La plupart des gens pensent que l'usinage CNC à 3 axes est suffisant. Mais lorsque vous avez besoin de trous obliques, de surfaces complexes ou d'un meilleur accès à des caractéristiques délicates, l'usinage à 3 axes ne suffit pas. C'est là que l'usinage CNC à 3+2 axes entre en jeu. Cette méthode permet un usinage précis à des angles fixes, ce qui réduit les réglages et améliore la précision.
Il résout de nombreux problèmes courants - moins de fixations, moins de réglages, plus de précision. Voyons maintenant comment il fonctionne.
Qu'est-ce que l'usinage CNC 3+2 axes ?
L'usinage 3+2, ou usinage positionnel à 5 axes, signifie que la pièce est tournée dans une position définie à l'aide de deux axes de rotation. Une fois fixée, l'outil effectue la coupe en utilisant un mouvement à trois axes. Les axes de rotation ne se déplacent pas pendant la coupe proprement dite. Ils ne se déplacent qu'avant le début de la coupe pour positionner la pièce.
Cela permet à l'outil d'atteindre les caractéristiques sous le bon angle, en évitant les réglages difficiles ou les montages spéciaux. Elle est utile pour les trous sur les faces inclinées, les poches profondes et les contours complexes.
Explication des axes de rotation (axes A et B)
L'axe A tourne autour de l'axe X. L'axe B tourne autour de l'axe Y. Ces mouvements font basculer la pièce vers l'avant, vers l'arrière ou d'un côté à l'autre.
La combinaison de A et B permet à la machine de fixer la pièce à presque n'importe quel angle. Cela permet d'atteindre des surfaces qui seraient bloquées dans une configuration plate.
La table ou la tête rotative ajuste la position et reste verrouillée pendant la coupe. L'installation est donc plus stable qu'un fraisage complet à 5 axes.
Positionnement à angle fixe ou mouvement continu
Dans l'usinage 3+2, les axes rotatifs déplacent la pièce dans un angle déterminé, puis s'arrêtent. La machine coupe tandis que la pièce reste fixe. C'est ce qu'on appelle l'usinage positionnel ou indexé.
En 5 axes complets, les axes rotatifs se déplacent pendant que l'outil coupe. Il s'agit d'un usinage continu. Il permet d'obtenir des finitions de surface plus lisses et des formes plus complexes.
Mais le positionnement fixe est plus stable. Il réduit également les vibrations et la déviation de l'outil, ce qui contribue à prolonger la durée de vie de l'outil et à améliorer la précision. C'est la solution idéale lorsque vous n'avez pas besoin de surfaces courbes, mais que vous devez néanmoins accéder à des angles difficiles.
Comment 3+2 diffère de 3-Axis et 5-Axis？
Dans un Machine à 3 axesL'outil se déplace dans les directions X, Y et Z. Il ne peut atteindre les surfaces inclinées que si la pièce est repositionnée manuellement. Il ne peut pas atteindre les surfaces inclinées à moins que la pièce ne soit repositionnée manuellement. Cela limite l'accès et la précision.
L'usinage complet à 5 axes utilise les cinq axes - X, Y, Z, A et B - simultanément. L'outil et la pièce peuvent se déplacer ensemble pendant la coupe. Cela permet de créer des formes complexes en une seule passe. Toutefois, il est plus coûteux et nécessite des connaissances plus approfondies en matière de programmation.
Le 3+2 se situe entre les deux. Il ne coupe pas avec les cinq axes en même temps. Il n'utilise que les deux axes rotatifs pour placer la pièce dans un angle, puis il fraise avec trois axes. Cela permet de réduire les coûts et la complexité tout en offrant un meilleur accès que le 3 axes.
Comment fonctionne l'usinage CNC 3+2 axes ?
L'usinage CNC 3+2 axes consiste à incliner la pièce, à la bloquer en place, puis à l'usiner comme un travail 3 axes standard. Il vous offre la portée et la flexibilité des configurations à cinq axes, mais avec une programmation plus simple et moins de risques.
Processus d'usinage d'une pièce étape par étape
- Conception de la pièce dans la CAO, y compris les éléments angulaires ou difficiles à atteindre.
- Importer le modèle dans le logiciel de FAO. Définir l'orientation de l'outil pour chaque surface ou élément.
- Choisir l'angle pour les axes rotatifs (A et B) afin d'orienter correctement la pièce.
- Verrouiller la pièce à cette position d'inclinaison fixe. La machine effectue cette opération à l'aide de la table ou de la tête rotative.
- Exécuter le cycle d'usinage à l'aide d'un mouvement standard à trois axes. L'outil se déplace dans les directions X, Y et Z pour découper l'élément.
