Une machine à axes CNC est un dispositif contrôlé par ordinateur qui se déplace le long d'axes linéaires ou rotatifs pour effectuer diverses tâches, telles que la coupe ou le perçage. Combien d'axes y a-t-il exactement ? La réponse standard indique qu'une machine CNC possède généralement trois axes : l'axe X, l'axe Y et l'axe Z. Ces axes correspondent au mouvement de l'outil de la machine dans la direction correspondante. Cependant, certaines machines CNC peuvent avoir plus ou moins d'axes, en fonction de leur conception.

En réalité, il existe une variété de types de machines à axes CNC. Chaque machine a son propre objectif spécifique et ses avantages. Certaines machines sont conçues pour des projets à grande échelle, tandis que d'autres sont plus petites et plus polyvalentes.

Dans cet article, nous explorerons en détail les différents types de machines à axes CNC et leurs utilisations.

La machine CNC à 2 axes

Une machine CNC à 2 axes est une commande numérique par ordinateur machine qui possède deux axes de déplacement, généralement l'axe x et l'axe y. Elle peut être utilisée pour créer une variété de pièces et d'objets avec une précision précise. La machine à 2 axes peut couper et percer des pièces de machine. Elle peut également être utilisée pour graver divers matériaux, y compris le bois, le plastique et le métal. Ce type de tour CNC vous permet de créer de nombreuses pièces et produits différents, allant de simples ornements à des designs complexes qui donnent lieu à un art intéressant et complexe.

Les applications de l'usinage CNC à 2 axes

L'usinage CNC à 2 axes est largement utilisé dans de nombreuses industries, telles que l'industrie automobile (production de pièces pour moteurs, transmissions et autres composants), l'industrie aéronautique (moteurs d'avion, train d'atterrissage, etc.), le domaine médical (production de pièces pour dispositifs médicaux, tels que stimulateurs cardiaques, appareils auditifs et articulations artificielles), et la production d'électronique grand public (pièces pour téléviseurs, stereos, lecteurs DVD et appareils photo numériques).

Les avantages d'une machine CNC à 2 axes

Une machine CNC à 2 axes est une machine très utile à avoir dans son atelier. Elle offre de nombreux avantages, notamment :

1. Une précision et une exactitude améliorées dans la fabrication.

Une machine CNC à deux axes peut être utilisée pour produire des formes et des composants mécaniques plus complexes qu'un tour ou une fraise manuels traditionnels, ce qui en fait un outil plus polyvalent pour la fabrication.

2. Réduction du temps de fabrication de pièces complexes.

Ce type d'usinage CNC peut rapidement produire des pièces complexes qui seraient difficiles ou impossibles à créer avec des méthodes traditionnelles.

3. Une répétabilité accrue des pièces finies.

Les pièces usinées par CNC que nous obtenons avec ce type de machine sont plus cohérentes en termes de taille et de forme, ce qui peut être important pour des applications nécessitant des mesures précises.

4. Gamme accrue de matériaux pouvant être coupés.

Les machines à 2 axes peuvent découper des formes plus complexes et sont mieux adaptées pour des tâches telles que la gravure.

5. Retrait plus rapide des pièces de rebut.

Une machine-outil CNC à deux axes peut rapidement retirer les pièces de rebut d'une pièce de travail, ce qui peut accélérer le processus de fabrication.

Le coût d'une machine CNC à 2 axes

Le coût de possession et de gestion d'une machine CNC à deux axes varie en fonction du type, de la taille, des fonctionnalités et de l'emplacement où elle sera utilisée et stockée. Ces machines coûtent généralement plus cher que les fraiseuses manuelles, mais constituent un excellent investissement.

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Fraiseuses CNC à 3 axes

Les fraiseuses CNC à 3 axes fonctionnent sur le même principe que leurs homologues à 2 axes, mais incluent un mouvement linéaire supplémentaire pour l'utilisation avec d'autres outils tels que les graveurs laser, les polisseuses, et plus encore. Une fraiseuse à 3 axes se compose de deux axes de rotation indépendants et d'un axe linéaire. Un lien mécanique ou électrique relie les trois axes et permet à l'outil de coupe de tourner autour de chaque axe.

