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Usinage CNC : les différences entre les machines 3 et 5 axes

par
Bruno
Temps de lecture 3 min.

L'usinage CNC (Computer Numerical Control) est une technique d'usinage à commande numérique. Les deux techniques principales sont le fraisage CNC et le tournage CNC. Il s'agit d'une méthode soustractive : on travaille à partir d'un bloc de matériau solide initial, auquel on va progressivement retirer de la matière sous forme de copeaux jusqu'à obtenir la pièce finale. Un programme écrit en amont définit les déplacements relatifs de l'outil (généralement une fraiseuse-aléseuse) par rapport au bloc de matière. L'usinage CNC est adapté à différents types de matériaux : des métaux, des plastiques, mais aussi des composites, du bois ou encore des mousses. Le processus de fabrication peut se décomposer en trois étapes :

  • La pièce à fabriquer est conçue et modélisée à l'aide d'un logiciel de CAO (Conception Assistée par Ordinateur, aussi appelée CAD pour Computer-Aided Design en anglais).

  • À partir de la modélisation précédemment réalisée, un logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur, aussi appelée CAM pour Computer-Aided Manufacturing en anglais) calcule le parcours que doit effectuer l'outil pour fabriquer la pièce.

  • La machine CNC réalise les opérations d'usinage à partir du programme généré par le logiciel de FAO.

    • Usinage 3 axes : une technologie simple et efficace

    L'usinage à 3 axes est la méthode la plus ancienne et la plus utilisée à l'heure actuelle dans le secteur industriel. L'outil se déplace par rapport au bloc de matière selon les trois axes linéaires X, Y et Z. Ils correspondent à des déplacements gauche-droite, avant-arrière et haut-bas. C'est une méthode qui permet de réaliser des pièces mécaniques à la géométrie simple de façon très précise et à un coût relativement bas. Cependant, comme l'on travaille avec trois axes seulement, certains endroits de la pièce à usiner peuvent être impossibles à atteindre. C'est pourquoi il est difficile de réaliser des pièces complexes, profondes ou avec des cavités étroites. De plus, il peut être nécessaire dans certains cas de repositionner manuellement la pièce au cours du processus, ce qui diminue grandement la précision finale.

    Usinage 5 axes : une technologie avancée adaptée aux pièces complexes

    Lorsque l'on souhaite usiner précisément des pièces à la géométrie complexe, l'usinage 3-axes est insuffisant. On a alors recours à l'usinage 5 axes, une technologie plus avancée et plus récente. L'outil se déplace toujours selon les trois axes linéaires X, Y et Z, mais on ajoute en plus deux axes de rotation A et B. On distingue l'usinage 3+2-axes, dans lequel les deux axes de rotation servent à orienter l'outil puis à le verrouiller dans une position fixe, et l'usinage 5-axes, dans lequel les cinq axes peuvent être utilisés simultanément. Le principal avantage de l'usinage 5-axes est la possibilité de travailler une pièce sur cinq côtés à la fois, ce qui permet de réaliser des pièces aux surfaces complexes ou avec des cavités étroites et profondes. De plus, comme le repositionnement manuel de la pièce au cours de l'usinage est inutile, la précision finale est fortement améliorée. Cependant, comme le processus est plus complexe, il demande une préparation plus longue en amont. Heureusement, grâce aux progrès des logiciels de FAO, il est aujourd'hui possible d'automatiser partiellement voire totalement ces préparatifs. Il est aussi à noter que l'usinage 5-axes est plus cher que l'usinage 3-axes.