Qu’est-ce qu’une machine-outil CNC à deux axes ?
Une machine-outil CNC à deux axes est un type de machine-outil qui ne possède que deux axes de mouvement et qui est contrôlée par un système de commande numérique par ordinateur.
Le terme « deux axes » ne fait ici pas référence à la taille ou aux performances de la machine-outil, mais plutôt au fait que celle-ci ne peut effectuer que des mouvements contrôlés dans deux directions pendant le processus d’usinage.
En usinage CNC, un « axe » représente la direction dans laquelle une machine-outil ou un outil de coupe peut se déplacer.
Lorsqu’une machine-outil ne peut se déplacer que sur deux axes, on l’appelle machine-outil CNC à deux axes.
En général, ces deux axes sont :
- Axe X : Mouvement linéaire dans la direction horizontale
- Axe Y ou axe Z : une autre direction de ligne droite mutuellement perpendiculaire
En coordonnant ces deux axes, la machine-outil peut contrôler la position de l’outil de coupe par rapport à la pièce à usiner, réalisant ainsi des opérations d’usinage sur des caractéristiques de base, planes ou linéaires.
Il convient de noter que les machines-outils CNC à deux axes constituent le type le plus basique d’usinage CNC.
Elle peut répondre aux besoins de traitement de certains types de pièces, mais elle présente aussi des limitations naturelles en termes de capacité de traitement et de flexibilité, ce qui explique l’émergence des machines-outils CNC à trois, quatre et même cinq axes.
Description structurelle d’une machine-outil CNC à deux axes
La structure générale d’une machine-outil CNC à deux axes repose sur la simplicité, la stabilité et la facilité de commande. Sa conception vise à permettre à la machine d’effectuer un mouvement linéaire contrôlable, répétable et précis dans deux directions.
Du point de vue structurel, une machine-outil CNC à deux axes se compose généralement des éléments suivants.
structure de fondation de la machine-outil
Les composants de base d’une machine-outil comprennent principalement le bâti et la structure de support, qui servent à supporter le poids de l’ensemble de la machine et à absorber les forces de coupe générées pendant le processus d’usinage.
Le bâti est généralement en fonte ou en acier haute résistance. L’accent est mis non pas sur la complexité de la structure, mais sur la rigidité et la stabilité. Une base stable est indispensable au bon fonctionnement des deux axes de mouvement.
Systèmes à deux axes de mouvement
Le cœur d’une machine-outil CNC à deux axes est constitué de deux axes de mouvement mutuellement perpendiculaires, généralement combinés comme suit :
- Axe X : Mouvement linéaire dans la direction horizontale
- Axe Y ou axe Z : Mouvement linéaire dans une autre direction verticale
Ces deux axes, via des rails de guidage et des mécanismes de transmission, permettent le déplacement de la table de travail ou de l’outil dans un plan.
Les machines-outils ne peuvent se déplacer que dans ces deux directions, la trajectoire d’usinage est donc limitée à une plage bidimensionnelle ou linéaire.
Section de montage de la broche et de l’outil
La broche sert à monter les outils de coupe et à fournir la force de coupe rotative.
Dans les machines-outils CNC à deux axes, la structure de la broche est généralement plus simple, privilégiant la stabilité de la vitesse et la rigidité de base plutôt que des capacités de réglage multi-angles complexes.
L’outil de coupe est fixé par un mandrin ou un simple dispositif de serrage pour répondre aux exigences d’usinage de base.
Système de commande et d’entraînement CNC
Une machine-outil CNC à deux axes contrôle le mouvement de deux axes grâce à un système de commande numérique.
Le système de commande coordonne la séquence de mouvement, la vitesse et la position des deux axes en fonction du programme d’usinage afin d’atteindre la trajectoire d’usinage prédéfinie.
Le mécanisme d’entraînement est généralement assuré par un moteur associé à des composants de transmission ; il possède une structure relativement simple et est facile à utiliser et à entretenir.
Système de support (bref)
Pour assurer le fonctionnement normal de la machine-outil, des systèmes auxiliaires de base seront également fournis, tels que :
- Dispositif de refroidissement pour abaisser la température de la zone de coupe
- Système de lubrification pour réduire l’usure des pièces mobiles
Ces systèmes sont conçus pour répondre aux besoins de traitement de base et ne recherchent pas de configurations complexes.
Globalement, les caractéristiques structurelles d’une machine-outil CNC à deux axes peuvent être résumées comme suit : structure claire, trajectoire de mouvement bien définie et fonctions axées sur un contrôle précis dans deux directions.
