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Le guide de l’ingénieur en mécanique sur l’usinage 5 axes

Le guide de l’ingénieur en mécanique sur l’usinage 5 axes

Ce qui a commencé comme une technique d'usinage haut de gamme axée sur l'usinage de formes complexes est maintenant passé à une technologie presque standard pour optimiser l'industrie du fraisage CNC. L'usinage cinq axes a pratiquement réinventé notre façon de penser le fraisage des pièces.

L'usinage avec des fraises à 5 axes permet aux utilisateurs de réduire les coûts de temps d'usinage, d'obtenir une plus grande précision sur des pièces complexes et d'améliorer le processus de production global. Cela peut même changer la façon dont les pièces sont conçues. De nombreux ingénieurs en mécanique ont modifié leurs critères de conception autour de ce nouvel outil, tandis que ceux qui ne l'ont pas été peuvent encore être bloqués dans le passé.

Usinage 5 axes et fabrication moderne

Le plus grand changement apporté à l'industrie de la CNC et de l'usinage dans l'histoire récente a été l'informatisation et la commande numérique. Ces capacités ont permis la transformation du travail des machinistes et la manière dont les ingénieurs conçoivent la fabricabilité. L'usinage commandé par ordinateur apportait une plus grande capacité et une plus grande précision, mais suite à cette innovation, les limites de l'usinage étaient plus mécaniques.

Le besoin d'une plus grande précision mécanique et la capacité de fraiser des formes plus complexes ont donné naissance à la machine 5 axes, et c'est cette quête d'une capacité améliorée qui a conduit à son essor. Comme vous le réalisez probablement, l'usinage 5 axes n'était à l'origine utilisé que pour des pièces coûteuses et à haute tolérance, mais tout cela a changé.

En raison de la réduction du besoin de changer les montages, d'une plus grande précision, de l'utilisation de la CAO pour créer des pièces précises et fluides et de la réduction du prix, l'usinage 5 axes devient lentement la norme pour toute la fabrication de fraisage. Dans certains cas, l'usinage 5 axes est encore moins cher que l'utilisation d'une machine 3 axes traditionnelle.

En termes de fonctionnement, les machines à 5 axes gagnent deux axes de rotation par rapport aux machines traditionnelles à 3 axes. Cela permet moins de changements de fixation pendant l'usinage et une plus grande précision dans les pièces complexes. Il permet également aux machines à commande numérique de créer des conceptions fluides et génératives créées à l'aide d'outils de CAO modernes. En raison du gain de temps dû à moins de changements de fixations et à une approche plus «pratique» pour le machiniste, il est également souvent moins cher pour les ateliers d'utiliser la production 5 axes.

Le monde de la fabrication évolue pour s'adapter à la nécessité de produire une conception informatisée innovante.

Ces changements ont conduit au développement à la fois de l'impression 3D et des machines 5 axes. Les ingénieurs mécaniciens ne s'occupent souvent que des conceptions et peuvent rarement passer directement à l'usinage et à la fabrication. Les imprimantes 3D ont amené la fabrication de prototypes sur le bureau des ingénieurs, mais les machines à 5 axes semblent ne profiter qu'aux machinistes, non? C'est un peu vrai, sauf pour un aspect majeur -conception pour la fabricabilité.

Repenser la conception du flux de travail de fabrication

Les flux de travail et la façon dont les pièces sont conçues sont entièrement ancrés dans la compréhension de la façon dont une pièce va être fabriquée, ou du moins elle devrait être fabriquée. Bien que cette méthodologie soit bonne, l'état d'esprit de l'ingénierie peut souvent être à la traîne des améliorations dans l'industrie manufacturière. Il est difficile d’adapter les idées enracinées sur la conception mécanique, après tout.

Cependant, les ingénieurs doivent maintenant se rendre compte qu'avec l'adoption généralisée des machines à 5 axes, la façon dont nous envisageons la fabricabilité doit changer. Selon une enquête du Modern Machine Shop, menée fin 2015, 38% des meilleurs ateliers d'usinage utilisaient déjà des machines 5 axes, et presque tous les ateliers avaient au moins des capacités 4 axes. Les meilleurs propriétaires d'atelier ont également reconnu que même des pièces simples pourraient être mieux fabriquées sur des machines à 5 axes, selon le Machiniste américain.

