Qu'est-ce que l'usinage 5 axes?
Les machines-outils modernes peuvent avoir plusieurs axes, mais normalement seuls cinq à la fois sont utilisés pour couper une pièce.
Ce que l'on appelle usinage 5 axes simultanés implique une combinaison de trois axes linéaires et de deux axes rotatifs, se déplaçant simultanément pour interpoler des surfaces usinées complexes.
Tous les usinages 5 axes ne nécessitent pas une interpolation simultanée et certaines machines, telles que la gamme VARIAXIS j de Mazak, offrent une version connue sous le nom de '4+1' ou '3+2', qui permet une capacité multiaxes, mais qui n'est pas totalement simultanée.
C'est quand deux axes rotatifs se combinent pour incliner la pièce dans différentes positions et réaliser un fraisage à 3 axes. Le processus, également connu sous le nom d'usinage positionnel 5 axes, repose sur les quatrième et cinquième axes pour orienter l'outil dans une position fixe, plutôt que de le manipuler en continu pendant l'usinage.
Quels sont les secteurs les plus adaptés à l'usinage 5 axes ?
Le 5 axes permet l'usinage de pièces très complexes, c'est pourquoi il est particulièrement utilisé dans l'aéronautique, l'automobile, en particulier le sport automobile, les moules et matrices, et les applications médicales. Les pièces typiques sont les prothèses médicales ou les pièces structurelles d'avion, pour lesquelles de grandes machines comme le VHP 160XP de Mazak - idéal pour la découpe de l'aluminium à grande vitesse - ont été spécialement conçues.
Quels sont les principaux avantages de l'usinage 5 axes ?
L'usinage 5 axes simultanés présente de nombreux avantages pour les utilisateurs. Tout d'abord, il permet d'usiner des formes très complexes en une seule opération et en un seul programme CNC; ce qui augmente la productivité, tout en réduisant le temps de traitement et les temps de cycle. C'est ce que nous appelons l'usinage DONE-IN-ONE.
Deuxièmement, l'usinage 5 axes signifie moins de temps et d'argent consacrés à la préparation des outils et, par conséquent, plus de temps d'usinage. En fin de compte, les utilisateurs 5 axes bénéficient ainsi d'un retour sur investissement plus rapide et d'une meilleure rentabilité.
Enfin, l'usinage 5 axes permet d'obtenir une plus grande précision des pièces car la pièce ne se déplace pas sur plusieurs postes de travail pour être finie (généralement chaque changement d'outil peut potentiellement en réduire la précision). Par exemple, un bloc de vannes peut être usiné sur cinq côtés, ce qui réduit le temps de traitement global et améliore la précision de la pièce.
Quelle est la difficulté de passer d'un usinage 3 axes à l'usinage 5 axes ?
Passer de simples opérations de tournage ou de fraisage à l'usinage 5 axes peut s'avérer décourageant. Mais pour ceux qui veulent abandonner les processus traditionnels en passant à des opérations d'un niveau supérieur et potentiellement s'ouvrir à de nouveaux marchés, les avantages peuvent être énormes.
La conception des machines est particulièrement importante et les utilisateurs doivent clairement définir les capacités spécifiques dont ils ont besoin pour trouver le modèle le mieux adapté. Par exemple, la déformation de la pièce pendant la découpe peut être un problème avec l'usinage 5 axes; c'est ce qui a conduit Mazak à proposer des tables avec des supports en V pour les séries i et j du modèle VARIAXIS. De même, de nombreuses machines Mazak sont équipées d'un certain nombre de fonctions intelligentes, telles que le Intelligent Thermal Shield, qui assure la précision malgré les variations thermiques pendant l'usinage 5 axes.
La grande différence que les utilisateurs novices du 5 axes pourront noter est l'augmentation de la complexité du programme. Comme l'outil coupant se déplace simultanément dans plusieurs directions différentes, il y a vraiment une grande différence au niveau de la méthodologie des parcours d'outil. Par conséquent, l'intégration d'un 5 axes est plus complexe que le simple remplacement d'un tour 3 axes, mais avec le bon support, les gains de productivité seront plus que réels.
Quelle est la difficulté de programmation d'une machine 5 axes ?
La programmation en 5 axes signifie une montée en compétences pour la plupart des ateliers d'usinage, car elle nécessite de passer de l'interprétation de dessins 2D classiques à la numérisation de modèles en CAO/FAO exploitant différentes conceptions d'outils et des méthodes de coupe telles que des parcours d'outils trochoïdaux.
C'est pourquoi les capacités de la CN sont un élément essentiel pour réussir l'intégration d'une machine 5 axes. Par exemple, la "SmoothX" de Mazak - la CN dédiée aux 5 axes - réalise beaucoup de tâches à la place du programmeur, grâce à l'intégration d'un certain nombre de fonctions de programmation avancées.
La SmoothX inclut des fonctions telles que le '3D Assist' pour l'usinage de type 3+2. Il permet d'importer directement des modèles CAO 3D dans la CN et de les numériser dans un programme MAZATROL; ce qui réduit les temps de programmation et élimine les erreurs de saisie manuelle. De même, l'interface 'Quick EIA' comprend un affichage rapide des trajectoires d'outils importées de CAO/FAO et la fonction d'analyse VIEW SURF permet de déterminer les erreurs de programme qui pourraient provoquer des défauts de surface.
La SmoothX comprend également le "MAZACHECK", une fonction de calibration et de contrôle de l'état de la machine qui, associée à un capteur, aide à maintenir la précision d'une machine 5 axes, en mesurant et compensant automatiquement tout écart géométrique au centre de rotation de la machine.
Est-il facile d'automatiser un machine 5 axes ?
Bien que l'automatisation ne soit pas indispensable pour l'usinage en 5 axes, elle peut être une solution très efficace, en particulier pour les fabriquants qui produisent de nombreuses petites séries et qui souhaitent éviter les temps d'arrêt inutiles dus aux réglages répétés. Par exemple, le VARIAXIS i-300 AWC est un centre d'usinage 5 axes simultanés compact, équipé d'un Auto Work Changer : un magasin d'outils extensible de grande capacité, qui peut être piloté et programmé depuis la CNC SmoothX.
En bref, l'intégration d'une machine 5 axes dans un atelier d'usinage nécessitera une certaine prise en main et un support technique pour aider les opérateurs. Chez Mazak, nous avons acquis la réputation d'aider nos clients à faciliter ce qui peut, à première vue, sembler être un processus difficile. Cependant, pour les utilisateurs qui souhaitent améliorer leurs capacités et pénétrer de nouveaux marchés, passer à l'usinage 5 axes représentera sans aucun doute un changement radical dans les capacités de production.