Une machine CNC à 3 axes se déplace selon trois axes :

• Axe Z : perpendiculaire à l'outil de coupe, il ajuste l'avance Z pour que ce dernier puisse couper le long de la face d'une pièce de travail.
• Axe X : parallèle à l'outil de coupe, il permet à la tête de fraisage de se déplacer le long de la longueur de la pièce ainsi qu'à travers la pièce.
• Axe Y : perpendiculaire à l'outil de coupe, permettant à la tête de fraisage de se déplacer d'une extrémité à l'autre d'une pièce de travail.

Les utilisations de l'usinage CNC à 3 axes

Tout comme la machine à 2 axes, la machine à 3 axes est utilisée dans divers secteurs, notamment l'aérospatiale, l'automobile, le médical et la fabrication. En utilisant ce type de technologie CNC, les fabricants de différents secteurs peuvent créer des formes et des composants complexes qui sont précis et durables.

Les avantages de l'utilisation d'une machine CNC à 3 axes

L'avantage principal d'une machine CNC à 3 axes est un meilleur contrôle du mouvement et un positionnement plus précis. Beaucoup peuvent couper et percer jusqu'à 10 cm de métal en une seule passe, ou réaliser des opérations d'usinage à des vitesses auparavant inimaginables. Parmi les autres avantages de l'usinage CNC à 3 axes figurent :

• Une machine CNC à 3 axes peut produire des formes plus complexes qu'une machine à 2 axes. Elle est également plus facile à configurer et à entretenir.
• Il est moins coûteux qu'une machine à 2 axes car les moteurs d'entraînement ne sont pas nécessaires. Avec la majorité des fabricants se concentrant sur des machines plus grandes, de nombreux utilisateurs ont constaté que les petits routeurs CNC à 3 axes sont souvent des options plus abordables. Même les unités haut de gamme ont tendance à être moins chères que des machines à 2 axes équivalentes.
• Il est plus compact et plus puissant qu'une machine CNC à 2 axes. Un routeur CNC à 3 axes peut prendre en charge des travaux plus importants qu'une machine à 2 axes ne peut simplement pas gérer.
• Il peut être utilisé avec des systèmes modernes de gravure laser et des fraiseuses CNC ainsi que des dispositifs de coupe normaux tels que scies, cutters, etc.

Une fraiseuse CNC à 3 axes est un outil puissant qui peut être utilisé pour une variété de projets. Lors du choix d'une fraiseuse, il est important de considérer la taille et la puissance de la machine, ainsi que les fonctionnalités qui sont importantes pour vous. La meilleure fraiseuse pour vos besoins dépendra de vos projets et exigences spécifiques.

Voici un guide complet sur la CNC à 3 axes : spécifications des machines et comparaisons

Usinage CNC 4 axes

Une machine CNC à 4 axes est une machine à commande numérique par ordinateur capable de déplacer ses outils dans quatre directions : haut et bas, gauche et droite, ainsi qu'avant et arrière, ce qui lui permet de créer des objets tridimensionnels en découpant des pièces d'un bloc de matériau.

Ces machines ont plus de puissance et une précision plus élevée que les machines à 2 axes et 3 axes. La précision accrue peut être attribuée aux mouvements du quatrième axe qui tourne autour de l'axe vertical, lui conférant une gamme de mouvement de 360 degrés.

Les applications d'une machine à 4 axes

Il existe une variété de projets pour lesquels l'usinage CNC à 4 axes est fortement recommandé. Un projet commun consiste à fabriquer des pièces ou composants personnalisés pour des machines. Cela peut impliquer la création de pièces de remplacement pour améliorer l'efficacité ou la performance, ou la fabrication de pièces nécessaires à la fabrication d'un appareil.

D'autres projets courants incluent la modélisation et l'impression 3D, la création de prototypes ou de modèles conceptuels, ainsi que la production de gravures personnalisées telles que des panneaux de hobby.

L'usinage aéronautique est également un domaine où l'usinage à 4 axes est couramment utilisé, en raison de la haute précision qu'il offre.

Choisir entre une machine CNC à 3 axes et une machine à 4 axes

Il y a plusieurs facteurs à considérer lors du choix entre l'usinage CNC à 4 axes et à 3 axes :

• Précision et exactitude des pièces : les machines à 4 axes sont généralement plus précises que celles à 3 axes. En raison de la facilité de stabiliser tous les trois axes sur une machine à 4 axes.
• La complexité de la pièce : les pièces complexes sont mieux adaptées à l'usinage CNC à 4 axes car il permet plus de mouvement et peut créer des formes plus élaborées.
• Taille de la pièce : les pièces de grande taille sont mieux adaptées à l'usinage à 4 axes car elles peuvent accueillir la taille de la pièce et produire un résultat plus précis.

