Tout savoir sur l'usinage à 4 axes

À l'ère de l'automatisation en plein essor, l'usinage à 4 axes a ouvert la voie à une variété de processus de fabrication. Comprendre les subtilités de cette merveille d'automatisation est intéressant, complexe mais vital.

Qu'est-ce que l'usinage à 4 axes?

Souvent appelée usinage CNC à 4 axes, l'usinage à 4 axes est un processus d'usinage multi-axe qui utilise des machines CNC équipées d'axes rotatifs supplémentaires.

Le processus implique une machine CNC qui se déplace simultanément dans quatre axes différents. Il implique généralement X, Y et Z (trois axes linéaires) et un axe supplémentaire, l'axe A, qui est un axe rotatif autour de l'axe x. Cette caractéristique unique permet l'usinage de pièces complexes et le fraisage à des angles étranges qui ne sont pas possibles avec l'usinage à 3 axes.

CNC signifie Contrôle numérique de l'ordinateur.

Les axes x, y et z sont les trois directions mutuellement perpendiculaires.

L'axe A offre la possibilité de faire pivoter la pièce autour de l'axe des x.

Processus d'usinage CNC à 4 axes

Comprendre le processus de l'usinage CNC à 4 axes nécessite de se concentrer sur le mouvement et la fonctionnalité des machines CNC. Ces machines fonctionnent de manière transparente, en déplaçant l'outil de coupe le long des axes x, y et z tout en tournant la pièce le long de l'axe A. Cet axe supplémentaire permet à la machine de manipuler la pièce sous différents angles et aide à fabriquer avec précision les pièces complexes.

Étapes dans l'usinage CNC à 4 axes

Conception CAO: Le produit est d'abord conçu à l'aide du logiciel de conception assistée par ordinateur (CAD). Les concepteurs utilisent généralement un PC Windows pour terminer ce processus.

Chemin CAM: Une fois la conception terminée, le logiciel de fabrication assisté par ordinateur (CAM) crée le chemin d'outil que la machine CNC suivra.

Configuration: la pièce est montée sur la machine CNC et la machine est configurée avec les outils de coupe appropriés.

Usinage: la machine commence alors le processus d'usinage. Il se déplace dans les directions X, Y et Z tandis que la pièce montée tourne dans l'axe A, permettant un usinage continu à différents angles.

Finition: Une fois le processus d'usinage terminé, toutes les opérations de finition nécessaires sont effectuées, comme le nettoyage ou le débordement

Quels types de machines-outils CNC à 4 axes sont disponibles?

Il existe plusieurs types de machines CNC à 4 axes, chacune avec des fonctionnalités uniques et adaptée à différentes applications.

Fraiseuses

Ce sont probablement les machines CNC les plus couramment utilisées. Ils sont parfaits pour créer des pièces complexes avec des fonctionnalités telles que des découpes inclinées et des trous. L'axe A supplémentaire permet à l'outil de coupe d'approcher la pièce à un angle, permettant la capacité de mouiller les emplacements et les trous à n'importe quel angle souhaité.

Tour

Les tours CNC à 4 axes sont utilisés pour les opérations de virage. Les axes ajoutés permettent à l'outil de tour d'approcher la pièce à n'importe quel angle, permettant de créer des géométries complexes. Les tours peuvent fonctionner avec une large gamme de matériaux tels que les métaux, le bois et les plastiques, offrant un large éventail de possibilités de fabrication.

Routeurs

Principalement utilisés dans l'industrie du travail du bois, les routeurs CNC à 4 axes offrent une précision et la capacité de machine à machine à grande partie. Leur construction robuste et leur configuration simple en font un atout précieux pour toute ligne de production.

Applications de machines-outils CNC à 4 axes

Les machines CNC à 4 axes ont une large gamme d'applications en raison de leur capacité à fabriquer des pièces et des composants complexes. Voici quelques domaines où ces machines ont eu un impact significatif:

Industrie aérospatiale: les machines CNC à 4 axes sont largement utilisées dans l'industrie aérospatiale en raison de leur haute précision et de leur capacité à gérer les géométries complexes. Ils peuvent fabriquer des pièces complexes, telles que les composants de la turbine et les pièces de cellule, avec une haute précision et une vitesse.

Automobile: des composants du moteur aux pièces du corps, l'industrie automobile s'appuie fortement sur l'usinage CNC à 4 axes pour la production. La capacité de travailler sous des angles étranges et de produire efficacement des pièces complexes en fait un aliment de base dans cette industrie.

Industrie électronique: la fabrication de composants électroniques nécessite un degré élevé de précision. Les machines CNC à 4 axes peuvent y parvenir en créant des composants tels que les circuits imprimés et les boîtiers.

Industrie du pétrole et du gaz: L'industrie du pétrole et du gaz nécessite des pièces qui peuvent résister à des conditions extrêmes. Les machines CNC à 4 axes peuvent y parvenir en créant des composants durables de haute qualité.

Avantages de l'usinage CNC à 4 axes

L'usinage CNC à 4 axes offre une gamme d'avantages qui augmentent l'efficacité et fournissent des solutions rentables pour une variété d'industries manufacturières. Voici quelques-uns des avantages notables:

Fonctionnalité améliorée: l'axe A supplémentaire permet la création de parties plus complexes qui seraient difficiles à réaliser avec un axe à 3. Cela ouvre de nouvelles possibilités de conception et de fabrication.

Efficacité accrue: en permettant l'usinage continu sous différents angles sans avoir besoin d'ajuster manuellement la pièce, l'usinage CNC à 4 axes peut réduire considérablement le temps de production.

Précision plus élevée: les axes supplémentaires permettent un meilleur contrôle du processus d'usinage, entraînant une précision et une précision accrues.

Polyvylity: Des petites pièces électroniques aux grands composants aérospatiaux, les machines CNC à 4 axes peuvent gérer une large gamme de matériaux et de tailles de pièces, ce qui en fait des outils polyvalents dans toute configuration de fabrication.

Inconvénients de l'usinage CNC à 4 axes

Bien que les avantages de l'usinage CNC à 4 axes soient évidents, il est important de reconnaître certaines de ses limites.

Coûts de configuration élevés: l'achat et la mise en place d'une machine CNC à 4 axes peuvent être très chers, ce qui est un investissement majeur pour toute entreprise. Cependant, compte tenu de l'efficacité et de la fonctionnalité qu'il offre, cet investissement peut porter ses fruits à long terme.

Nécessite des opérateurs qualifiés : Bien que les machines CNC puissent automatiser la plupart des tâches, ils ont toujours besoin d'opérateurs qualifiés pour les installer, les programmer et les superviser. Cela ajoute au coût et à la complexité de l'opération.

Limité par la géométrie: Bien que l'axe A supplémentaire offre une plus grande flexibilité, les machines à 4 axes peuvent toujours avoir du mal à gérer certaines géométries et angles. Dans ce cas, une machine CNC à 5 axes peut être une option plus appropriée.

Conclusion

En conclusion, l'usinage CNC à 4 axes est un processus complexe qui offre une plus grande efficacité, polyvalence et précision que l'usinage à 3 axes. Bien qu'il ait certaines limites, les avantages l'emportent généralement sur ces derniers.

Cette technologie a révolutionné des industries allant de l'aérospatiale et de l'automobile à l'électronique et au pétrole et au gaz en créant des pièces complexes avec une haute précision et une vitesse. Alors que la technologie continue de progresser, les capacités de ces machines n'augmenteront qu'à augmenter, ce qui consacre davantage leur rôle intégral dans la fabrication moderne.