Les axes d’une fraiseuse CNC

par | Mar 14, 2018 | Les machines CNC

Fraiseuse 3 axes

Les 3 axes sont les axes de translation nommés XYZ

 

L’axe de la broche Z n’est pas forcément perpendiculaire à la table
Dans le cas des machines à banc fixe ( la table se déplace ) on trouve des fraiseuses verticales et horizontales.
Pour les fraiseuses verticales : l’axe de la broche est perpendiculaire à la table
Pour les fraiseuses horizontales : l’axe de la broche est parallèle à la table

 

Exemple des fraiseuses CNC Formosa

Les fraiseuses Formosa sont des fraiseuses à portique et pour ce type de machine l’axe Z est perpendiculaire à la table.

Remarque : il existe une convention dans le monde industriel ou l’axe X est plutôt celui du plus grand déplacement.

Cette convention n’est pas forcément respectée pour les machines Formosa.
De façon que quelle que soit la taille de la machine l’interface logicielle soit la même.

La plupart des fraiseuses à commande numérique sont des machines 3 axes.

Ce qu’il est possible de faire avec une fraiseuse 3 axes Ce qu’il est impossible de faire avec une fraiseuse 3 axes
  • Des découpes sur des surfaces 2D ou 3D (sans dépouilles négatives)
  • Des gravures sur des surfaces 2D ou 3D (sans dépouilles négatives)
  • Créer des formes 3D sans dépouilles négatives
    comme dans l’exemple ci-dessous.

  • Des usinages nécessitant un axe d’outil perpendiculaire à plusieurs plans.
  • Des usinages de surfaces avec dépouilles négatives.

Les fraiseuses permettant l’usinage multi-axes

On parle d’usinage multi-axes quand la machines dispose d’au moins 4 axes de mouvement. En général, les machines multi-axes ont des axes XYZ pour effectuer des mouvements de translation, ainsi qu’un ou plusieurs axes capables d’effectuer des rotations.

L’ajout d’axes supplémentaires ouvre la possibilité de réaliser des usinages compliqués et impossibles à faire auparavant ; cependant les machines multi-axes sont également plus chères, et plus complexes à utiliser.
Le nombre d’axes peut aller de 4 à 11, et bien entendu plus la machine dispose d’axes plus son prix est élevé.

Fraiseuse 4 axes

En général, une fraiseuse 4 axes est tout simplement une fraiseuse 3 axes dotée d’un plateau tournant (le plus souvent parallèle à l’axe X ou Y de la machine).
C’est sur ce plateau tournant que va être fixée la matière à usiner, l’outil de coupe peut ainsi travailler sur toutes les faces sans que l’opérateur doive intervenir pour retourner la matière le 4ème axe se charge de cela au fur et à mesure selon les commandes du programme.

Le 4ème axe est utilisé soit en mode « indexation », soit en mode « continu ».
En mode indexation, la broche avec la fraise est désactivée et aucune coupe n’est faite jusqu’à ce que l’axe 4 achève son mouvement de rotation.
En mode continu par contre, l’outil de coupe travaille en même temps que l’axe 4 tourne.

Le mode continu permet de faire des sculptures sur des objets cylindriques, des torsades ect

fraiseuse 5 axes

On peut trouver sous cette catégorie plusieurs topologies de construction.
Une fraiseuse 5 axes comporte toujours 3 axes linéaires (X, Y, Z) et 2 axes rotatifs à choisir parmi A, B et C.
Les machines vont se différencier par la position des axes rotatifs.

 

On trouve principalement 2 types de fraiseuse 5 axes :

2 axes rotatifs sur tête (souvent axes rotatifs B et C )

Avantage des axes rotatifs sur tête : permet d’usiner sur 3 plans sans démontage, des pièces volumineuses ou lourdes
Inconvénient : moins de rigidité et de puissance que pour des axes rotatifs sur table

Dans le domaine des fraiseuses 5 axes non industriels on trouve par exemple la fraiseuse 5 axismaker.

2 axes rotatifs sur table ( principalement A et C )

L’avantage est cette fois ci d’avoir une rigidité plus importante, donc possibilité de faire des passes plus profondes avec des matériaux plus dur. Par contre on ne peut pas usiner des pièces très volumineuses et lourdes.
Dans le domaine industriel, la fraiseuse avec 2 axes de rotation sur têtes va être beaucoup utilisée par exemple pour modeler des maquettes.
La fraiseuse 5 axes avec 2 axes de rotation sur table va être par exemple utilisé pour réaliser des turbines.

Pour rester dans les exemples de machines non industrielles, voici une petite fraiseuse 5 axes PocketNC
avec 2 axes rotatif sur table.

 

Remarque : jusqu’à présent la création DIY de fraiseuses 5 axes avec un budget raisonnable n’était guère envisageable.
Pas à cause de la partie mécanique mais la partie logiciel, il n’existe pas de logiciel Opensource permettant de gérer 5 axes simultané, seuls les logiciels de type industriel peuvent gérer les calculs nécessairement.
Récemment le logiciel Fusion 360 d’Autodesk gratuit pour les makers est disponible, il permet de gérer les fraiseuses 5 axes.

Fraiseuse 6 axes

 

Pour utiliser une CNC cinq axes ou six axes avec une carte contrôleur smoothieboard il est nécessaire de recompiler le firmware
http://smoothieware.org/6axis

Les smoothieboard V1 peuvent aller jusqu’à 5 axes, seules les smoothieboard V2 pourront aller au delà de 5 axes.

Les axes additionnels

Certaines machines industrielles afin d’améliorer leurs capacités et productivités possèdent des axes additionnels
On peux avoir certaines machines industrielles avec 9, 10, 11 axes

Axes de translation principaux : X Y Z
Axes de translation additionnels : U V W ( // aux axes de translation principaux )
Autres axes de translation additionnels : P Q R ( // aux axes de translation principaux )
Axes rotatifs additionnels : A’ B’ C’ ou A1 B1 C1

L’exemple le plus courant est le tour CNC qui possède plusieurs tourelles et aussi quelquefois plusieurs broches.

La carte smoothieboard avec le firmware smoothieware peut gérer les axes de translations additionnels, par exemple, plusieurs axes Z.

Par exemple une perçeuse CNC multibroche avec les axes X Y    ZWR
Documentation sur le wiki officiel smoothieware http://smoothieware.org/switch#homing-a-multi-motor-axis

 

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