Les machines CNC (Contrôle Numérique par Ordinateur) sont utilisées pour couper ou façonner des pièces métalliques en utilisant une programmation de contrôle numérique par ordinateur. Elles sont également connues sous le nom d'outils de machine à commande numérique.
Une machine CNC à 4 axes possède quatre axes au lieu de trois. Cela lui permet d'effectuer des opérations complexes telles que le fraisage, le tournage, le perçage, etc. Ces machines sont capables d'effectuer plusieurs tâches simultanément.
Qu'est-ce que l'usinage CNC à 4 axes ? En quoi diffère-t-il de l'usinage CNC à 3 axes ? Quels sont les avantages et inconvénients de chacun ?
Lisez cet article pour en savoir plus sur l'usinage CNC à 4 axes.
La machine CNC à 4 axes
Également appelée fraiseuse CNC à 4 axes ou routeur CNC à 4 axes, c'est une machine à commande numérique par ordinateur qui peut déplacer ses outils dans quatre directions : vers le haut et vers le bas, à gauche et à droite, ainsi qu'en avant et en arrière. Cela lui permet de créer des objets en trois dimensions en enlevant de la matière d'un bloc de matériau. Cela peut également aider à développer des objets à quatre faces à partir de matériaux plats.
Le 4ème axe d'une machine à 4 axes est utilisé pour faire tourner la pièce autour de son axe vertical. Cela permet de réaliser des formes plus complexes. La machine tourne généralement autour d'un axe vertical au centre de la machine. Le 4ème axe d'une machine à quatre axes dispose généralement d'un contrôle de la vitesse, similaire au changeur d'outils d'une fraiseuse CNC.
Chaque axe de la machine est contrôlé par son propre contrôleur (comme un routeur) qui peut effectuer différentes opérations en fonction des instructions envoyées via un lien de communication. En plus de se déplacer, les axes peuvent également maintenir une pièce en position avec des systèmes de fixation rapides pendant que le bras robotisé effectue une opération.
Les fraiseuses à 4 axes ont généralement plus de puissance et une précision plus élevée que les machines à 2 ou 3 axes. La précision accrue peut être attribuée aux mouvements du quatrième axe qui tourne autour de l'axe vertical, lui conférant une plage de mouvement de 360 degrés.
Les dimensions d'une machine CNC à 4 axes sont généralement d'environ 1 à 1,2 mètre de large, 1,5 à 1,8 mètre de profondeur, et 2,1 à 2,4 mètres de haut. Elles sont beaucoup plus grandes que les machines à 3 axes, qui ont généralement une empreinte de seulement 2 à 2,5 mètres sur 1 à 1,2 mètre.
Types d'usinage CNC à 4 axes
Il existe de nombreux types d'usinage CNC à 4 axes, mais les deux plus populaires sont l'indexation et le continu.
Essentiellement, l'indexation consiste à maintenir votre pièce immobile pendant que l'outil tourne le long du quatrième axe. Le processus d'indexation permet d'atteindre des zones qui seraient autrement difficiles ou impossibles d'accès avec une configuration traditionnelle.
L'usinage continu signifie simplement qu'il n'y a pas d'interruption, ce qui permet de couper une pièce de matière à plusieurs reprises pendant que la machine fonctionne. L'appareil peut couper le matériau simultanément avec la rotation de l'axe A.
Il existe également des types hybrides d'usinage CNC à 4 axes qui combinent les avantages de l'usinage à 2 et 3 axes. Dans ces cas, les composants seront coupés sur un axe puis déplacés vers un second axe pour le fraisage ou le perçage.
Les avantages de l'utilisation d'une machine CNC à 4 axes
Une machine CNC à 4 axes est un excellent investissement pour les entreprises qui souhaitent améliorer leur processus de production. Une machine CNC à 4 axes peut gérer des formes et des designs plus complexes, ce qui peut accélérer le processus de fabrication. Voici les avantages qu'une machine à 4 axes offre :
1. Précision et exactitude accrues
Une machine CNC à 4 axes peut produire des résultats plus précis et exacts qu'une machine à 3 axes car elle peut se déplacer dans quatre directions (X, Y, Z et A). Cela permet un meilleur contrôle du processus de coupe et plus de flexibilité lors de l'usinage de formes complexes.
