3-l'usinage sur axe déplace un outil de coupe le long de X, Oui, et axes linéaires Z. C'est l'une des configurations de fraisage CNC les plus utilisées., et ça convient aux pièces prismatiques, les poches, machines à sous, trous, et surfaces 3D accessibles. Ce guide explique comment cela fonctionne, ses avantages, et quand 4 axes ou 5 axes conviennent mieux.
Qu'est-ce que l'usinage 3 axes?
3-L'usinage des axes est un fraisage CNC qui contrôle trois axes linéaires: X, Oui, et Z.
L'outil ou la table se déplace le long de ces axes tandis que l'orientation de la broche reste fixe. Les centres d'usinage verticaux sont le type le plus courant. Les machines horizontales utilisent les trois mêmes axes avec une broche horizontale.
Parce que l'axe de l'outil reste fixe, chaque configuration peut usiner des fonctionnalités accessibles depuis cette direction d'outil. Les fonctionnalités sur d'autres orientations peuvent nécessiter un repositionnement, luminaires supplémentaires, ou plusieurs configurations.
Comment fonctionne l'usinage 3 axes?
Le contrôleur suit un programme CNC qui déplace l'outil le long d'un parcours d'outil.
- Le modèle CAO et le dessin définissent la géométrie et les tolérances.
- Le programmeur sélectionne les couteaux appropriés, et le logiciel CAM génère des parcours d'outils basés sur la géométrie, stratégie d'usinage, et paramètres de coupe.
- Le post-processeur génère un code G spécifique à la machine.
- Le serrage localise la pièce dans la machine.
- L'outil coupe selon X, Oui, et Z au chemin programmé.
- L'inspection vérifie les dimensions critiques.
Alimentation, vitesse, engagement de l'outil, et la rigidité du serrage décide du résultat. Consultez notre guide pour qu'est-ce que le fraisage CNC pour le processus plus large.
Configurations de machines courantes pour l'usinage 3 axes
Plusieurs styles de machines fonctionnent avec trois axes linéaires.
Ces catégories de machines peuvent également être disponibles avec des axes rotatifs supplémentaires. Le tableau décrit les configurations fonctionnant dans trois axes d'usinage linéaires.
| Type de machine | Broche | Utilisation typique |
| Centre d'usinage vertical | Verticale | Fraisage général, moules, supports |
| Centre d'usinage horizontal | Horizontal | Usinage de production, pièces de type boîte, évacuation de la puce |
| Moulin à lit | Verticale | Pièces volumineuses et lourdes |
| Broyeur à portique | Verticale | Très grandes assiettes et cadres |
| Centre de perçage et taraudage | Verticale | Trous et filetages à grande vitesse |
| Routeur CNC | Verticale | Feuille, panneaux, et des matériaux plus doux |
Comparez les styles dans fraiseuses verticales ou horizontales et 12 types de machines CNC.
Composants clés
Chaque composant affecte la précision, répétabilité, et la vie de l'outil.
- Broche: maintient et fait tourner l'outil à la vitesse requise.
- Axes linéaires et guidages: positionner l'outil ou la table.
- Vis à billes et servos: convertir les commandes du contrôleur en mouvement.
- Contrôleur: lit le programme et gère le mouvement, compensations, et modifications d'outils.
- Système de rétroaction ou encodeurs: fournir un retour de position sur les machines en boucle fermée.
- Changeur d'outils automatique: échange les couteaux entre les opérations.
- Système de refroidissement: contrôle la chaleur et élimine les copeaux.
- Collaboration: apparaître, mandrins, pinces, et luminaires personnalisés.
Rigidité des machines, faux-rond de la broche, et la stabilité thermique limitent la précision pratique de toute machine à 3 axes.
2.5D contre usinage 3D
2.5L'usinage D usine principalement les caractéristiques à des niveaux Z discrets, tandis que l'usinage 3D utilise le X coordonné, Oui, et mouvement Z pour suivre les surfaces profilées.
En travail 2.5D, la géométrie de coupe est définie par un mouvement XY à chaque profondeur. Les caractéristiques typiques incluent des poches, machines à sous, trous, les patrons, et contours plans.
3L'usinage de surface D utilise généralement des fraises à nez sphérique ou à rayon d'angle, avec géométrie de coupe et pas sélectionnés en fonction de la forme de la surface et des exigences de finition. L'enjambement contrôle la hauteur visible des pétoncles, donc une finition plus fine coûte plus de temps de cycle.
