Centre CNC 4 axes

Types de Centres CNC 4 Axes

Une machine CNC avec un quatrième axe de rotation est une machine CNC à 4 axes. Il peut s’agir d’un ajout à une machine CNC 3 axes existante ou d’une machine CNC intégrée. Les **centres CNC 4 axes** avec un seul axe de rotation supplémentaire sont généralement plus avancés que les machines CNC 3 axes. Ils sont capables de créer des pièces complexes et d'offrir une meilleure précision et une meilleure efficacité que leurs homologues 3 axes. Cette efficacité est le résultat de la capacité des machines 4 axes à couper et à fraiser dans plusieurs directions. Les conceptions peuvent souvent être travaillées de plusieurs côtés sans avoir besoin d'arrêter et de repositionner manuellement la pièce. Une machine CNC à 4 axes peut, par exemple, graver un dé rapidement, en façonnant ses coins arrondis et en gravant les chiffres sur ses côtés en un seul processus rationalisé.

En plus de la configuration de base 3+1 (4 axes linéaires statiques et un axe cylindrique rotatif), les machines CNC à 4 axes sont disponibles dans les types suivants :

• Routeur CNC 4 axes : Un routeur CNC 4 axes a généralement un axe de rotation supplémentaire installé sur le dessus de la configuration standard 3 axes. Cela permet à une pièce montée sur la machine de tourner autour de l’axe horizontal. Les routeurs CNC 4 axes ont souvent également une grande zone de coupe, ce qui leur permet de gérer des projets plus importants, et ils sont généralement plus abordables. Par conséquent, ces routeurs sont très utiles pour les entreprises d’arts visuels qui créent des sculptures, des enseignes, des moulures, des gravures 3D et autres projets similaires qui ne nécessitent pas de travailler avec des matériaux très denses.
• Fraiseuse CNC 4 axes : Les fraiseuses CNC 4 axes utilisent le quatrième axe supplémentaire pour travailler sur une pièce de travail de pratiquement tous les côtés avec une excellente précision. Comme leurs homologues 3 axes, les fraiseuses CNC 4 axes existent en deux types : verticales et horizontales, selon l’orientation de la broche. Les fraiseuses CNC 4 axes verticales ont généralement 3 axes et un axe rotatif supplémentaire. L’axe rotatif est souvent monté sur la table de travail, de sorte que les pièces peuvent tourner le long de l’axe vertical de la machine. Les fraiseuses CNC 4 axes horizontales ont une configuration similaire, mais l’axe rotatif fait partie du lit de la machine. En général, les fraiseuses CNC 4 axes conviennent aux tâches d’usinage complexes, comme l’usinage de pièces avec des poches et des sphères. Elles conviennent au travail du bois et des bois durs, ainsi que d’autres matériaux comme l’aluminium, le plastique et l’acrylique.

Spécifications et Maintenance

Voici quelques spécifications de base pour un routeur CNC 4 axes.

• Taille de la machine : Une machine CNC de 8 pieds sur 4 pieds est la norme de l’industrie pour la conception de la plupart des armoires (qui maximisent l’utilisation du matériau avec des pièces longues en petites quantités) et le ramassage de feuilles entières de contreplaqué avec peu d’effort manuel. Une machine de 9 pieds sur 5 pieds réduira la quantité d’effort manuel nécessaire pour les pièces plus grandes, mais sera plus chère pour l’augmentation marginale de la zone de travail.
• Portiques : Les machines à portique simple sont moins chères que les machines à double portique, mais les machines à double portique offrent plus de soutien pour l’usinage de grandes pièces sans distorsion. Les machines à double portique sont plus adaptées au contreplaqué de meilleure qualité, qui nécessite plus de soutien d’usinage pour obtenir une surface lisse.
• Puissance : Une machine de 4,2 chevaux est moins chère, mais plus que suffisante pour l’usinage du contreplaqué. En effet, les bois durs sont mieux coupés par les scies que par les toupies. Une puissance supérieure permettra un débit plus élevé pour le bois dur, mais augmentera également considérablement le prix et nécessitera peut-être une alimentation triphasée.
• Logiciel de contrôle : Un routeur CNC à 4e axe doit être programmé différemment d’un 3, donc la machine la plus simple aura Unigraphs ou un logiciel similaire comme logiciel de contrôle. Lorsque vous recherchez une machine avec son logiciel, renseignez-vous toujours sur le support après-vente et sur la familiarité des techniciens avec le logiciel.
• Système d’exploitation : Windows est utile pour télécharger des fichiers et effectuer d’autres tâches simples, mais il est préférable d’apprendre le logiciel pour toutes les fonctionnalités de la machine que de le connaître uniquement pour télécharger des fichiers.
• Changeur d’outils : Lorsque de gros travaux de coupe sont nécessaires, il est essentiel de connaître le type de changeur d’outils dont dispose une machine et sa vitesse de changement. Un changeur d’outils automatique avec une vitesse de changement plus rapide maintiendra une meilleure production qu’un changeur d’outils manuel, qui demande beaucoup de main-d’œuvre.
• Programmation : En général, le code G ou un logiciel FAO est utilisé pour programmer la machine CNC. Avec le code G, l’utilisateur doit spécifier la trajectoire de l’outil, la pièce, la vitesse de coupe et la vitesse d’avance. Le logiciel FAO comprend généralement un post-processeur qui convertit la conception directement en code CNC.
• Matériau du cadre : Le matériau du cadre peut être des extrusions d’aluminium ou un tube d’acier calibré pour fournir à la machine une rigidité. Le matériau en aluminium fournira un cadre léger, mais adéquat, tandis que l’acier aura un cadre plus adapté pour la manipulation de pièces lourdes.

