5-axes est problématique.

D'autre part, le véritable 5-axes ne nécessite que la mise en place d'un système de coordonnées et un seul étalonnage de l'outil pour achever le processus d'usinage.

La figure suivante utilise les paramètres de l'éditeur de post-traitement NX pour illustrer la transformation des coordonnées du faux axe 5.

le faux 5-axes repose sur une technologie de post-traitement

Comme le montre la figure, le faux 5-axes s'appuie sur une technologie de post-traitement pour compenser le déplacement de l'axe rotatif par rapport aux coordonnées de l'axe linéaire en indiquant la relation de position centrale entre le quatrième et le cinquième axe de la machine-outil.

Les programmes CNC générés pour les axes X, Y et Z comprennent non seulement les points d'approche, mais aussi la compensation nécessaire sur ces axes.

Cette méthode conduit à une précision de traitement réduite, à une faible efficacité, à des programmes non universels et à des coûts de main-d'œuvre élevés.

En outre, chaque machine-outil a des paramètres de rotation différents, ce qui nécessite un fichier de post-traitement distinct et entraîne des inconvénients au niveau de la production.

La fausse programmation cinq axes ne peut pas être modifiée et la programmation manuelle cinq axes est presque impossible.

L'absence de fonction RTCP limite également sa capacité à utiliser des fonctions dérivées 5 axes avancées, telles que la compensation.

En conclusion, le choix d'une machine-outil à 5 axes n'est pas une question de vrai ou de faux, mais de méthode utilisée pour obtenir des résultats de traitement. En termes de rentabilité, les vraies machines-outils à 5 axes constituent une option plus viable.

Technologies d'usinage 5 axes

Technologie CNC

L'usinage CNC 5 axes repose sur la technologie de la commande numérique par ordinateur (CNC), qui permet des mouvements précis de la machine et la production de pièces complexes. Cette technologie permet aux machines à 5 axes d'effectuer des mouvements simultanés le long de cinq axes différents, améliorant ainsi la flexibilité et l'efficacité des processus d'usinage. Technologie CNC réduit également l'intervention humaine et la nécessité de procéder à des ajustements manuels, ce qui permet d'améliorer la répétabilité et de réduire les erreurs.

Précision de l'usinage

L'un des principaux avantages de l'usinage à 5 axes est sa grande précision. Ces machines peuvent atteindre des tolérances serrées, souvent comprises entre +/- 0,001 pouce et +/- 0,0001 pouce. Cette précision garantit que les pièces répondent à des spécifications exactes, ce qui les rend adaptées aux industries exigeant des géométries complexes et des finitions de haute qualité, telles que l'aérospatiale, l'automobile et la fabrication d'appareils médicaux. Cette précision accrue réduit également le besoin d'opérations supplémentaires de post-traitement ou de finition, ce qui minimise les délais et les coûts de production.

Point central de l'outil

Dans l'usinage CNC à 5 axes, le point central de l'outil (TCP) est un aspect critique du processus. Le TCP est le point de rencontre entre l'outil de coupe et la pièce à usiner. Pendant l'usinage, la machine ajuste constamment le TCP pour maintenir le contact avec la pièce tout en se déplaçant le long de la trajectoire de l'outil. Ce contrôle constant et précis de la position et de l'orientation de l'outil permet aux machines à 5 axes de produire des pièces de forme complexe, courbes ou angulaires avec un haut niveau de précision. En contrôlant avec précision le TCP, les machines à 5 axes peuvent augmenter la qualité globale du produit final tout en réduisant le risque d'erreurs et de retouches coûteuses.

L'usinage 5 axes dans différentes industries

Industrie aérospatiale

L'usinage 5 axes joue un rôle essentiel dans l'industrie aérospatiale en raison du besoin de précision et de la complexité des composants utilisés dans les avions et les engins spatiaux. Les formes complexes, telles que les pales de turbines et les cellules, nécessitent un niveau élevé de précision et de finition de surface qui peut être atteint grâce à l'usinage 5 axes. En outre, l'industrie aérospatiale utilise souvent des matériaux exotiques tels que les titane et l'Inconel, qui nécessitent des techniques d'usinage avancées pour obtenir de bons résultats.

