L'usinage CNC est une technologie qui utilise des machines-outils contrôlées par ordinateur pour traiter des pièces. Dans le domaine de Usinage CNC, on entend souvent des termes tels qu'usinage CNC 3 axes, 4 axes et 5 axes, qui décrivent la complexité des centres d'usinage et la gamme de formes géométriques qu'ils peuvent traiter.
Alors, quelle est la différence entre 3 axes, 4 axes et 5 axes ? Quels sont les avantages? Quels produits sont adaptés à la transformation ? Veuillez continuer à lire pour des informations plus pertinentes.
Vue d'ensemble de l'usinage CNC 3 axes
L'usinage CNC 3 axes est la méthode d'usinage CNC la plus simple. Dans l'usinage 3 axes, la pièce reste fixe et l'outil rotatif se déplace le long de X Y. Z se déplace le long de trois axes, tels que haut et bas, avant et arrière, et gauche et droite.
Trois axes ne peuvent traiter qu'une seule face à la fois, ce qui constitue une limitation pour de nombreuses pièces nécessitant l'usinage de trous ou de rainures sur plusieurs faces.
Comparé aux centres d'usinage à 4 et 5 axes, l'usinage à 3 axes convient au traitement de formes plates et tridimensionnelles simples, telles que la sculpture de motifs 2D et 2.5D, le fraisage de rainures et de surfaces, fileté trous alignés avec les axes de la machine, perçage, etc.
Avantages et inconvénients de l'usinage 3 axes
Du point de vue des coûts, les machines CNC à 3 axes présentent un avantage de prix significatif par rapport aux alternatives à axes plus élevés. Les petites et moyennes entreprises (PME) et les startups peuvent obtenir des équipements d'usinage efficaces et fiables avec un budget limité. De plus, l'usinage 3 axes, avec son interface utilisateur et sa logique de contrôle relativement simples, permet Opérateurs de machines CNC pour démarrer sans formation approfondie et complexe. La programmation requise pour la CNC 3 axes est simple, permettant au personnel de production de modifier rapidement les programmes selon les besoins pour apporter des modifications aux pièces. En raison de la structure simple de la machine, les coûts de maintenance des machines CNC à 3 axes sont également relativement faibles.
Cependant, la technologie d'usinage CNC 3 axes présente certaines limites. Bien que la vitesse de l’usinage CNC à 3 axes constitue une amélioration par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, elle est nettement plus lente que celle de l’usinage CNC à axe élevé. Avec seulement trois axes pour le contrôle de mouvement, les machines CNC 3 axes rencontrent des difficultés lors de la fabrication de pièces aux géométries complexes. Une machine CNC à 3 axes ne peut usiner qu'un seul côté d'une pièce lors d'une seule configuration, ce qui nécessite souvent de fréquents réajustements de la pièce tout au long du processus de production. Cela réduit non seulement la vitesse de production, mais peut également augmenter le taux de rebut des pièces.
Vue d'ensemble de l'usinage CNC 4 axes
L'usinage 4 axes est plus avancé que l'usinage 3 axes. L'usinage CNC 4 axes consiste à ajouter une rotation sur l'axe x (également appelé axe a) aux 3 axes, qui peuvent tourner à 360° horizontalement. En plus du mouvement de l'outil sur le plan XYZ, cela permet également à la pièce de tourner sur l'axe Z. Cela signifie que l'usinage 4 axes peut travailler sur jusqu'à 4 faces sans avoir recours à des accessoires fabriqués ou à des outils de coupe.
L'usinage CNC 4 axes convient à l'usinage de pièces polyédriques, de lignes en spirale avec des angles de rotation (comme les rainures d'huile cylindriques), de rainures en spirale, d'arbres à cames cylindriques, de cycloïdes, etc. Si vous devez percer des trous sur le côté d'une pièce ou sur le surface d'un cylindre, l'usinage CNC 4 axes est le meilleur choix.
Avantages et inconvénients de l'usinage 4 axes
L'usinage CNC 4 axes présente des avantages significatifs dans l'usinage multiface et la production de masse. Les machines CNC à 4 axes peuvent traiter quatre côtés d'une pièce, éliminant ainsi le besoin de plusieurs configurations. Cela se traduit par des coûts globaux inférieurs pour une production en grand volume. Par rapport aux machines CNC à 3 axes, les machines à 4 axes sont plus compétitives dans la fabrication de gros volumes. De plus, l'usinage CNC 4 axes peut répondre à des exigences de tolérance plus strictes, ce qui est crucial pour les industries qui nécessitent des pièces de haute précision, telles que la fabrication aérospatiale et automobile.