3-Axe contre 4 axes contre 5 axes
Plus d'axes ajoutent de l'accès et peuvent réduire les configurations, mais ils ajoutent également du coût et de la complexité.
| Facteur | 3-Axe | 4-Axe | 5-Axe |
| Haches | X, Oui, Z | Ajoute un axe rotatif | Ajoute deux axes rotatifs |
| Accéder | Fonctionnalités accessibles à partir d'une orientation d'outil fixe | Caractéristiques autour d'un axe de rotation | Orientations multiples et contours complexes |
| Configurations | Plus pour les pièces multifaces | Souvent moins | Souvent moins |
| Programmation | Le plus simple | Modéré | Le plus complexe |
| Coût typique de la machine et de la programmation | Inférieur | Modéré | Plus haut |
| Mieux pour | Pièces prismatiques et 2.5D | Arbres et caractéristiques enveloppées | Contours complexes et relations multifaces |
Voir 4-usinage CNC d'axes et qu'est-ce que l'usinage 5 axes pour les alternatives.
Qu'est-ce que l'usinage 3+2 axes?
3+2 l'usinage est un usinage positionnel à cinq axes. Deux axes rotatifs positionnent la pièce ou l'outil à un angle fixe, puis la machine coupe selon trois axes linéaires.
Il peut réduire les configurations sur les pièces multifaces sans nécessiter de mouvement simultané et continu sur 5 axes.. Les axes rotatifs sont réglés une fois, la découpe se déroule alors comme une opération à 3 axes. Cela fait 3+2 une étape intermédiaire pratique entre le travail à 3 axes et le travail à 5 axes entièrement simultané.
Avantages de l'usinage 3 axes
3-l'usinage des axes est rentable, largement disponible, et fiable pour les pièces prismatiques.
- Coût de machine et de programmation souvent inférieur à celui de l'usinage multi-axes pour des pièces adaptées.
- Programmation et configuration simples pour les fonctionnalités 2.5D.
- Cinématique machine simple et courte, un outillage rigide peut prendre en charge un enlèvement de matière efficace.
- Bon contrôle dimensionnel, platitude, et la répétabilité sont réalisables sur des fonctionnalités appropriées avec des machines appropriées, outillage, porte-pièce, et contrôle des processus.
- Large choix de fraises, y compris les fraises en bout et les fraises de forme.
- Maintien facile avec des étaux, pinces, et les assiettes.
- La large disponibilité des machines peut rendre l'usinage 3 axes pratique pour les prototypes et la production.
Pour les géométries ne bénéficiant pas d'un accès par axe rotatif, 3-L'usinage des axes peut fournir la précision requise avec une programmation et une complexité de machine moindres.
Limites de l'usinage 3 axes
L'orientation fixe de la broche limite ce qu'une configuration peut atteindre.
- Les contre-dépouilles inaccessibles depuis la direction fixe de l'outil peuvent nécessiter des outils de contre-dépouille spéciaux., configurations supplémentaires, ou usinage multi-axe.
- Les pièces multifaces nécessitent des configurations supplémentaires, ce qui ajoute du coût et une erreur de configuration.
- La précision des configurations croisées dépend des données, luminaires, et qualité de serrage.
- Les cavités profondes nécessitent des outils longs, qui détournent et bavardent.
- Les surfaces courbes complexes nécessitent de nombreux passages avec de petits pas.
- Les faces inclinées peuvent nécessiter des montages spéciaux ou une machine différente.
Ces limites concernent le nombre d'accès et de configuration, pas la précision des axes eux-mêmes.
Quand choisir l'usinage 3 axes
Choisissez 3 axes lorsque les fonctionnalités sont accessibles depuis des orientations accessibles et que le coût est important.
- Assiettes plates, supports, et boîtiers avec détails sur deux ou trois faces.
- Poches, machines à sous, et trous avec tolérances standards.
- Moules et matrices dont la cavité est ouverte dans une direction.
- Calendrier, gabarits, et plaques d'outillage.
- Prototypes et pièces de faible à moyen volume.
- Pièces pour lesquelles un tarif multi-axes est difficile à justifier.
Choisissez 4 axes lorsque l'indexation rotative ou l'usinage autour d'un axe de rotation peut réduire les configurations ou améliorer l'accès aux outils.. Choisissez 5 axes lorsque la géométrie complexe ou les relations de position multifaces bénéficient de moins de configurations.
L'avantage du 5 axes n'est pas la précision inhérente. Moins de configurations peuvent réduire les erreurs de transfert de données et de repositionnement. Voir 3-Comparaison des capacités de l'axe à 12 axes.
Directives de conception pour les pièces à 3 axes
Conception pour l'accès aux outils et pour le nombre de configurations.
- Conserver les fonctionnalités sur les faces que l'outil peut atteindre.
- Évitez les profondeurs, poches étroites nécessitant de longs outils.
- Utiliser les plus grands rayons internes pratiques.
- Prévoir un dégagement pour l'entrée des outils, relief, ou géométrie d'approche accessible si nécessaire.
- Définir une donnée claire pour chaque configuration.
- Limiter les tolérances strictes aux caractéristiques fonctionnelles.
- Prévoir suffisamment de stock pour la passe de finition.
La réduction du nombre de configurations peut réduire les coûts de manipulation et de fixation et réduire les erreurs de transfert de données entre les fonctionnalités associées..
