Quel est le résultat de 3+2 Axis Usinage?
L'usinage 3+2 axes est un type de fraisage CNC Cette méthode d'usinage, également appelée usinage directionnel 5 axes ou usinage 5 axes de positionnement, repose sur le principe suivant : les trois axes linéaires (X, Y, Z) d'une machine-outil 5 axes permettent le déplacement, tandis que les deux axes de rotation (généralement A et B, ou A et C) fixent l'outil et la pièce à usiner selon un angle d'inclinaison. Une fois ces deux axes de rotation bloqués, la machine-outil effectue la coupe dans cette direction angulaire spécifique, à l'instar d'une machine-outil 3 axes haute performance.
L'usinage 3 + 2 axes ne signifie pas que les 5 axes se déplacent de manière continue et synchrone pendant la coupe. Il s'agit plutôt de déterminer et de fixer l'angle optimal, puis de procéder à l'usinage sur 3 axes. L'avantage de cette méthode est de pouvoir usiner plusieurs faces de la pièce en une seule opération de bridage, évitant ainsi les bridages répétés, améliorant l'efficacité et la précision. Elle est particulièrement adaptée à l'usinage de pièces complexes de type caisson ou de moules présentant des formes inclinées.
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Programmation et calcul d'angles
Les ingénieurs en logiciels de FAO programment des modèles 3D sur ordinateur. Le logiciel analyse la forme géométrique des pièces, détermine automatiquement ou manuellement les zones à usiner et calcule l'angle d'inclinaison idéal de l'outil pour chaque zone. Le choix de cet angle est primordial : il permet d'éviter les interférences entre l'outil et la pièce ou le dispositif de fixation, tout en garantissant un contact optimal entre l'outil et la pièce dans des conditions de coupe optimales.
Positionnement de l'axe de rotation
Le programme d'usinage est chargé dans la machine-outil à commande numérique. Celle-ci exécute d'abord la commande de mouvement de l'axe de rotation, en faisant pivoter avec précision l'outil (ou la table de travail, selon la structure de la machine-outil) jusqu'à l'angle défini par le programme.
Verrouillage et découpe
L'arbre rotatif s'arrête et reste dans cette position. À partir de ce moment, le système de commande le considère comme un nouveau système de coordonnées d'usinage « 3 axes ».
Usinage 3 axes
La machine-outil démarre et utilise uniquement les axes X, Y et Z pour effectuer des mouvements de coupe rapides et stables jusqu'à ce que toutes les tâches d'usinage à l'angle actuel soient terminées.
Processus de répétition
Une fois l'usinage 3 axes terminé, la machine-outil déplace l'axe de rotation jusqu'à l'angle prédéterminé suivant et le verrouille, amorçant ainsi un nouveau cycle d'usinage 3 axes. Ce cycle se poursuit jusqu'à ce que toutes les caractéristiques de la pièce aient été usinées.
Matériaux utilisés en usinage 3+2 axes
Métaux communs :
- Aluminium (6061, 7075, etc.)
- Acier Inoxydable
- Titane
- Laiton et cuivre
Aluminium
L'alliage d'aluminium est l'un des matériaux les plus courants dans l'usinage 3+2 axes, et est très apprécié pour son excellente usinabilité, sa haute résistance et sa légèreté.
L'usinage 3+ 2 axes utilise des outils de coupe plus courts pour la coupe à un angle incliné, ce qui permet d'éviter efficacement la déformation qui a tendance à se produire dans les alliages d'aluminium pendant l'usinage, d'obtenir une précision dimensionnelle extrêmement élevée et une qualité de surface lisse, et de réduire le besoin de finition ultérieure.
Acier Inoxydable
L'acier inoxydable est largement utilisé dans les industries médicale et agroalimentaire en raison de sa résistance à la corrosion et de ses excellentes propriétés mécaniques. L'usinage 3+2 axes est particulièrement adapté à la fabrication de corps de vannes, de corps de pompes et d'instruments chirurgicaux de structures complexes dans ces secteurs.
Titane
Les alliages de titane sont principalement utilisés dans les secteurs de l'aérospatiale et des implants médicaux. Ils présentent une résistance élevée, une légèreté et une bonne biocompatibilité, mais sont également des matériaux particulièrement difficiles à usiner.
