Vous n'arrivez à usiner que trois côtés d'une pièce ? Les réglages multiples sont terriblement lents et introduisent des erreurs coûteuses. Un 4e axe résout ce problème en faisant tourner votre pièce pour vous.

Le 4e axe d'un centre d'usinage vertical est un axe rotatif, généralement un axe A, qui fait tourner la pièce. Cela permet à la machine d'accéder à plusieurs côtés d'une pièce en un seul réglage, ce qui permet de réaliser des coupes complexes telles que des rainures hélicoïdales et des caractéristiques multi-faces sans avoir à les resserrer manuellement.

De nombreux petits ateliers transforment complètement leurs capacités grâce à cette seule mise à niveau. C'est comme passer d'une simple perceuse à un multi-outil. Cela ouvre un tout nouveau monde de pièces que vous pouvez fabriquer. Mais il est important de comprendre que tous les axes rotatifs ne sont pas identiques. Certains se contentent d'"indexer" ou de tourner la pièce dans une nouvelle position pour l'usiner. D'autres offrent un "véritable" mouvement de 4ème axe, faisant tourner la pièce en continu pendant que l'outil coupe. Voyons ce qu'est un 4e axe et ce qu'il peut vous apporter.

Quelles sont les différences entre une table d'indexation et la rotation de la tête de la broche ?

Les différents types d'axes rotatifs vous laissent perplexe ? Le choix d'une mauvaise configuration peut limiter les capacités futures de votre machine. Clarifions les deux principales façons d'équiper une VMC d'un quatrième axe.

La différence essentielle réside dans l'emplacement et la fonction. Une table d'indexation se trouve sur le banc de la machine et fait tourner la pièce, la positionnant généralement avant une coupe. Une tête de broche rotative fait partie de l'ensemble de la broche elle-même et fait tourner l'outil, pas la pièce.

Cette distinction est très importante car elle a une incidence sur le type de travail que vous pouvez effectuer. La plupart des Machines du 4ème axe¹ Je vois des ateliers qui utilisent une table rotative. Il s'agit d'un moyen polyvalent et courant d'ajouter une capacité de rotation. Avec une table d'indexation, la machine fait tourner la pièce jusqu'à un angle spécifique, la bloque en place, puis commence la coupe. Une tête à broche tournante est une solution plus intégrée et souvent plus rigide, mais elle modifie les mécanismes fondamentaux de la machine. Elle déplace l'outil autour de la pièce, ce qui est idéal pour certains travaux de haute précision. L'un déplace la pièce vers l'outil pour la positionner, et l'autre déplace l'outil autour de la pièce pour la couper.

Les différences fondamentales en un coup d'œil

Fonctionnalité	Table rotative 4e axe	Rotation de la tête de la broche2
Localisation	Monté sur la table de travail principale de la machine.	Intégré dans l'assemblage de la broche.
Ce qui tourne	La pièce à usiner.	L'outil de coupe.
Utilisation principale	Indexation des faces de la pièce, usinage de trous angulaires et découpe de caractéristiques enveloppantes sur des pièces de type boîte.	Usinage direct de surfaces courbes complexes et de caractéristiques angulaires sans déplacer la pièce.
Meilleur pour	Amélioration de l'efficacité des pièces nécessitant un usinage sur plusieurs faces ; une mise à niveau rentable et polyvalente.	Usinage de haute précision de surfaces courbes spatiales complexes où la rigidité de la broche est critique.

Quelles sont les formes complexes qu'un 4e axe peut usiner ?

Votre machine à 3 axes ne peut traiter que des pièces simples et en bloc ? Les travaux les plus rentables exigent souvent des formes complexes. Un 4e axe permet d'usiner ces caractéristiques complexes facilement et efficacement.

Un 4ème axe vous permet d'usiner des formes qui s'enroulent autour d'un cylindre. Cela inclut les engrenages hélicoïdaux, les filets de vis, les vis sans fin, les arbres à cames et toute pièce nécessitant des caractéristiques sur plusieurs faces angulaires, le tout en une seule opération de serrage.

Dès que vous ajoutez un axe de rotation, vos capacités augmentent considérablement. Au lieu de vous contenter de déplacer la pièce de gauche à droite, d'avant en arrière et de haut en bas, vous pouvez désormais la faire tourner. Ce simple ajout change la donne. Je me souviens d'un client qui fabriquait des corps de vanne. Il avait l'habitude d'avoir trois configurations distinctes sur sa machine à 3 axes pour finir une pièce. Après avoir ajouté un 4ème axe³Le temps de production a été réduit de moitié et la précision s'est nettement améliorée, car ils ont éliminé les erreurs de resserrage. Leur temps de production a été divisé par deux et leur précision s'est nettement améliorée parce qu'ils ont éliminé les erreurs dues au re-serrage. C'est là que réside la véritable puissance du quatrième axe. Vous pouvez fabriquer des pièces aux contours cylindriques complexes, comme des pistons et des cames, ou des pièces qui nécessitent des caractéristiques sur plusieurs faces différentes, comme des roues ou des carters de moteur.