Industrie de la défense

L'industrie de la défense fait largement appel à l'usinage 5 axes pour la production de pièces et de composants complexes utilisés dans les équipements militaires. Ces composants nécessitent souvent un niveau élevé de précision et de durabilité pour résister à des conditions d'utilisation difficiles. L'usinage 5 axes est essentiel pour la production de :

  • Systèmes d'armes
  • Missiles et systèmes de guidage
  • Véhicules militaires et composants d'aéronefs

La capacité à usiner des formes complexes avec une grande précision est essentielle pour la fonctionnalité et les performances des produits de l'industrie de la défense.

Industrie des transports

L'usinage 5 axes a un impact significatif sur l'industrie des transports, en particulier dans les secteurs de l'automobile et des véhicules à hautes performances. Il permet de produire des composants complexes et légers qui peuvent améliorer le rendement énergétique et les performances des véhicules. Voici quelques-unes des principales applications dans l'industrie des transports :

  • Composants du moteur, tels que les pistons et les culasses
  • Pièces complexes de la suspension et du châssis
  • Fabrication de moules et de matrices pour les panneaux de carrosserie

La précision offerte par l'usinage 5 axes garantit également d'excellents états de surface, ce qui réduit la nécessité de recourir à des processus de finition supplémentaires et améliore l'efficacité globale du processus de fabrication.

Matériaux et outils pour l'usinage 5 axes

Outils de coupe

Dans l'usinage à 5 axes, outils de coupe sont des éléments essentiels pour une fabrication efficace et précise. Différents types de coupe matériaux d'outillage sont disponibles pour répondre à des besoins d'usinage spécifiques. Par exemple, carbure et acier rapide (HSS) sont des choix populaires en raison de leur durabilité et de leurs caractéristiques de haute performance.

Pour l'usinage aluminium et titaneLes outils de coupe idéaux doivent donc présenter une excellente résistance à l'usure et une bonne stabilité thermique. Les outils en diamant polycristallin (PCD) et en nitrure de bore cubique (CBN) sont souvent préférés pour ces matériaux en raison de leurs propriétés. Toutefois, ils ne conviennent pas forcément à toutes les pièces, et il est donc essentiel de tenir compte de l'application envisagée.

Un autre aspect à prendre en compte est la revêtement sur les outils de coupe, ce qui peut améliorer considérablement les performances de l'outil en réduisant le frottement et en améliorant la résistance à l'usure. Les revêtements les plus courants sont le nitrure de titane (TiN) et le nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN).

Profilage des matériaux

Lorsqu'il s'agit d'usinage à 5 axes, la précision de l'usinage est essentielle. profilage des matériaux est essentiel pour obtenir des résultats cohérents dans des formes complexes. L'une des applications courantes de l'usinage à 5 axes est la création de pièces en acier inoxydable. roues à aubesqui nécessitent un profilage géométrique précis pour un fonctionnement optimal.

  • Pour aluminiumL'acier inoxydable est un matériau léger et très facile à usiner. L'usinage à 5 axes permet d'obtenir d'excellents états de surface et des détails complexes. Il est couramment utilisé pour les pièces des industries aérospatiale et automobile en raison de sa solidité et de sa résistance à la corrosion.
  • En revanche, titane est connu pour son rapport poids/résistance élevé et son excellente résistance à la corrosion, ce qui en fait un choix idéal pour les applications aérospatiales et médicales. Toutefois, la faible conductivité thermique du titane peut entraîner une accumulation de chaleur pendant l'usinage. Il est donc essentiel de disposer d'outils de coupe et de systèmes de refroidissement adéquats pour éviter une usure prématurée.

En résumé, la bonne combinaison de coupe outils et matériel Le profilage, ainsi qu'une connaissance appropriée du matériau de la pièce à usiner, sont essentiels pour obtenir de bons résultats dans l'usinage à 5 axes. L'examen attentif de ces facteurs permettra de produire les composants les plus complexes avec précision, efficacité et fiabilité.

Qualité et productivité dans l'usinage 5 axes

Amélioration de la qualité de la surface

L'usinage 5 axes offre de nombreux avantages pour améliorer la qualité des surfaces. Tout d'abord, cette technique permet de produire des pièces complexes avec un minimum de réglages, ce qui réduit le risque d'erreurs et garantit une meilleure qualité des pièces. En outre, l'utilisation d'un mouvement 5 axes continu permet de mieux gérer l'angle de l'outil de coupe. Cela garantit une usure régulière, ce qui permet d'obtenir des finitions de surface plus lisses.