L'usinage 3+2 axes améliore considérablement la rigidité du système de processus en utilisant des outils courts pour la coupe à des angles fixes, ce qui est crucial pour éviter les vibrations et l'usure des outils qui ont tendance à se produire lors de l'usinage des alliages de titane.
Les principaux avantages de l'usinage 3+2 axes
Précision supérieure
Le secret d’une plus grande précision dans l’usinage 3+2 axes réside dans la réalisation d’un usinage multiface en un seul serrage.
La technologie 3+2 axes positionne la pièce à l'angle requis grâce à un axe de rotation, puis la verrouille. En une seule opération de serrage, toutes les surfaces inclinées et les angles différents sont traités à l'aide de trois axes linéaires, éliminant ainsi les erreurs cumulatives dues à l'utilisation de plusieurs serrages et garantissant de ce fait la précision géométrique globale et la tolérance de positionnement de la pièce.
Temps de configuration et de cycle réduits
L'usinage 3 axes + 2 axes élimine les calculs complexes de mouvement d'axe et de décélération nécessaires au maintien de la verticalité de l'outil de coupe en usinage continu 5 axes. Le parcours de coupe est plus direct et efficace, réduisant considérablement le temps de production total, des matières premières aux produits finis.
Finition de surface améliorée
Lors de l'usinage de cavités profondes ou de parois latérales abruptes, les machines-outils à 3 axes doivent utiliser des outils à long porte-à-faux, ce qui peut facilement provoquer des vibrations et des flottements, laissant des marques de vibration sur la surface de la pièce.
L'usinage 3+ 2 axes permet à des outils courts et rigides d'atteindre ces zones en inclinant la pièce, supprimant ainsi efficacement les vibrations.
Accès aux zones difficiles d'accès
L'usinage 3+2 axes offre à l'outil de coupe une perspective optimale. En ajustant avec souplesse la position spatiale de la pièce, il crée un parcours dégagé pour l'outil, lui permettant d'atteindre facilement des zones auparavant difficiles d'accès.
Coût inférieur à celui d'un système complet à 5 axes
En termes de matériel, les machines-outils à 5 axes avec fonctions 3+2 axes sont généralement moins chères que les machines-outils à 5 axes continus hautes performances car elles ont des exigences légèrement inférieures en matière de réponse dynamique et de performances de synchronisation des axes rotatifs.
En matière d'outillage et de maintenance courante, les machines 3+2 axes privilégient les outils standard, et les coûts d'usure et d'entretien sont relativement moindres. Par conséquent, pour les applications ne nécessitant pas l'usinage de surfaces complexes de forme libre, l'usinage 3+2 axes offre un compromis idéal entre coût et performance.
Qu'est-ce que le Usinage 5 axes?
L'usinage CNC 5 axes est un procédé de fabrication à commande numérique qui utilise cinq axes de mouvement différents pour offrir une plus grande flexibilité et une précision accrue. Outre les axes linéaires classiques X, Y et Z, une machine CNC 5 axes fonctionne également avec deux axes de rotation supplémentaires, généralement appelés axes A et B.
Grâce à l'intégration de ces axes de rotation, l'outil de coupe peut attaquer la pièce à usiner selon une grande variété d'angles et d'orientations. Cette amplitude de mouvement étendue permet l'usinage précis de formes très complexes, notamment des cavités profondes, des contre-dépouilles, des surfaces profilées et des courbes complexes. La possibilité d'incliner et de faire pivoter l'outil réduit considérablement le besoin de réglages et de repositionnements multiples, améliorant ainsi l'efficacité d'usinage et la précision globale.
Usinage 3+2 axes et usinage continu 5 axes : principales différences
Usinage 3+2 axes
Lors de la découpe, l'axe de rotation reste immobile. Son rôle est de « positionner » l'axe puis d'effectuer une découpe efficace dans une direction fixe.
Usinage continu 5 axes
Tout au long du processus de découpe, les cinq axes (trois axes linéaires et deux axes de rotation) se déplacent simultanément, en continu et de manière coordonnée. Le but est le « formage dynamique », utilisé pour l’usinage de surfaces de forme libre extrêmement complexes, telles que les roues, les hélices, les pales de turbine, etc.
