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Fabrication CNC : La CNC 3, 4 et 5 axes expliquée

  • L’usinage CNC est utilisé dans la fabrication et l’usinage de pièces et de produits contrôlés par ordinateur.
  • Découvrez quelles industries utilisent l’usinage CNC et comment elles l’appliquent.
  • Découvrez les avantages de l’usinage CNC par rapport aux méthodes d’usinage traditionnelles.
  • Un regard approfondi sur l’usinage à 3, 4 et 5 axes, et les circonstances d’utilisation de chacun d’eux expliquées.

La fabrication CNC implique l’utilisation de machines à commande numérique par ordinateur (CNC) pour façonner et redimensionner un bloc de matériau (appelé pièce) en enlevant automatiquement des morceaux de matériau. En général, les matériaux utilisés sont du plastique ou du métal, et lorsque l’enlèvement est terminé, une pièce ou un produit fini a été fabriqué.

Ce processus est également appelé fabrication soustractive. Pour réaliser la fabrication CNC, une application informatique est utilisée pour contrôler le mouvement d’une machine qui dispose de machines-outils interchangeables.

Types courants de machines-outils CNC

Les procédés d’usinage CNC comprennent les deux procédés les plus courants, à savoir le fraisage et le tournage, ainsi que le meulage, le défonçage et l’usinage par électroérosion (EDM).

Fraisage

Le fraisage consiste à appliquer des outils de coupe rotatifs à la surface de la pièce, en se déplaçant le long de 3, 4 ou 5 axes. Le fraisage consiste essentiellement à couper ou à tailler la pièce, et permet de produire rapidement des géométries complexes et des pièces de précision à partir de métaux ou de thermoplastiques.

Tournage

Le tournage utilise un tour pour fabriquer des pièces qui contiennent des caractéristiques cylindriques. La pièce est mise en rotation sur une tige contre des outils de tournage de précision pour créer des bords arrondis, des trous radiaux et axiaux, des fentes et des rainures.

Avantages de la fabrication CNC

L’usinage CNC est un processus beaucoup plus rapide que l’usinage traditionnel à la main. Tant que le code informatique est correct et correspond à la conception, la pièce obtenue sera très précise et exacte, avec des tolérances très serrées.

La fabrication CNC est idéale pour le prototypage rapide en raison de la rapidité et de la commodité du processus. Elle peut également être utilisée pour fabriquer des produits et des composants à usage final, mais n’est généralement rentable que pour les petites séries de production à faible volume. Elle est donc idéale pour les pièces et composants spécialisés, à faible usage ou à faible taux de remplacement.

La vitesse de l’usinage CNC est le plus grand avantage. Dans le temps qu’il faut pour attendre un devis d’un atelier d’usinage traditionnel, vous pouvez envoyer votre conception directement à une entreprise de fabrication CNC, faire fabriquer les pièces et vous les renvoyer.

Usinage CNC à axes multiples

Le fraisage CNC consiste à enlever de la matière à l’aide d’outils de coupe rotatifs. Soit la pièce reste immobile et les outils de coupe se déplacent dans celle-ci, soit la pièce est introduite dans la machine selon un angle prédéterminé par rapport à l’axe de l’outil. Plus le nombre d’axes de mouvement d’une machine est élevé, plus le façonnage peut être complexe et plus les résultats sont rapides. Pour en savoir plus sur les axes de mouvement, regardez cette vidéo informative.

Usinage CNC 3 axes

Le fraisage CNC 3 axes reste l’un des procédés d’usinage les plus populaires et les plus utilisés. Dans l’usinage à 3 axes, la pièce est maintenue en place pendant que l’outil de coupe rotatif coupe le long de trois axes, x, y et z. La CNC à 3 axes est le plus souvent utilisée pour percer des trous, fraiser des fentes et couper autour d’arêtes vives. Il s’agit d’une forme relativement simple d’usinage CNC qui donne des résultats simples. Elle n’est pas idéale pour les géométries complexes ou les pièces d’assemblages complexes.

CNC 3 axes
Crédit image : http://www.ddplab.com

Comme elle ne coupe que sur trois axes, le processus peut également être plus lent que la CNC à 4 ou 5 axes, car la pièce peut devoir être repositionnée manuellement pour atteindre la forme requise.

Usinage CNC à 4 axes

Dans l’usinage CNC à 4 axes, un quatrième axe est ajouté au mouvement de l’outil de coupe, ce qui permet une rotation autour de l’axe x. Il y a donc maintenant quatre axes – x, y, z et l’axe A (rotation autour de l’axe x). La plupart des machines CNC à 4 axes permettent également de faire tourner la pièce, ce que l’on appelle l’axe B, ce qui permet à la machine d’agir à la fois comme une fraiseuse et un tour.

L’usinage CNC à 4 axes est idéal si vous avez besoin de trous et de sections découpées dans la surface latérale d’une pièce ou autour de la surface incurvée d’un cylindre. Il accélère considérablement le processus et offre des résultats très précis.

Usinage CNC 5 axes

L’usinage CNC à 5 axes comprend un axe de rotation supplémentaire par rapport à l’usinage CNC à 4 axes. Le cinquième axe est une rotation autour de l’axe y, qui est également connu comme l’axe B. La pièce à usiner peut également être tournée sur certaines machines et est parfois désignée par l’axe B ou l’axe C.

En raison de la grande polyvalence de l’usinage CNC à 5 axes, il est utilisé pour créer des pièces de précision qui sont complexes ou compliquées. Il s’agit notamment de pièces médicales pour les prothèses ou les os artificiels, de pièces aérospatiales, de pièces en titane, de pièces de machines pétrolières et gazières, de produits et de pièces militaires, etc. L’utilisation de cinq axes permet de réaliser des coupes et des contre-dépouilles complexes, de fraiser des fentes et des rainures dans des endroits difficiles d’accès et de façonner avec une grande précision des géométries complexes.

Elle permet également un usinage en une seule étape, c’est-à-dire qu’il n’est pas nécessaire de repositionner manuellement la pièce ou de régler les outils. Cela permet de réduire considérablement le délai d’exécution, de limiter l’usure des outils et de rendre l’ensemble du processus beaucoup plus efficace, car les positions de coupe idéales peuvent être atteintes rapidement et de manière transparente.

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