L'utilisation de systèmes de palpage joue un rôle essentiel dans l'obtention d'une excellente qualité de surface lors de l'usinage à 5 axes. Elle permet de contrôler la surface, d'identifier les écarts et de procéder aux ajustements nécessaires pour améliorer la précision. Cela permet d'obtenir de meilleurs états de surface et de réduire les taux de rebut.

Stimuler la productivité

En termes de productivité, l'usinage 5 axes offre de nombreux avantages par rapport à l'usinage 3 axes traditionnel :

  • Des temps d'usinage plus courts : En incorporant des mouvements simultanés sur les cinq axes, les machines à 5 axes peuvent exécuter des opérations complexes en un seul réglage. Cela permet de réduire le temps consacré aux réglages et de minimiser la durée totale du processus d'usinage.
  • Polyvalence accrue de la machine : Les machines à 5 axes permettent de réaliser facilement différents types d'opérations, comme le fraisage, forageet le tournage. Cela signifie qu'une seule machine peut remplir plusieurs fonctions, ce qui réduit le besoin de machines spécialisées ou d'installations supplémentaires.
  • Réduction des coûts d'outillage : La capacité de maintenir un engagement constant avec la pièce à usiner dans l'usinage 5 axes signifie que l'usure de l'outil est plus uniformément répartie. Cela prolonge la durée de vie de l'outil et réduit les dépenses globales d'outillage.
  • Amélioration de la qualité des pièces : En utilisant le mouvement 5 axes, l'usinage peut être réalisé au plus près de la géométrie de la pièce sans repositionnement, ce qui réduit le risque d'erreurs et améliore la qualité de la pièce.

En conclusion, l'usinage 5 axes améliore considérablement la qualité et la productivité des processus de fabrication. Grâce à l'utilisation de systèmes de palpage avancés, de machines polyvalentes et d'opérations plus efficaces, l'usinage 5 axes permet d'obtenir une meilleure qualité de surface et une productivité accrue dans la fabrication moderne.

Progrès et tendances dans l'usinage 5 axes

Innovation en matière de fixation

Dans le monde de l'usinage à 5 axes, les progrès en matière de fixation ont joué un rôle essentiel dans l'amélioration du processus de production. La fixation désigne le système de maintien, de support et de positionnement d'une pièce pendant son usinage. Grâce à des systèmes de fixation innovants, les machinistes peuvent désormais travailler plus efficacement sur des formes et des surfaces complexes.

L'intégration de systèmes de vide constitue une innovation notable dans le domaine de la fixation. Cela permet de maintenir la pièce en toute sécurité sans les pinces traditionnelles, ce qui améliore considérablement l'accès à l'outil de coupe. En outre, les progrès réalisés dans le domaine des matériaux et de la conception permettent aux fabricants de mettre au point des dispositifs de fixation plus légers, mais aussi plus robustes. Cela réduit le temps d'installation et accélère les cycles de production.

Tendances de l'état de coupe

Dans l'usinage à 5 axes, les conditions de coupe influencent grandement la qualité du produit final. Au fil des ans, les machinistes ont identifié des approches clés pour optimiser le processus de coupe, permettant ainsi d'obtenir des résultats plus fluides et plus précis.

Les tendances en matière de conditions de coupe qui façonnent l'industrie de l'usinage à 5 axes sont les suivantes :

  • Stratégies de coupe adaptatives: Ces stratégies prennent en compte la charge sur l'outil de coupe et ajustent automatiquement les paramètres de coupe. Ces approches réduisent l'usure de l'outil, minimisent les vibrations et améliorent les états de surface.
  • Usinage à grande vitesse (UGV): Cette méthode consiste à faire fonctionner l'outil de coupe à des vitesses et des avances plus élevées tout en maintenant une profondeur de coupe plus faible. Elle permet d'améliorer la productivité et la qualité de la surface.
  • Interpolation spline: L'interpolation spline est une technique qui permet des transitions plus douces entre les trajectoires d'outils au cours du processus de coupe. Dans l'usinage à 5 axes, cette méthode permet de produire des pièces plus précises et plus complexes sans sacrifier l'efficacité.

En intégrant ces avancées et ces tendances, l'usinage 5 axes continue de repousser les limites de ce qui est possible dans la fabrication de pièces très complexes. Grâce à l'innovation en matière de fixation et aux tendances des conditions de coupe, ce domaine ouvre de nouvelles perspectives d'efficacité et de précision dans la fabrication moderne.

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Shane
Auteur

Shane

Fondateur de MachineMFG

En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.

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