- Repositionner si nécessaire. S'il existe plusieurs surfaces angulaires, la machine fait à nouveau tourner la pièce et répète le processus.
Rôle du logiciel de FAO dans la génération de parcours d'outils
Le logiciel de FAO joue un rôle essentiel. Il définit les angles des axes rotatifs et crée les trajectoires d'outils pour les mouvements à trois axes. Le logiciel effectue les calculs nécessaires pour aligner correctement l'outil sur chaque surface.
Les systèmes modernes de FAO prennent en charge les stratégies 3+2. Vous pouvez définir plusieurs orientations dans un programme. Chaque orientation reçoit son parcours d'outil. La machine les exécute l'une après l'autre.
Cela permet de réduire le temps de programmation et d'améliorer la cohérence. Il permet également d'éviter les collisions en simulant les positions de l'outil et de la pièce avant la coupe.
Configuration de la machine et exigences en matière de fixation
L'installation pour l'usinage CNC 3+2 axes nécessite une fixation stable. La pièce doit être maintenue fermement pendant l'inclinaison et la coupe. Tout mouvement peut entraîner des erreurs ou des dommages.
La plupart des machines utilisent une table rotative inclinable ou une tête pivotante. L'installation doit permettre un accès complet à la pièce sans interférence. Les montages doivent être compacts et éviter de bloquer la trajectoire de l'outil.
Utilisez des mâchoires souples ou des montages personnalisés si nécessaire. La précision dépend de la machine et de la manière dont la pièce est maintenue pendant la rotation.
Avantages de l'usinage CNC 3+2 axes
L'usinage 3+2 vous offre une meilleure portée, moins de réglages et des résultats plus fluides. C'est un choix judicieux lorsque vous avez besoin de caractéristiques angulaires mais que vous ne souhaitez pas le coût ou la complexité de systèmes complets à cinq axes.
Des pièces plus complexes rendues simples
L'usinage 3+2 permet d'atteindre des angles que les machines à 3 axes ne peuvent pas atteindre. Il découpe des formes complexes en un seul réglage. Il n'est plus nécessaire de se battre avec des pièces mal positionnées ou des montages multiples.
Une meilleure précision, des finitions plus douces
L'approche à angle fixe permet de réduire les vibrations et d'obtenir des coupes plus régulières. Les pièces sortent plus précises avec des surfaces plus propres. Vous passerez moins de temps sur les travaux de finition secondaires.
Une production plus rapide avec moins de réglages
Oubliez le repositionnement constant des pièces. Les machines 3+2 traitent les caractéristiques multi-angles en un seul réglage. Cela permet de réduire considérablement le temps de production par rapport à l'usinage à 3 axes.
Alternative économique au 5 axes
Obtenez des capacités 5 axes sans le prix élevé. Les machines 3+2 sont moins coûteuses à l'achat et à l'utilisation. Elles sont parfaites lorsque vous avez besoin de coupes angulaires mais que vous n'avez pas besoin de mouvements simultanés sur 5 axes.
Limites et défis
Si l'usinage 3+2 offre de nombreux avantages, il ne convient pas à toutes les tâches. Certaines pièces ou caractéristiques nécessitent encore un mouvement complet sur cinq axes. L'outil, la machine ou la configuration peuvent en limiter d'autres.
Pas idéal pour l'usinage continu des contours
L'usinage 3+2 utilise un positionnement fixe. Les axes rotatifs inclinent la pièce, puis la bloquent en place. Le parcours d'outil reste dans le mouvement standard à trois axes. Cette méthode fonctionne bien pour les surfaces planes ou les angles simples. Mais il ne peut pas suivre en continu des courbes lisses ou des contours complexes qui changent de direction.
Portée de l'outil et risque de collision
L'inclinaison de la pièce pour atteindre une face angulaire peut nécessiter un outil plus long. Les outils plus longs peuvent se déformer ou vibrer, ce qui affecte la précision et l'état de surface. De plus, certains angles créent des trajectoires d'outils peu commodes. Le risque de heurter les pinces, les dispositifs de fixation ou la table augmente.
Complexité de l'étalonnage et de la maintenance des machines
Les machines 3+2 utilisent des tables rotatives ou des têtes pivotantes. Celles-ci doivent être étalonnées régulièrement pour rester alignées sur les axes principaux. Si les axes rotatifs perdent de leur précision, cela affecte l'ensemble de l'installation. Même une petite erreur dans l'angle d'inclinaison peut ruiner la coupe.
Applications courantes
L'usinage 3+2 axes convient aux industries où la précision et les caractéristiques angulaires sont importantes. Il convient parfaitement aux travaux nécessitant une géométrie complexe, mais pas un mouvement complet sur cinq axes. Voici quelques cas d'utilisation clés.