Cependant, la technologie d’usinage CNC 4 axes présente également certains inconvénients. Le coût des machines CNC à 4 axes est relativement élevé, dépassant celui des alternatives à 3 axes. Cela peut augmenter le coût d’investissement initial pour une entreprise. Les montages requis pour les machines CNC à 4 axes sont également relativement coûteux. Pour les pièces qui ne nécessitent qu'un usinage sur une seule face, l'utilisation de supports pour machines à 4 axes peut ne pas être économiquement viable. Par conséquent, au moment de décider d’utiliser ou non une machine 4 axes, il est important de peser les besoins spécifiques d’usinage.
Vue d'ensemble de l'usinage CNC 5 axes
Usinage sur axe 5 s'effectue en mouvement linéaire sur 3 axes (X Y. Sur la base de l'axe Z, deux axes de rotation (A) ont été ajoutés. Le mouvement de l'axe B. Cette rotation multi-axes et la capacité de l'outil à se déplacer dans trois directions sont deux qualités essentielles qui permettent à ces machines de gérer les tâches les plus complexes.
Il existe deux types d'usinage CNC 5 axes sur le marché. Usinage 3+2 axes et usinage continu 5 axes. Les deux fonctionnent sur tous les plans, mais la première présente les mêmes limites et le même principe de fonctionnement que la machine indexeuse à 4 axes.
L'usinage CNC 3+2 axes permet aux rotations d'être indépendantes l'une de l'autre mais restreint l'utilisation de deux plans de coordonnées simultanément. Au contraire, cette limitation n’existe pas pour l’usinage continu 5 axes. Obtenant ainsi un excellent contrôle et pouvant traiter facilement les formes géométriques les plus complexes.
Avantages et inconvénients de l'usinage 5 axes
Les machines CNC 5 axes offrent des possibilités sans précédent pour l'usinage de pièces complexes. Grâce à leur contrôle de mouvement unique sur 5 axes, ils peuvent produire des formes complexes et effectuer des opérations de fraisage en continu, accélérant ainsi la production et améliorant l'efficacité. Étant donné que les outils de coupe peuvent se déplacer le long de cinq axes, ils peuvent créer des surfaces plus lisses et des pièces plus précises. Un autre avantage notable est que les machines CNC 5 axes ne nécessitent pas de changements d'outils fréquents. Qu'il s'agisse de géométries simples ou de surfaces complexes, les équipements 5 axes sont capables de produire une grande variété de pièces.
Cependant, malgré les nombreux avantages des machines CNC 5 axes, elles présentent quelques inconvénients importants. Par rapport aux machines CNC à 3 axes, les machines à 5 axes sont beaucoup plus chères, ce qui les rend moins abordables pour les petites entreprises. Le fonctionnement et la maintenance des machines CNC 5 axes nécessitent une formation et une expertise plus spécialisées. En raison de leur complexité, les opérateurs doivent posséder certaines compétences et expériences pour tirer pleinement parti de leurs avantages. De plus, une maintenance et un entretien réguliers sont essentiels pour garantir le bon fonctionnement de ces machines complexes et éviter les dysfonctionnements.
Différences entre l'usinage CNC à 3 axes, 4 axes et 5 axes
Comprendre la complexité et les limites de l'usinage CNC est essentiel pour garantir l'équilibre optimal entre le coût, le temps et la qualité du processus.
Voici 5 différences principales entre l’usinage CNC à 3, 4 et 5 axes.
Différences d'axes
La machine d'usinage à 3 axes a X Y. Les trois axes droits de Z contrôlent ensemble le mouvement linéaire de l'outil dans l'espace tridimensionnel. D'autre part, l'usinage 4 axes ajoute un axe de rotation (généralement l'axe A ou B) au-dessus des 3 axes, permettant à l'outil ou à la pièce de tourner autour d'un point fixe. L'usinage 5 axes va plus loin en ajoutant deux axes de rotation (généralement les axes A et B ou les axes A et C) au-dessus des 3 axes, permettant à l'outil de traiter dans n'importe quelle direction. En augmentant le nombre d'axes, l'équipement d'usinage peut faire fonctionner la pièce avec plus de degrés de liberté, réalisant ainsi des tâches d'usinage plus complexes.