• Durabilité : les machines à 3 axes sont mieux adaptées pour des travaux d'usinage légers et à haute vitesse. Cela est dû au fait qu'elles permettent une tête de coupe plus petite et moins de vibrations pouvant survenir lors de l'usinage.
• Outils : les machines à 3 axes sont une meilleure option pour des outils plus souples comme les bandes abrasives, les broches et les gabarits de perçage. Cela est dû au fait que ces types d'outils ont plus de flexibilité, ce qui peut rendre l'outil plus susceptible de fractures et de déformations.

Le choix entre l'usinage CNC à 4 axes et à 3 axes dépend des besoins spécifiques du projet. L'usinage à 4 axes peut gérer des pièces plus complexes avec une précision plus importante, tandis que l'usinage à 3 axes est mieux adapté pour des pièces plus simples, et il est moins coûteux et plus facile à opérer.

Ce que vous devez savoir sur la machine CNC à 4 axes

Usinage CNC 5 axes

L'usinage CNC à 5 axes est un type d'usinage qui utilise cinq axes pour créer un objet tridimensionnel. Les cinq axes sont X, Y, Z, A et B. L'axe ‘A’ est un axe spécial qui contrôle la quantité de matière enlevée. Cela peut être utilisé pour créer des formes et des designs complexes avec peu ou pas de jeu. Les machines à 3 axes ne peuvent que tourner et se déplacer le long de trois axes. Bien qu'elles soient excellentes pour couper des formes et des designs de haute qualité et de contrôle, elles ne peuvent pas créer des géométries complexes.

Types de machines CNC à 5 axes

Il existe différents types de machines à 5 axes qui varient en formes et paramètres principaux tels que le nombre et l'orientation des axes rotatifs. Chacune de ces variantes présente des avantages spécifiques et des usages courants.

Machines à 3+2 axes

Ce type de machine multiaxes peut réaliser la plupart des résultats que les machines à 5 axes classiques peuvent, ce qui en fait une excellente option pour les projets nécessitant précision et exactitude. Ce type de configuration peut être obtenu en attachant une table rotative inclinable à une machine verticale. La principale caractéristique des machines à 3+2 axes est que la pièce reste stationnaire et fixée tout au long du processus, le outil de coupe étant lui-même capable de se déplacer selon deux axes supplémentaires.

Machines à 4+1 axes

Il s'agit d'une configuration d'usinage à 5 axes utilisant des axes stationnaires. Dans cette méthode, un seul axe rotatif tenant le substrat est maintenu dans une orientation fixe. Cette configuration est une version simplifiée de l'usinage CNC à 5 axes classique, qui exploite les mouvements dynamiques de trois axes de translation et d’un axe rotatif. Cette méthode peut également être décrite comme un usinage indépendant de la surface, car l'angle de coupe n'est pas nécessairement déterminé par l'angle de la surface. La machine à 4+1 axes peut maintenir un angle constant, augmentant la stabilité de la pièce, et minimisant les variations de vitesse souvent caractéristiques de l'usinage dépendant de la surface. Cependant, cette méthode est limitée à un ensemble restreint de formes cylindriques.

Machines à 5 axes simultanés

C'est la forme classique de la machine CNC à 5 axes. Il s'agit d'un processus d'usinage dépendant de la surface, ce qui signifie que l'outil de coupe reste continuellement perpendiculaire au substrat, et permet le mouvement de l'outil de coupe selon les trois axes principaux, ainsi que la rotation de la pièce selon les trois axes rotatifs. Cette configuration permet à l'outil de coupe ou de fraisage d'enlever du matériau dans des zones difficiles d'accès avec d'autres configurations à 5 axes. Cette méthode est la plus efficace pour les pièces complexes.

Applications de l'usinage CNC à 5 axes

Le fraisage et l'usinage à 5 axes sont parfaits pour des industries comme l'énergie et l'aérospatiale. Cette dernière en particulier nécessite plusieurs composants aux formes complexes et aux mesures précises. Les broches et l'orientation hautement personnalisable d'une machine CNC à 5 axes peuvent cibler des zones spécifiques et gérer des conditions de coupe extrêmes ainsi que des designs finement ajustés.