Composants aérospatiaux
L'usinage 3+2 crée une complexité supports, les montages, et enceintes pour l'aérospatiale. Il permet de traiter les angles exacts nécessaires pour les composants des ailes et les pièces des moteurs. Le processus garantit des tolérances serrées pour le matériel de vol critique.
Usinage de dispositifs médicaux
Les fabricants de produits médicaux utilisent 3+2 pour fabriquer des vis à os, des guides d'implants et des outils de diagnostic précis. Les capacités d'usinage en angle permettent de produire les arêtes nettes et les surfaces stériles requises pour les dispositifs médicaux.
Prototypes automobiles
Les ingénieurs automobiles font confiance à 3+2 pour les prototypes de boîtiers de transmission et de composants de suspension. Il produit rapidement des prototypes fonctionnels avec des caractéristiques correctement inclinées pour les essais.
Outillage de précision et moules
Les fabricants de moules bénéficient de la capacité de 3+2 à usiner des cavités profondes et des angles de dépouille complexes. Il crée des moules d'injection et des outils de moulage sous pression avec précision, réduisant ainsi le temps de polissage.
Conception pour l'usinage CNC 3+2 axes
Une bonne conception des pièces rend l'usinage plus rapide, plus facile et plus précis. Lors de la conception de configurations à 3+2 axes, vous devez tenir compte de l'inclinaison de la pièce, de la manière dont les outils atteindront les surfaces et de la manière d'éviter les caractéristiques risquées.
Principales lignes directrices pour les ingénieurs
Commencez par identifier les éléments qui nécessiteront un accès incliné. Regroupez-les de manière à ce qu'elles puissent être usinées à partir de la même position inclinée.
Maintenir les surfaces critiques dans des angles accessibles. Concevoir des surfaces planes qui peuvent être facilement alignées sur une inclinaison rotative. Évitez les conceptions qui nécessitent des changements d'angle constants.
Planifiez en fonction des longueurs d'outils standard. Ne placez pas les éléments clés trop profondément à l'intérieur de la pièce ou loin de la base du dispositif de fixation.
Minimiser les angles internes aigus. Utiliser des rayons correspondant aux tailles de fraises standard pour réduire l'usure de l'outil et le temps d'usinage.
Éviter les contre-dépouilles et les interférences d'outils
Évitez les éléments situés derrière des murs ou sous des surfaces, à moins que vous ne disposiez d'outils spéciaux. Les fraises en bout standard ne peuvent pas atteindre les contre-dépouilles, à moins que vous ne prévoyiez d'incliner la pièce.
En cas d'inclinaison, vérifiez les collisions possibles entre l'outil, la broche et la pièce. Utilisez un logiciel de FAO pour simuler les trajectoires de l'outil sous chaque angle.
Concevoir des montages pour rester à l'écart de la zone de coupe. Les pinces fines et compactes et les mâchoires souples personnalisées permettent de réduire les interférences lors de l'inclinaison de la pièce.
Tolérancement et planification dimensionnelle
Sachez quelles caractéristiques seront usinées dans la même orientation. Regroupez ces éléments dans la même zone de tolérance.
Évitez d'appliquer des tolérances serrées sur différentes faces inclinées. Les changements d'inclinaison de la pièce peuvent entraîner des décalages d'alignement. Il est plus difficile de maintenir des tolérances serrées sur plusieurs positions.
Utilisez le système GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) pour contrôler la façon dont la pièce doit être mesurée. Assurez-vous que vos tolérances correspondent à ce qui est réaliste dans les configurations 3+2.
Conclusion
L'usinage CNC 3+2 axes combine la simplicité de la coupe 3 axes avec la flexibilité supplémentaire de deux axes rotatifs à angle fixe. Il permet d'incliner les pièces et de les usiner sous plusieurs angles en un seul réglage. Il s'agit d'une solution rentable et pratique pour les travaux complexes qui ne nécessitent pas un mouvement complet sur cinq axes.
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Hey, je suis Kevin Lee
Au cours des dix dernières années, j'ai été immergé dans diverses formes de fabrication de tôles, partageant ici des idées intéressantes tirées de mes expériences dans divers ateliers.
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Kevin Lee
J'ai plus de dix ans d'expérience professionnelle dans la fabrication de tôles, avec une spécialisation dans la découpe au laser, le pliage, le soudage et les techniques de traitement de surface. En tant que directeur technique chez Shengen, je m'engage à résoudre des problèmes de fabrication complexes et à favoriser l'innovation et la qualité dans chaque projet.