Déverrouiller de nouvelles géométries

• Caractéristiques hélicoïdales et spirales : C'est là qu'un véritable 4e axe se distingue. Il peut créer des rainures en spirale, des vis sans fin et des filets en synchronisant la rotation de la pièce avec le mouvement linéaire de la machine.
• Pièces prismatiques à faces multiples : Il s'agit d'un gain d'efficacité considérable. Pour une pièce en forme de boîte, vous pouvez usiner le dessus et les quatre côtés sans jamais la desserrer. Le 4e axe ne fait que tourner la pièce pour présenter chaque nouvelle face à l'outil.
• Contours cylindriques⁴: Il permet l'usinage de pièces telles que les arbres à cames et les pièces comportant des poches ou des fentes enveloppantes. L'axe de rotation ajuste en permanence l'angle de la pièce par rapport à l'outil de coupe.

Est-il possible d'ajouter un quatrième axe à une machine à commande numérique à trois axes existante ?

Vous souhaitez disposer d'une capacité 4 axes sans acheter une nouvelle machine ? Le coût d'une nouvelle VMC peut être énorme. La bonne nouvelle, c'est que vous pouvez souvent mettre à niveau ce que vous possédez déjà.

Oui, il est généralement possible d'ajouter un quatrième axe à une VMC à trois axes existante, à condition que le système de commande de la machine puisse prendre en charge un axe supplémentaire. Cela implique l'installation d'une table rotative sur le banc de la VMC et l'intégration de son système d'entraînement et de commande.

L'achat d'une machine 4 axes neuve intégrée en usine est une bonne chose, mais il s'agit d'un investissement important. La modernisation d'une machine existante offre la plupart des avantages pour une fraction du coût. La clé est de s'assurer que le contrôleur de votre machine a la capacité de prendre en charge un autre entraînement d'axe. La plupart des commandes modernes le permettent. Le processus d'installation lui-même est simple pour un technicien qualifié. Il boulonne le plateau rotatif sur les rainures en T de votre machine, passe les câbles dans l'armoire électrique, puis configure la commande numérique pour qu'elle reconnaisse et commande le nouvel axe. C'est un moyen très pratique d'accroître les capacités de votre atelier.

Facteurs clés pour une mise à niveau

1. Compatibilité des contrôles⁵: C'est l'étape la plus importante. Vous devez vérifier que le contrôleur CNC de votre machine peut physiquement et logiquement prendre en charge un 4e axe.
2. Installation mécanique⁶: La table rotative doit s'adapter au plateau de votre machine sans interférer avec ses limites de déplacement. Elle doit être boulonnée et méticuleusement alignée.
3. Intégration électrique : Un technicien connecte le servomoteur de la table rotative à un variateur d'axe de rechange dans l'armoire de commande de votre machine.
4. Configuration du logiciel et des paramètres : L'étape finale consiste à définir les paramètres de la commande afin qu'elle puisse envoyer les commandes de mouvement correctes et lire le retour d'information sur la position. Votre logiciel de FAO aura également besoin d'un post-processeur capable de produire un code 4 axes.

Quand un atelier doit-il passer à un 4ème axe au lieu d'une VMC 5 axes ?

Vous savez que vous avez besoin de plus de 3 axes, mais jusqu'où devez-vous aller ? Le passage d'une machine à 4 axes à une machine à 5 axes est énorme en termes de capacité et de coût, et il est donc essentiel de faire le bon choix.

Passez à un 4e axe si votre principal objectif est de réduire les réglages sur les pièces prismatiques ou d'usiner des caractéristiques autour d'un seul axe de rotation. Choisissez une machine à 5 axes lorsque vous devez usiner des surfaces organiques complexes qui nécessitent l'inclinaison simultanée de l'outil.

J'ai souvent cette conversation avec les propriétaires de magasins. Tout le monde est fasciné par Usinage à 5 axes⁷Mais franchement, la plupart des ateliers n'en ont pas besoin. Un quatrième axe résout le plus gros problème de la plupart des ateliers : la réduction des réglages. Il vous permet d'atteindre quatre ou cinq côtés d'une pièce en une seule fois. Une véritable machine 5 axes ajoute un autre axe de rotation, généralement en inclinant l'outil ou la table. Cette fonction est essentielle pour les pièces dont l'outil doit approcher la surface sous un nombre infini d'angles, comme l'usinage des pales complexes d'une roue à aubes ou d'une hélice. Mais cette incroyable capacité s'accompagne d'une forte augmentation du coût de la machine, de la complexité de la programmation et du niveau de compétence de l'opérateur. Pour la plupart des ateliers, un 4e axe est un investissement plus intelligent et plus rentable.

Faire le bon choix

Considération	Choisir une VMC 4 axes	Choisir une VMC 5 axes
Pièces typiques	Pièces en boîte, boîtiers, pièces avec des trous sur plusieurs faces, arbres avec rainures hélicoïdales, engrenages.	Roues, aubes de turbine, moules complexes, implants médicaux, composants structurels pour l'aérospatiale.
Objectif principal	Réduisez les mises en place, améliorez la précision en évitant les resserrages, usinez les caractéristiques qui s'enroulent autour d'un axe.	Usiner des surfaces complexes et de forme libre en une seule fois ; éviter d'utiliser des outils très longs en inclinant la pièce.
Coût et complexité	Investissement modéré. La programmation est une étape logique par rapport à la programmation 3 axes et elle est plus facile à apprendre pour les opérateurs.	Investissement important. La programmation et la prévention des collisions sont beaucoup plus complexes et nécessitent des compétences spécialisées.

Conclusion

Un 4e axe est un outil puissant qui élargit votre gamme d'usinage, améliore la précision et accroît l'efficacité. C'est souvent l'étape suivante la plus pratique et la plus rentable pour un atelier d'usinage en pleine croissance qui souhaite prendre en charge des travaux plus complexes et de plus grande valeur.

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