2. Moins de risque d'erreur humaine
Parce que tous les axes sont contrôlés par le même ordinateur, les opérateurs peuvent facilement et précisément effectuer des corrections sans interférer avec le travail des autres.
3. Concepts de conception innovants
Une machine à 4 axes peut produire des designs qui n'ont jamais été possibles avec une machine à 3 axes. Vous pouvez utiliser cet outil pour réaliser des modèles informatiques d'objets ou de structures. Vous pouvez également l'utiliser pour concevoir des formes complexes et leur donner vie sous forme de modèles physiques.
4. Elle est portable
Une machine CNC à 4 axes n'est pas limitée à un seul endroit. Vous pouvez l'emmener partout où vous en avez besoin. Une machine à 3 axes peut être limitée par la taille de l'atelier où elle se trouve.
Le coût d'une machine à 4 axes
Une machine CNC à 4 axes peut coûter de quelques milliers à plusieurs dizaines de milliers d'euros, en fonction de sa taille et de ses fonctionnalités. Le coût d'une machine à 3 axes est généralement inférieur à celui d'une CNC à 4 axes, mais peut aussi être beaucoup plus élevé selon la configuration de la machine.
Les types de projets les mieux adaptés à l'usinage CNC à 4 axes
Il existe une variété de projets qui conviennent le mieux à l'usinage CNC à 4 axes. 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. Cela peut également inclure la fabrication de pièces nécessaires à la fabrication d'un appareil. Parmi les autres projets courants, on trouve la modélisation et l'impression 3D, la création de prototypes ou de modèles conceptuels, et la production de sculptures personnalisées telles que des panneaux de hobby.
Une autre application de l'usinage CNC à 4 axes est la fabrication d'outils ou de matrices sur mesure. Cela peut impliquer la création d'un outil ou d'une matrice spécifique pour une application ou un processus de fabrication particulier. Par exemple, il peut être nécessaire de créer un outil ou une matrice excentrique pour finir précisément une surface, comme le fond d'une roue dentée. Dans cet exemple, un centre d'usinage CNC à 4 axes pourrait être programmé pour usiner un côté de la pièce, puis faire pivoter la pièce de 90 degrés et usiner l'autre côté en utilisant la même configuration.
L'aérospatiale est également un domaine où l'usinage CNC à 4 axes est utilisé. L'usinage typique dans l'aérospatiale implique le tournage, le fraisage, le perçage et d'autres processus. La haute précision de ce type d'usinage est particulièrement souhaitable pour la fabrication des nombreuses petites engrenages utilisés dans les avions et les engins spatiaux.
Choisir entre l'usinage CNC à 4 axes et à 3 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. Cela est dû au fait qu'il est plus facile 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 à 4 axes car il permet plus de mouvement et peut créer des formes plus complexes.
- Taille de la pièce : Les pièces de plus 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 conviennent mieux aux 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'outillage plus susceptible de fractures et de déformations.
Conclusion
La machine à 4 axes est un outil puissant qui peut être utilisé à diverses fins. Il est important de comprendre les capacités et les limites de cet appareil afin de l'utiliser efficacement. Avec les bonnes connaissances, la machine CNC à 4 axes peut être un atout précieux dans n'importe quel atelier.
Le choix entre l'usinage CNC à 4 axes et à 3 axes dépend de la complexité de la pièce à usiner et du niveau de précision souhaité. L'usinage à 4 axes peut gérer des pièces plus complexes avec une précision accrue, tandis que l'usinage à 3 axes est mieux adapté pour des pièces plus simples, plus abordables et plus faciles à apprendre. En fin de compte, la décision dépend des besoins spécifiques du projet.
