L'une des techniques d'usinage les plus avancées aujourd'hui est l'usinage 5 axes. Ce type de procédé permet d'usiner des pièces de formes et de tailles variées qui, en raison de leurs caractéristiques, ne peuvent pas être travaillées sur d'autres machines-outils. Comment fonctionne la CNC 5 axes ? Quelles machines-outils en sont équipées ?
Qu'est-ce que l'usinage 5 axes ?
Avant de voir comment fonctionne l'usinage CNC 5 axes, il est important de bien connaître cette technique révolutionnaire, qui n'apporte que des avantages à l'industrie. Ce type d'usinage doit son nom au nombre de directions que peut suivre l'outil de coupe d'une machine. Comme vous le savez, les machines-outils conventionnelles peuvent se déplacer dans différentes directions, mais seulement sur certains plans : le tour, par exemple, ne se déplace que sur les plans X et Z, tandis que la fraiseuse travaille sur les axes X, Y et Z. L'usinage 5 axes en ajoute deux : A et B.
Les axes A et B sont en réalité des mouvements de rotation qui permettent à l'outil de coupe d'attaquer la pièce sous n'importe quel angle et dans n'importe quelle direction. En fait, toutes les machines, même sans 5 axes, peuvent atteindre n'importe quel point de la pièce ; la différence, c'est que la pièce doit être repositionnée manuellement, ce qui n'est pas le cas sur une machine CNC.
Le fait qu'une machine 5 axes soit à CNC ne présente que des avantages pour les ateliers d'usinage. Autrement dit, alors que sur une machine conventionnelle l'opérateur doit repositionner la pièce, la machine CNC le fait automatiquement grâce aux axes A et B, en fonction de l'opération à réaliser sur la pièce, ce qui permet de réduire les temps de production.
En résumé, l'usinage CNC 5 axes permet de travailler, en un seul serrage et sans arrêter la machine ni repositionner la pièce, les cinq faces de celle-ci. L'usinage 5 axes est considéré comme l'une des techniques les plus avancées et les plus complexes du secteur de l'usinage. Il s'agit d'un usinage par enlèvement de copeaux, et les mouvements peuvent être assurés aussi bien par la table de travail que par la tête.
L'usinage multiaxe
Il est important de ne pas confondre les types d'usinage multiaxe. Bien qu'il s'agisse des techniques les plus avancées et qu'elles comportent toutes deux cinq axes, il est essentiel de savoir les distinguer. Les types d'usinage multiaxe sont :
- Usinage 3+2. Ce type comprend lui aussi les axes A et B, mais ceux-ci restent fixes, contrairement aux axes X, Y et Z, qui se déplacent simultanément. Les axes A et B peuvent bouger, mais uniquement lors du passage d'une opération à l'autre.
- Usinage 5 axes. Comme indiqué plus haut, les 5 axes se déplacent simultanément.
Comment fonctionne la CNC 5 axes : les centres d'usinage
Toutes les machines CNC n'usinent pas sur 5 axes. Seules des machines spécifiques, appelées centres d'usinage, en sont capables. Ces équipements fonctionnent de manière automatisée, peuvent réaliser de multiples opérations d'usinage et sont pilotés par commande numérique par ordinateur (CNC). Ils nécessitent une intervention humaine minimale et utilisent des outils de coupe rotatifs, notamment des forets et des fraises.
Comment fonctionne la CNC 5 axes d'un centre d'usinage ? Ces machines-outils sont capables de réaliser des processus automatisés grâce à la CNC. Comme toutes les machines à commande numérique par ordinateur, les centres d'usinage ont besoin de logiciels de programmation supplémentaires pour pouvoir usiner une pièce. Avant d'être placée sur la table de la machine, la pièce doit avoir été conçue sur des ordinateurs externes à l'aide de logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur) et de FAO (fabrication assistée par ordinateur). Une fois la pièce conçue en externe, cette conception doit être traduite en langage alphanumérique CNC et chargée dans l'ordinateur de la machine-outil.
Une fois la programmation réalisée (de manière automatique ou manuelle), le centre d'usinage peut commencer à travailler. C'est précisément grâce à la conception chargée dans l'ordinateur que la machine sait quels outils de coupe utiliser et comment positionner la pièce.
Le mouvement des axes
L'une des caractéristiques du centre d'usinage est qu'il peut usiner toutes les faces d'une pièce en une seule fois. Cela est possible grâce à ses 5 axes. Les trois premiers correspondent au système cartésien X, Y et Z. Les quatrième et cinquième axes sont respectivement A et B. L'axe A sert à contrôler la rotation de la pièce autour de l'un des axes ; il est idéal pour l'usinage de pièces de forme cylindrique.
L'axe B, quant à lui, assure le mécanisme de rotation de tous les axes simultanément. Grâce au cinquième axe, il est possible de combiner les rotations pour une plus grande liberté de mouvement ; en outre, l'axe B permet un mouvement perpendiculaire par rapport à l'axe, tandis que la pièce s'incline perpendiculairement à celui-ci.