Résumé : Le nombre d'axes et l'amplitude de mouvement pour l'usinage à 3, 4 et 5 axes :
- 3 axes avec X Y. Axe Z
- 4 axes avec axe X Y. Z et A
- 5 axes avec axes X Y. Z, B et C
Prix
Les frais d'achat et de maintenance des 3 axes Machine cnc les outils sont relativement faibles. Cependant, en raison du besoin potentiel de serrages et de positionnements multiples, des fixations et une personnalisation supplémentaires peuvent être nécessaires pour les pièces complexes, augmentant ainsi les coûts globaux.
En revanche, les technologies d’usinage 4 axes et 5 axes sont plus avancées et offrent de meilleures performances. Leurs prix sont donc naturellement plus élevés. Mais ils permettent un usinage multiplan sur un seul montage, réduisant ainsi les coûts de serrage et améliorant la précision de l'usinage.
Précision et exactitude
Bien que l’usinage CNC 3 axes soit précis, il peut accumuler des erreurs dimensionnelles en raison de la nécessité de serrer de manière répétée la pièce. Pour la plupart des applications, cette erreur est acceptable, mais pour les applications sensibles telles que la construction aérospatiale et automobile, une plus grande précision peut être requise.
L'usinage CNC à 4 et 5 axes ne nécessite pas de serrages répétés et peut traiter plusieurs plans sur un seul montage, réduisant ainsi les erreurs dimensionnelles accumulées et offrant une précision et une précision supérieures.
S'il n'est pas nécessaire de re-serrer. Ainsi, théoriquement, la qualité globale en termes d’exactitude et de précision est cohérente entre les modèles 3 axes, 4 axes et 5 axes.
Temps de livraison
Quant à un centre d'usinage unique, un centre d'usinage CNC à 5 axes a la vitesse la plus rapide lors du traitement de formes complexes car il peut approcher la pièce sous plusieurs angles, réduisant ainsi les temps d'arrêt.
Les centres d'usinage à 4 axes sont secondaires car ils permettent une rotation sur un axe et ne peuvent traiter que des éléments d'angle plan à la fois.
Les centres d'usinage CNC à 3 axes nécessitent généralement un traitement en plusieurs étapes, les délais de livraison peuvent donc être plus longs. Cependant, dans la pratique, une efficacité globale élevée peut être obtenue grâce au traitement parallèle de plusieurs machines-outils à 3 axes.
Champ d'application
En raison de sa simplicité et de sa stabilité, l'usinage CNC 3 axes est couramment utilisé pour fabriquer des pièces simples, telles que des panneaux plats et des structures tridimensionnelles simples.
L'usinage CNC 4 axes et 5 axes peut traiter des surfaces plus complexes et des formes tridimensionnelles, adaptées aux scénarios d'usinage qui nécessitent une haute précision et une qualité de surface, tels que les dispositifs médicaux, l'aérospatiale et d'autres domaines.
Quel est le meilleur usinage à 3 axes, à 4 axes ou à 5 axes ?
Dans l’industrie manufacturière, il n’existe pas de méthode absolument meilleure ni de solution universelle. Le bon choix dépend de la complexité du projet, du budget global, du temps et des exigences de qualité.
3 axes, 4 axes ou 5 axes, chacun avec ses propres avantages et inconvénients. Naturellement, le 5 axes peut créer des formes géométriques 3D plus complexes, tandis que le 3 axes peut produire des œuvres plus simples de manière rapide et cohérente.
Il n’y a pas de réponse à la question de savoir quel est le meilleur choix. Toute méthode de traitement permettant d’atteindre un équilibre parfait entre coût, temps et résultats est un choix idéal pour un projet spécifique.
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L'usinage CNC présente des avantages tels qu'une haute précision, une efficacité élevée et un degré élevé d'automatisation, qui peuvent garantir la qualité de l'usinage, améliorer l'efficacité de la production et réduire les coûts de main-d'œuvre.
Catalogue: Guide d'usinage CNC
Cet article a été rédigé par les ingénieurs de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen est un ingénieur et expert technique fort de 20 ans d'expérience en prototypage rapide et en fabrication de pièces métalliques et plastiques.