Tolérances et état de surface
Il n’existe pas de tolérance universelle pour l’usinage 3 axes. La capacité dépend de la taille de la fonctionnalité, matériel, géométrie, état de la machine, porte-pièce, outillage, stabilité thermique, nombre de configurations, et inspection.
En tant que référence générale qualifiée, de nombreuses caractéristiques usinées se situent autour de ±0,01 à ±0,05 mm. Des tolérances plus strictes nécessitent un examen technique spécifique aux fonctionnalités. TOPS Precision peut évaluer certaines caractéristiques critiques jusqu'à environ ±0,005 mm, là où la géométrie, matériel, installation, et permis de capacité d'inspection.
La finition de surface dépend de la géométrie de la fraise, alimentation par dent, vitesse de broche, faux-rond de l'outil, matériel, rigidité, et stratégie de finition. Sur les contours 3D, l'enjambement contrôle également la hauteur visible des pétoncles. Spécifiez Ra uniquement lorsque la rugosité de la surface est fonctionnellement importante. Voir Tolérances d'usinage CNC.
Matériaux
3-L'usinage d'axes gère la plupart des métaux et plastiques usinables.
- L'aluminium et de nombreuses qualités de laiton sont usinés efficacement, tandis que l'usinabilité du cuivre varie selon l'alliage et l'état.
- L'acier et l'acier inoxydable nécessitent un outillage et un liquide de refroidissement appropriés..
- Le titane a besoin de configurations rigides et d'une coupe contrôlée.
- Plastiques techniques tels que le POM, COUP D'OEIL, et l'acrylique ont besoin de soins avec la chaleur et le stress.
Comparez les options dans notre Matériaux d'usinage CNC guide.
Facteurs de coût
3-le coût d'usinage des axes dépend des configurations, temps machine, matériel, et tolérance.
- Configurations: chaque configuration supplémentaire ajoute des coûts de main d'œuvre et de montage.
- Temps machine: taux d'enlèvement de matière et longueur du parcours d'outil.
- Matériel: type d'alliage et taille du stock.
- Tolérance: des limites plus strictes nécessitent plus de soin et d’inspection.
- Finition de surface: des finitions 3D plus fines nécessitent des enjambements plus petits.
- Quantité: le coût de configuration est réparti sur tout le lot.
- Inspection: les fonctionnalités critiques nécessitent du temps de mesure.
Le débit de la machine est important, mais le nombre de configurations, temps de cycle, montage, et l'inspection peut avoir un effet plus important sur le coût total des pièces pour certaines géométries. Voir Coût de fraisage CNC.
Applications par industrie
| Industrie | Pièces typiques à 3 axes |
| Équipement industriel | Supports, assiettes, logements, luminaires |
| Électronique | Enclos, dissipateurs de chaleur, panneaux |
| Matériel médical | Boîtiers d'appareils, composants de l'instrument |
| Automobile | Supports, composants prototypes, outillage |
| Fabrication aérospatiale | Calendrier, outillage, supports, logements, composants prototypes |
| Produits de consommation | Prototypes, moules, matériel personnalisé |
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce que l'usinage 3 axes?
C'est le fraisage CNC qui déplace l'outil le long du X, Oui, et axes linéaires Z.
Quelle est la différence entre l'usinage 3 axes et 5 axes?
3-l'axe utilise trois axes linéaires. 5-L'axe ajoute deux axes rotatifs pour des orientations complexes et souvent moins de configurations.
L'usinage 3 axes peut-il couper des surfaces courbes?
Oui. Coordonnée X, Oui, et le mouvement Z suit les surfaces profilées. Il est plus lent que le 5 axes pour les surfaces complexes.
L'usinage 3 axes peut-il couper des contre-dépouilles?
Certaines contre-dépouilles peuvent être usinées sur une fraiseuse 3 axes avec des fraises spécialisées si l'accès à l'outil est disponible. Les contre-dépouilles inaccessibles peuvent nécessiter une autre configuration, montage spécial, GED, ou usinage multi-axe.
Quelle est la précision de l'usinage 3 axes?
Il n’existe pas de tolérance unique pour tous les usinages 3 axes. La précision dépend de la capacité de la machine, taille des fonctionnalités, géométrie, matériel, outillage, porte-pièce, stabilité thermique, nombre de configurations, et inspection. Les fonctionnalités strictes doivent être examinées individuellement.
Le 3 axes est-il moins cher que le 5 axes?
Pour les pièces simples, 3-l'usinage des axes est souvent plus économique car la complexité de la machine et de la programmation est moindre. Pour pièces multifaces, 5-l'usinage des axes peut réduire les montages, configurations, manutention, et temps de cycle. Comparer le coût total des pièces, pas le taux de machine seul.
Quand dois-je utiliser 3 axes au lieu de 5 axes?
Lorsque les fonctionnalités sont accessibles à partir d'orientations accessibles et que la pièce n'a pas besoin d'orientations complexes ou de relations multifaces.
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1 réfléchi à "3-Usinage des axes: Comprendre la technologie, Applications et avantages”