Avec la croissance récente de la robotique et des machines industrielles automatisées, la méthode CNC à 5 axes rendra accessibles des projets auparavant difficiles et complexes.

Les avantages et inconvénients de la méthode à 5 axes

Le potentiel des machines à 5 axes s'élargit avec l'utilisation de plusieurs outils de coupe et les avancées technologiques. Néanmoins, il existe encore des défis pour ses applications industrielles.

Les bénéfices des machines à 5 axes :

• Une précision accrue facilitant la création de géométries complexes
• La configuration centralisée que proposent les machines multiaxes
• Une texture de surface nettement meilleure grâce à la courte longueur de l'outil de coupe des machines à 5 axes.
• Un temps de fabrication considérablement réduit pour les composants complexes

Malgré les avantages visibles, de nombreux défis accompagnent l'utilisation des machines CNC à 5 axes. Parmi ceux-ci :

• Le coût d'une machine à 5 axes est assez élevé : comme la plupart de ses applications utilisent des processus assistés par ordinateur, le logiciel nécessaire peut également augmenter les coûts.
• L'entretien des machines à 5 axes n'est pas seulement coûteux mais aussi exigeant en termes de compétences des opérateurs.
• Une augmentation des coûts de main-d'œuvre, ainsi que le risque d'erreur lors de l'utilisation d'une machine à 5 axes, nécessite une programmation complexe pour manipuler les plusieurs axes et l'outil de coupe.

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Routeurs d'usinage à 6 axes

L'axe supplémentaire sur une machine CNC à 6 axes peut créer des formes complexes et améliorer les capacités d'usinage. D'autres configurations peuvent avoir l'avantage principal des machines à 6 axes, mais la vitesse et la capacité à réduire considérablement les temps de production en font un choix évident. Plusieurs cas d'utilisation industrielle ont rapporté une réduction de 75 % du temps de production lors de l'utilisation d'une machine à 6 axes. Elles sont conçues pour atteindre une précision maximale et maintenir le même alignement, la prise en main et une utilisation sans couture. Cela est particulièrement vrai dans les opérations à volume élevé, où c'est le choix le plus optimal, et presque une norme, car elles peuvent produire des pièces plus grandes en moins de temps.

Applications et utilisations des machines CNC à 6 axes

Les machines à 6 axes offrent de nombreux avantages par rapport à d'autres types de machines, notamment en termes de précision, de vitesse et de réduction des temps de production. Cela en fait un choix optimal pour de nombreuses applications.

L'industrie aéronautique s'appuie sur des machines CNC à 6 axes en raison de la forte demande pour des pièces très complexes et coûteuses, généralement fabriquées à partir de matériaux très solides. Les ailes d'avion peuvent parfois atteindre jusqu'à 24 mètres (80 pieds) de taille, nécessitant l'utilisation de machines spécialisées à 6 axes. Les avions militaires contiennent également des composants nécessitant la précision des machines CNC à 6 axes.

Les machines CNC à 6 axes sont également utilisées par l'industrie automobile pour leur capacité à produire rapidement des composants de haute qualité.

Enfin, en raison du besoin de mouvements rapides et précis qui ne peuvent être réalisés qu'avec l'aide de machines CNC à 6 axes, la demande pour des pièces usinées sur mesure avec des spécifications complexes est élevée dans l'industrie médicale.

Avantages et limites de l'usinage CNC à 6 axes

Il est clair que les machines à 6 axes offrent une gamme plus large d'avantages par rapport aux autres modèles CNC. Les machines CNC à 6 axes peuvent créer rapidement et avec précision des formes complexes et des pièces hautement personnalisées qui ont fière allure. Il existe de nombreuses façons dont une machine CNC à 6 axes peut améliorer la qualité et la productivité. Dans certains cas, une machine à 6 axes est la seule solution pour réaliser le travail. D'autres projets, cependant, ne sont possibles ou rentables que dans un contexte industriel.

Cependant, les machines CNC à 6 axes présentent aussi certaines limitations. Elles sont souvent principalement utilisées pour des opérations à grande échelle ou en volume, en raison de leur coût élevé. Les avancées actuelles dans l'industrie et la technologie permettent d'améliorer encore les capacités des machines CNC à 6 axes, rendant cette technologie plus accessible et plus facile à utiliser. Cependant, pour l'instant, il s'agit encore d'un équipement coûteux, avec des capacités très élevées.

