3 axes, 5 axes ou même plus ! Le nombres d'axes rend t-il les choses plus difficiles ?

Répondant aux besoins très évolutifs des différents secteurs de production, les techniques de fabrication d’objets ont beaucoup évolué au cours des dernières années. L’usinage, qui est l’une de ces principales techniques, permet d’obtenir des produits d’une grande précision grâce à un procédé de modélisation d’une matière brute par enlèvement de copeaux. Jadis réalisée suivant des parcours à 3 axes avec des machines-outils relativement rudimentaires, elle s’est beaucoup modernisée avec la généralisation progressive des machines d’usinage 5 axes à commande numérique et des logiciels.

Mais en quoi consistent ces deux techniques d’usinage? Et quels sont les principaux éléments qui différencient l’usinage 3 axes de sa variante sur 5 axes?

L'usinage 3 axes est bien connue des fabricants et des autres acteurs du secteur industriel, l’usinage 3 axes est l’une des techniques les plus employées dans la fabrication de pièces mécaniques, mais aussi, depuis plusieurs décennies, dans de nombreux autres domaines comme l’architecture, le design et l’art. Relativement simple dans son exécution, elle fait recours à des machines-outils classiques comme la fraiseuse qui permettent un travail de la matière sur 3 axes (X,Y et Z). Le travail peut alors devenir très laborieux pour les pièces complexes avec une finition souvent peu aboutie.

Avec l’expression des nouveaux besoins et le développement de nouvelles technologies de fabrication assistée par ordinateur (FAO), ont donc été développées de nouvelles technologies d’usinage avec 3+1 axes, 3+2 axes, puis 5 axes, en positionné et en continu.

Comme son nom l’indique, l’usinage 5 axes fait recours à un outil qui se déplace dans cinq différentes directions correspondant aux 3 axes linéaires X, Y et Z, auxquels s’ajoutent deux axes, A et B ou C, autour duquel tourne l’outil. Un tel parcours permet d’approcher la pièce dans toutes les directions et de la traiter sur cinq côtés, en une seule opération.

Contrairement à l’usinage 3 axes, cette technique est parfaitement adaptée aux pièces profondes et aux matériaux durs pour lesquels elle garantit un niveau de précision élevé grâce à l’utilisation d’outils d’usinage plus courts. La vitesse d’usinage est également plus grande, tandis que les vibrations d’outils sont réduites.

Par ailleurs, alors que l’usinage 3 axes autorise des opérations plus simples pour les dispositifs, l’usinage 5 axes nécessite de plus longs préparatifs mais moins de manipulation de la matière.

Les commandes numériques, l’avantage de l’usinage 5 axes

Les dernières années ont vu le développement de nombreux matériels et logiciels qui permettent de prendre le contrôle total des machines-outils utilisées pour l’usinage 5 axes. Basées sur l’informatique, ces commandes numériques rendent possible le traitement efficace d’une multitude de matières et de surfaces courbes avec une grande précision. Ce mode de fabrication assistée par ordinateur (FAO) permet également une programmation et une automatisation partielle ou totale de la procédure. En plus de la grande qualité et de la précision des produits, cette technologie présente également de nombreux avantages : une plus grande vitesse d’usinage, de meilleurs rendements, des pièces de très grandes dimensions, etc.

5 axes continue ou positionné, quezaco ?

Usinage continue des 5 axes versus usinage 3+2.

En usinage simultané/continue des 5 axes, les trois axes linéaires de l'outil de la machine (X, Y et Z) et deux axes rotatifs (A et C ou B) travaillent simultanément en continue pour effectuer un usinage complexe sur la pièce. Pour faire simple, l'outil reste orienté avec son axe le plus à l'équerre par rapport à la surface usinée.

Avec le 3+2, la machine exécute un programme de fraisage 3 axes avec l'outil d'usinage verrouillé en position inclinée, utilisant ses deux axes rotatifs. Le processus, également connu sous le nom d'usinage 5 axes positionné, repose sur les quatrième et cinquième axes pour orienter l'outil d'usinage dans une position fixe, plutôt que de le manipuler en continu pendant le processus d'usinage.

Crédit publication Kévin Joly