Usinage 3+2 axes vs Usinage complet à 5 axes
| Fonctionnalité | Usinage 3+2 axes | Usinage complet à 5 axes |
| Axes en service | X, Y, Z + deux axes de positionnement | X, Y, Z + deux axes de rotation simultanés |
| Type de mouvement | Linéaire avec rotation de position | mouvement totalement simultané |
| Prix | Moyenne | Haute |
| Temps de cycle | Modérée | Résultats des tests |
| Idéal pour | Parties de complexité modérée | Formes organiques très complexes |
L'axe 3+2 excelle dans l'usinage de pièces composées de plusieurs plans angulaires discrets, tandis que l'axe continu 5 se concentre sur les surfaces courbes complexes qui nécessitent que la direction de l'outil change constamment pendant le mouvement.
Conseils de design pour 3+2 Axis Usinage
Optimiser l'orientation des pièces
Lors de la conception, il est essentiel de déterminer comment réaliser un maximum de détails en minimisant les angles de positionnement des axes de rotation. L'idéal est de disposer autant de trous, de cavités et de profils que possible sur la pièce dans une même direction ou dans quelques directions seulement.
Assurer l'accès aux outils
Lorsqu'on incline la pièce à usiner, il est impératif de procéder à un contrôle minutieux des interférences. Il convient d'examiner non seulement la pointe de l'outil, mais aussi de vérifier que le porte-outil, le dispositif de serrage et même la tête de broche ne risquent pas d'entrer en collision avec d'autres parties de la pièce, du montage ou de la table de la machine-outil.
Lors de la conception de cavités profondes ou de formes concaves, il est nécessaire de s'assurer qu'à l'angle d'inclinaison prévu, la longueur de l'outil est suffisante pour atteindre en toute sécurité la surface inférieure usinée, et que le porte-outil ne rayera pas la paroi latérale.
Concevoir des fixations sécurisées
L'usinage 3+2 axes s'effectuant sous différents angles, voire avec la pièce inversée, le dispositif de fixation doit garantir un bridage fiable dans toutes les directions. Sa conception doit être aussi compacte et basse que possible afin d'éviter toute interférence avec les composants de la machine-outil lors de la rotation.
Conception pour l'usinage planaire
À chaque angle de positionnement, l'usinage 3+2 axes équivaut à un usinage 3 axes. Par conséquent, les formes idéales sont les formes planes, qui peuvent être traitées efficacement avec une stratégie 3 axes. Bien qu'il puisse usiner certaines surfaces peu profondes, les surfaces complexes tridimensionnelles de forme libre restent le point fort de l'usinage continu 5 axes.
Pourquoi choisir 3+2 Axis Usinage pour la production
Pour les entreprises qui ont besoin de flexibilité, de précision et d'efficacité sans investir dans des systèmes 5 axes complets, l'usinage 3+2 offre la solution idéale.
Voici quelques avantages concrets rapportés par les fabricants :
- Temps de cycle réduits de 40 à 60 % par rapport à l'usinage 3 axes traditionnel
- Précision améliorée sur les pièces à surfaces multiples
- Réduction des coûts d'installation grâce à la diminution du nombre de configurations nécessaires.
- Amélioration de la productivité pour la production en petits et moyens lots
- Utilisation accrue de la machine, grâce au repositionnement automatique des axes rotatifs.
Globalement, l'usinage 3+2 maximise les capacités des machines standard à 5 axes sans la complexité de la programmation en mouvement continu.
Domaines d'application de l'usinage 3+2 axes
Industrie aérospaciale
L'aérospatiale est l'un des domaines d'application les plus représentatifs de l'usinage 3+2 axes. Les composants structuraux d'aéronefs, tels que les nervures d'aile, les cadres et les supports, sont généralement usinés à partir d'une seule pièce brute en alliage d'aluminium ou de titane. Ils présentent des structures complexes, des parois fines et comportent un grand nombre de trous, de cavités et de bossages qui doivent être usinés sous différents angles. L'usinage 3+2 axes permet de réaliser la majeure partie de l'usinage des cinq faces d'une pièce en une seule opération de bridage.
Fabrication de moules
Qu'il s'agisse d'un moule d'injection, d'un moule de fonderie sous pression ou d'un moule d'emboutissage, leurs noyaux et leurs coulisseaux présentent généralement des géométries complexes, notamment des cavités profondes, des parois latérales abruptes et des canaux de refroidissement complexes. L'usinage 3 axes + 2 axes permet d'incliner facilement l'outil à l'angle optimal, de fraiser avec précision ces zones difficiles d'accès et de réaliser des alésages inclinés et des mécanismes de coulisseaux à angle précis.