Des études sur les tendances de croissance récentes dans l'industrie manufacturière ont prouvé l'essor significatif de l'usinage 5 axes ces dernières années. Avec le recul, beaucoup se sont demandé pourquoi passer des machines manuelles aux machines CNC était une bonne idée, et ont ensuite été laissés dans la poussière. Les ingénieurs doivent reconnaître que le 5 axes devient une norme de l'industrie et ajuster leurs considérations de conception en conséquence.

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Cela dit, le 5 axes n’est pas la panacée pour la fabrication moderne dans son état actuel. C'est simplement un catalyseur qui stimule la capacité à innover davantage. L'objectif de repenser les méthodologies DFM est de permettre aux ingénieurs d'innover davantage dans le processus de conception et de ne pas être retenus par des idées passées qui ne sont plus pertinentes pour l'industrie.

Après avoir repensé le flux de travail d'usinage et compris que l'usinage 5 axes est une technique de production réalisable pour produire même des pièces simples, nous pouvons commencer à tirer parti des améliorations apportées par cette technique, qui sont nombreuses.

La preuve est dans l'axe

L'axe de rotation supplémentaire apporté à l'usinage 5 axes apporte des avantages bien au-delà de l'augmentation des tolérances des pièces. 5-Axis.org a récemment réalisé une analyse commerciale concernant l'usinage d'une pièce 3 axes standard contre la même pièce sur une machine 5 axes. Sur une machine 3 axes standard, la pièce a nécessité 5 heures et 30 minutes de temps de réglage et près de 20 minutes de temps d'usinage.

En déplaçant l'opération sur une machine 5 axes, les machinistes ont pu créer la même pièce avec seulement 1 heure et demie de configuration et 13,5 minutes d'usinage. Avec une norme Taux de 80 $ / heure pour un atelier d'usinage, cela sauve l'ingénieur ou l'entreprise320 $ par pièce. Extrapolant à la suite de la production de 100 pièces une semaine, c'est $32,000 d'économies chaque semaine, simplement en utilisant une machine 5 axes. De nombreux magasins le reconnaissent et font le changement, même si les machines sont légèrement plus chères.

La preuve est vraiment dans l'axe supplémentaire. La flexibilité supplémentaire apportée par le fait de ne pas avoir à construire autant de luminaires personnalisés ou à apporter des modifications au milieu d'une opération apporte des avantages à chaque personne dans le cycle de production.

Au-delà du coût, l'usinage 5 axes permet également aux ingénieurs de concevoir des pièces plus complexes. La CAO moderne permet la création de pièces complexes et fluides qui peuvent être parfaites pour des applications particulières, mais qui sont difficiles à créer en réalité. L'impression 3D promet de nous emmener dans cette direction à terme, mais pour le moment, elle reste peu utile pour la production de pièces à grande échelle.

En revanche, l'usinage 5 axes est une approche plus pratique et immédiate pour gérer la fabricabilité de conceptions complexes. En étant en mesure de réaliser des conceptions complexes, les ingénieurs peuvent créer un produit plus performant, peut-être même avec moins de composants. Il s'agit d'une technologie de fabrication disponible actuellement et qui ne fera que croître lors d'une utilisation future.

Grâce à l'usinage 5 axes, les ingénieurs peuvent concevoir et créer des formes avec une complexité de pièces plus grande que jamais auparavant, à des vitesses plus élevées et à des coûts inférieurs.

Aller de l'avant avec le design

L'innovation est au cœur de l'ingénierie et au cœur de l'avenir de la fabrication des choses. Les conceptions futuristes dans le domaine de l'ingénierie commencent à paraître réalistes. Les capacités de fabrication progressent rapidement et les coûts de production sont réduits. Même sans comprendre que l'utilisation du 5 axes ne fera qu'augmenter dans l'utilisation de la fabrication, les ingénieurs devront repenser la façon dont nous concevons aujourd'hui, en gardant ce nouvel outil à l'esprit.

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Cela a peut-être été rapide, ou peut-être que certains ingénieurs l'ont vu venir, mais il est maintenant temps d'adopter l'usinage 5 axes dans la conception technique pour la méthodologie de fabrication. L’innovation n’attend pas.


Voir la vidéo: Usinage 5 axes (Octobre 2021).