Les machines CNC à 6 axes restent une merveille de l'ingénierie moderne. Cet équipement peut porter l'usinage multiaxis à de nouveaux niveaux et a le potentiel de révolutionner la fabrication. Malgré leur coût élevé et la demande en opérateurs qualifiés, la fabrication de pièces complexes devient de plus en plus populaire, permettant de produire des pièces technologiques innovantes.

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Machines CNC à 7 axes

La machine CNC à 7 axes est une machine qui fonctionne sur plus de 7 axes (3 axes de translation pour le mouvement de l'outil de coupe, 3 axes rotatifs pour la fixation de la pièce, et un axe supplémentaire permettant la rotation du bras portant la tête de l'outil). Cette configuration s'inscrit dans un paradigme plus large de multiaxis sur lequel elle s'est construite. Les machines CNC à 7 axes peuvent effectuer rapidement et avec précision toutes les tâches de leurs configurations prédécesseurs et disposent de capacités améliorées supplémentaires.

Ce qui distingue la machine à 7 axes De ses autres prédécesseurs multiaxes

La précision et la justesse des machines CNC à 7 axes sont l'un de leurs principaux avantages. Bien que les machines CNC à 3 axes ou 5 axes soient parfaitement capables de produire de nombreuses formes complexes, les centres CNC à 7 axes peuvent les produire à un rythme plus élevé, ce qui les rend plus optimales pour des opérations à forte demande.

La fabrication CNC à 7 axes est l'une des grandes capacités de l'industrie moderne. Bien qu'il s'agisse d'un investissement coûteux, les résultats peuvent être excellents. La taille des pièces pouvant être traitées par un centre CNC à 7 axes peut varier, mais de nombreux centres sont capables de manipuler principalement des pièces de taille moyenne. Cependant, il existe également des centres spécialisés avec plus de capacités.

Applications de la fabrication CNC à 7 axes

La fabrication CNC à 7 axes est désormais largement utilisée dans divers secteurs avec une forte demande pour des pièces complexes et solides avec des tolérances strictes. Par exemple, dans l'industrie automobile, de nombreuses pièces et composants requis peuvent être produits à l'aide d'une machine CNC à 5 ou 6 axes, ce qui augmente les capacités et la précision. Les bras robotisés industriels avec des capacités à 7 axes peuvent aider à accélérer le processus de création de prototypes de voitures.

L'industrie aéronautique ne serait pas à son niveau actuel sans l'aide de la fabrication CNC à 7 axes. Les pièces pour avions nécessitent souvent beaucoup de précision et de complexité, c'est pourquoi les centres CNC à 7 axes sont si importants. Ils peuvent produire rapidement et efficacement des pièces grandes ou complexes, ce qui les rend essentiels pour la fabrication aéronautique. Même les plus grandes composantes, comme les ailes d'avion et les moteurs à réaction, peuvent être fabriquées avec une machine à 7 axes.

Avantages et limitations de la fabrication à 7 axes

Les centres CNC et les bras robotisés industriels sont tous deux très capables de produire efficacement des géométries très complexes. La vitesse et la compatibilité avec un outil de coupe ou d'autres paramètres de tête d'outil sont une autre caractéristique particulière de la fabrication CNC à 7 axes, ainsi que la configuration unique qu'elle offre. La plupart des centres de fabrication CNC avec des capacités à 7 axes sont adaptés pour effectuer plusieurs tâches comme le tournage et le fraisage, ce qui évite de déplacer l'objet ou d'interrompre le processus.

Comme pour la plupart des machines CNC multiaxes, la seule contrainte est le coût. La fabrication CNC à 7 axes diffère en ce qu'elle nécessite une structuration complète de la chaîne pour fonctionner correctement. Elle consiste principalement à réadapter les machines CNC pour fonctionner avec des capacités à 7 axes, ce qui peut souvent représenter un investissement coûteux. Il en va de même pour les bras robotisés industriels à 7 axes. Les coûts accrus de la CNC à 7 axes sont également liés au niveau de compétence requis pour faire fonctionner correctement un centre CNC à 7 axes.

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Le résumé

Connaître les différences entre chaque type de machine CNC à axes ainsi que la signification derrière le nombre d'axes qu'elle possède est la clé pour choisir le bon produit pour le bon projet ou application. L'article passe en revue tous les types de fabrication CNC à axes et explique les principales différences qui existent entre eux.