Industrie des dispositifs médicaux
Le secteur médical exige une précision, un état de surface et un usinage extrêmement rigoureux des matériaux biocompatibles utilisés pour la fabrication de pièces. L'usinage 3+2 axes est particulièrement adapté à la fabrication de pièces telles que les prothèses articulaires, les instruments chirurgicaux et les plaques osseuses. Il permet d'éviter les risques de contamination et d'erreur liés au serrage secondaire, tout en garantissant une parfaite adéquation entre l'implant et l'os, condition essentielle au succès de l'intervention.
Énergie et industrie lourde
Dans le secteur de l'énergie, comme les pales des turbines à vapeur et des turbines à gaz, ces pièces sont généralement fabriquées à partir de matériaux difficiles à usiner, tels que des alliages haute température, et présentent des géométries complexes.
L'usinage 3+2 axes permet l'utilisation d'outils courts et rigides pour pénétrer dans la pièce à l'angle le plus approprié, ce qui est crucial pour maintenir la durée de vie de l'outil, contrôler la chaleur de coupe et assurer l'intégrité de la surface de la pièce.
Collaborer avec un partenaire expérimenté (3+2) Axis Fabricant d'usinage NOBLE
Chez NOBLE, nous sommes spécialisés dans les systèmes à 3+2 axes. Services d'usinage CNC Pour les prototypes comme pour les séries de production, nos centres d'usinage multiaxes de pointe nous permettent de fabriquer des composants de précision en aluminium, en acier inoxydable, en titane et en plastiques techniques, avec des tolérances serrées et des finitions de surface exceptionnelles.
Que vous ayez besoin d'un petit lot de pièces prototypes ou d'une production à grande échelle, notre équipe d'ingénieurs expérimentés vous propose :
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En nous choisissant comme partenaire de fabrication, vous bénéficierez de l'efficacité de l'usinage 3+2 axes et de la fiabilité d'un fournisseur d'usinage de précision de confiance.
FAQ sur Usinage 3+2 axes
Qu'est-ce que l'usinage 3+2 axes et comment fonctionne-t-il ?
L'usinage 3+2 axes, également appelé usinage positionnel 5 axes, est un procédé CNC où la pièce est inclinée et positionnée par rotation à l'aide de deux axes rotatifs avant l'usinage. Une fois la pièce fixée à l'angle souhaité, la machine effectue les opérations sur 3 axes. Ceci permet d'usiner des pièces complexes selon plusieurs orientations sans nécessiter de multiples réglages.
Quelle est la différence entre l'usinage 3+2 axes et l'usinage complet à 5 axes ?
En usinage 3+2 axes, les deux axes rotatifs positionnent la pièce mais restent fixes pendant la coupe. En usinage 5 axes, les cinq axes se déplacent simultanément pendant la coupe. L'usinage 3+2 offre la plupart des avantages de l'usinage 5 axes à moindre coût et avec une programmation simplifiée, ce qui le rend idéal pour de nombreuses pièces de précision.
Quels sont les principaux avantages de l'usinage CNC 3+2 axes ?
L'usinage 3+2 axes offre une excellente précision, un état de surface amélioré et une production plus rapide grâce à la réduction des temps de réglage. Il permet également l'usinage de pièces difficiles d'accès telles que les trous inclinés, les contre-dépouilles et les poches profondes, tout en garantissant une grande régularité et une précision élevée.
Quels secteurs industriels utilisent couramment l'usinage 3+2 axes ?
Cette technologie est largement utilisée dans les secteurs de l'aérospatiale, du médical, de l'automobile, de la fabrication de moules et de l'électronique. Elle est idéale pour la production de composants complexes tels que des supports, des carters de turbines, des implants médicaux et des moules de haute précision.
L'usinage 3+2 axes est-il plus rentable que l'usinage 5 axes ?
Oui. L'usinage 3+2 axes offre une grande partie de la flexibilité de l'usinage 5 axes, mais à moindres coûts d'équipement et de programmation. Il est particulièrement rentable pour les pièces nécessitant des formes angulaires, mais pas un contournage multiaxes continu.