Pour la maintenance de routine, il convient de tenir un registre de la dernière fois que les rails ont été nettoyés, enduits ou lubrifiés, et de retirer la sciure ou autres débris. Une inspection régulière des outils de coupe et leur remplacement au besoin ou leur affûtage sont utiles. Les pièces électroniques doivent être inspectées périodiquement pour détecter les signes de surchauffe. Lors de toute inspection, la connexion à la terre doit être vérifiée, et toutes les fixations doivent être tirées et inspectées. Les trajectoires d’outils doivent être examinées pour voir s’il y a des points où la pièce pourrait être endommagée.

Scénarios de centres d’usinage CNC à 4 axes

Les centres d’usinage CNC à 4 axes s’appliquent à diverses industries. L’une des utilisations les plus courantes est la fabrication et le prototypage de pièces cylindriques ou complexes. Le 4e axe permet aux centres d’accueillir des pièces de travail de géométrie ronde. De plus, il peut usiner les deux côtés d’une pièce plate en une seule configuration, ce qui augmente l’efficacité.

Ces machines sont également couramment utilisées pour la gravure et le fraisage rapides de formes 3D. Elles sont des choix populaires pour les entreprises de signalétique qui souhaitent graver des lettres ou des logos. Les menuisiers les utilisent également pour créer de beaux reliefs sur des meubles, comme des armoires en bois, des tables, des portes et des miroirs.

En général, les centres CNC à 4 axes sont précieux pour les entreprises qui souhaitent augmenter leur production et prendre en charge des conceptions plus complexes sans sacrifier la qualité des pièces. Voici quelques industries où les machines sont fréquemment utilisées :

• Industrie automobile

  L’usinage CNC avec 4 axes peut fabriquer différents composants automobiles, tels que des supports, des clips et des boîtiers. Il peut également faire gagner du temps aux passionnés de voitures de sport qui doivent personnaliser manuellement des pièces spécifiques. Cela dit, les centres ne sont peut-être pas les machines idéales pour la production en série de pièces automobiles standard.

• Industrie aérospatiale

  Les entreprises aérospatiales doivent fabriquer des pièces complexes avec un niveau de précision et d’exactitude élevé. Il n’est donc pas surprenant qu’elles préfèrent les machines d’usinage CNC à 4 axes à leurs homologues à 3 axes. Le 4e axe permet à ces machines de créer des formes et des motifs complexes, y compris des aubes de turbine, des fuselages et des structures d’ailes.

• Industrie de la fabrication de meubles

  Les artisans peuvent atteindre des contours complexes et concevoir des composants avec des centres CNC à 4 axes. Les machines peuvent évider des meubles pour fournir des solutions esthétiques, mais légères. Elles permettent également aux entreprises de fabrication de meubles de créer des systèmes de jointure qui garantissent la stabilité et la sécurité des unités assemblées.

• Industrie de la signalétique

  Un routeur CNC à 4 axes grave et découpe des lettres, des formes décoratives et des matériaux de signalétique pour produire des enseignes d’entreprise. La machine fait le travail rapidement et avec précision. De plus, elle est conviviale et ne nécessite pas de compétences ou de connaissances avancées.

• Industrie de la fabrication de bijoux

  Le 4e axe d’un tour CNC est parfait pour les designers de bijoux qui souhaitent créer des pendentifs, des bracelets, des boucles d’oreilles et des bagues aux motifs élaborés. Grâce à cet axe, les designers peuvent également incruster des pièces de travail avec des pierres précieuses et personnaliser des bijoux pour répondre aux préférences des clients avec un niveau de précision et d’exactitude élevé.

Comment choisir des centres CNC 4 axes

Un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d’un centre d’usinage CNC à 4 axes pour les besoins spécifiques de l’industrie.

• Analyse des besoins :

  Avant toute chose, il faut déterminer les besoins de l’utilisateur. Selon la taille et la forme maximales du composant, la demande indique le type de machine requis. Elle comprend également un objectif de précision et de complexité des pièces à fabriquer. Les matériaux usinés doivent être pris en compte, y compris les pièces métalliques comme les feuilles d’acier trempé, les pièces non métalliques comme l’acrylique et les céramiques techniques, etc. La puissance maximale de la broche, les vitesses de coupe et d’avance sont des caractéristiques essentielles qui doivent correspondre aux besoins.

• Taille et axe :

  Lors du choix d’un centre d’usinage CNC à 4 axes, sa taille et son nombre d’axes sont des considérations essentielles. Les machines CNC sont disponibles dans différentes tailles, des modèles de table compacts aux grandes unités industrielles. L’espace de travail ou la zone de fabrication maximale du dispositif doit correspondre aux dimensions des composants nécessitant un usinage. De plus, bien que la plupart des machines CNC à 4 axes aient trois axes linéaires typiques, en plus de l’axe rotatif de la table ou de la fixation, leur nombre d’axes peut différer. Certains appareils ont des axes de rotation supplémentaires ou partagent une broche qui intègre la coupe et la rotation.

• Système de contrôle :

  La sélection de la machine CNC à 4 axes nécessite également une attention particulière à son système de contrôle. Les centres d’usinage CNC à 4 axes industriels utilisent principalement le bus du système de contrôle FANUC4. Cela permet de connecter un pilote de moteur FANUC supplémentaire. D’autres options comprennent le contrôleur SYNTEC de Taïwan et le contrôleur APEX de Corée. Tous ces systèmes sont un mélange de pilotes de moteurs servo AC et de systèmes de contrôle numériques qui fournissent un contrôle numérique précis.

• Extras :

  Il est possible d’envisager divers extras qui ont déjà été ajoutés au centre d’usinage CNC à 4 axes. Il s’agit notamment du dispositif de haute précision (boîte de réduction, table tournante, etc.), du logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO), des outils de débogage et plus encore, qui facilitent des tâches telles que la modélisation, la conception et l’usinage des pièces.

FAQ sur le centre CNC à 4 axes

Q1 : Quelle est la différence entre une machine CNC à 3 et 4 axes ?

A1 : La principale différence entre une machine CNC à 3 et 4 axes réside dans le nombre d’espaces de rotation que l’appareil offre. Une machine CNC à 3 axes permet de se déplacer dans trois directions linéaires : gauche/droite, avant/arrière et haut/bas. Elle comprend généralement une toupie ou un laser qui peut être déplacé dans ces trois directions pour couper ou graver des matériaux plats. En revanche, une machine CNC à 4 axes ajoute un axe de rotation supplémentaire, permettant généralement à la machine de graver ou de couper des objets cylindriques ainsi que des objets plats. Le quatrième axe, souvent appelé axe A, permet à la machine de faire tourner un objet autour d’un axe horizontal. Ce mouvement supplémentaire permet à l’appareil de gérer des conceptions et des coupes plus complexes qui sont impossibles avec une machine à trois axes.

Q2 : Avec quels matériaux une machine CNC à 4 axes ANSI peut-elle travailler ?

A2 : Une machine CNC à 4 axes peut travailler avec une variété de matériaux en fonction des spécifications de la machine. Néanmoins, les types de matériaux les plus courants sont le bois, le plastique, l’acrylique, la mousse, le métal, la pierre et la céramique, le verre et le composite d’aluminium, pour n’en citer que quelques-uns.

Q3 : Est-il difficile de faire fonctionner une machine CNC à 4 axes ?

A3 : Faire fonctionner une machine CNC à quatre axes n’est pas facile, mais on peut l’apprendre si l’on est prêt à s’entraîner. La difficulté peut être plus élevée pour les débutants qui n’ont aucune expérience avec les machines CNC en général. Néanmoins, les fabricants suggèrent de commencer par des projets simples avant de passer progressivement à des conceptions plus complexes, car cela facilitera le processus d’apprentissage. Il est également utile d’avoir des compétences en matière de logiciels, car la partie conception de l’usinage CNC se fait généralement numériquement. Lire le manuel, s’entraîner et éventuellement suivre des cours ou embaucher un tuteur pour en savoir plus sur la machine peut également aider.