De par cette caractéristique structurelle, elle est plus adaptée à la réalisation de types spécifiques de tâches d’usinage qu’à l’usinage de pièces tridimensionnelles complexes.
Types de pièces pouvant être usinées par une machine-outil CNC à deux axes
Les machines-outils à commande numérique à deux axes ne pouvant effectuer que des mouvements contrôlés dans deux directions, leurs capacités d’usinage se concentrent principalement sur les pièces aux structures simples et aux caractéristiques géométriques régulières. Ces machines sont plus adaptées à l’usinage de formes basiques qu’à celui de structures tridimensionnelles complexes.
En fonction des caractéristiques des pièces, les machines-outils CNC à deux axes conviennent généralement aux catégories suivantes.
Pièces d’arbre
Pour les pièces de type arbre présentant des structures régulières et une symétrie principalement de rotation, les machines-outils CNC à deux axes peuvent effectuer des opérations d’usinage de base, telles que :
- Usinage du diamètre extérieur
- Traitement de la face d’extrémité
- Fonction de fente ou de filetage simple
Ces types de pièces ont en commun d’avoir des trajectoires d’usinage claires, reposant principalement sur des mouvements linéaires et circonférentiels.
Pièces en forme de disque
Les pièces en forme de disque présentent généralement des faces d’extrémité plates et des contours réguliers.
Dans des conditions de commande à deux axes, les opérations suivantes peuvent être réalisées :
- Traitement de la face d’extrémité
- Usinage de contour circulaire
- Perçage ou rainurage simple
Les machines-outils CNC à deux axes peuvent gérer n’importe quelle tâche tant que la géométrie de la pièce n’implique pas d’angles spatiaux complexes.
parties planes
Pour les pièces dont la principale caractéristique est une surface plane, telles que les structures en forme de plaque ou de cadre, les machines-outils CNC à deux axes peuvent être utilisées pour :
- fraisage de rabot
- Traitement par étapes
- Usinage des trous de base
Le processus d’usinage est réalisé sur un seul plan, ce qui simplifie considérablement les exigences en matière de contrôle du mouvement.
parties de contour simples
Lorsqu’une pièce présente une forme composée de lignes droites ou d’arcs simples, une machine-outil CNC à deux axes peut réaliser l’usinage de contour de base par liaison axiale. Ces pièces ne comportent généralement pas de surfaces courbes complexes ni de caractéristiques multidirectionnelles.
En général, les pièces que les machines-outils CNC à deux axes sont adaptées à l’usinage présentent une caractéristique commune : une forme régulière, une structure simple et une trajectoire d’usinage principalement concentrée dans deux dimensions.
Lorsque la structure d’une pièce présente plusieurs angles, plusieurs plans ou des surfaces courbes complexes, une machine-outil à commande numérique (CNC) dotée d’un plus grand nombre d’axes est nécessaire pour réaliser l’usinage. C’est pourquoi le nombre d’axes en CNC est constamment augmenté.
Scénarios d’application des machines-outils à commande numérique à deux axes
Les machines-outils CNC à deux axes sont principalement utilisées dans des scénarios de production où le contenu de l’usinage est clair et la structure relativement simple.
Les machines-outils CNC à deux axes conservent une valeur pratique lorsque les tâches d’usinage se concentrent sur un plan ou un contour de base et que les exigences en matière de liaison multi-angles ne sont pas élevées.
Les scénarios d’application courants se concentrent principalement sur les domaines suivants.
traitement de base des pièces mécaniques
En fabrication mécanique, les machines-outils CNC à deux axes sont souvent utilisées pour usiner des pièces aux structures régulières, telles que :
- Usinage de forme de base des pièces d’arbre
- Usinage des faces d’extrémité et des trous dans les pièces en forme de disque
- Usinage de plans, de marches ou de trous dans des pièces de type plaque
Ces pièces ont en commun des trajectoires d’usinage claires et une grande répétabilité, ce qui les rend adaptées à une production utilisant des équipements CNC relativement simples.
Traitement simple des moules et des pièces standard
Pour les composants de moules à structure simple, les machines-outils CNC à deux axes peuvent être utilisées pour :
- Usinage de pièces de moules standard
- Usinage préliminaire de cavités ou de noyaux simples
Dans ces scénarios, les machines-outils CNC à deux axes effectuent principalement un usinage de base ou un usinage préliminaire.
traitement des pièces électroniques et industrielles légères
Les machines-outils à commande numérique à deux axes sont couramment utilisées pour l’usinage d’équipements électroniques et de produits industriels légers.
- Pièces plates telles que les boîtiers et les couvercles
- Caractéristiques de base telles que les trous de montage et les structures de fixation
Le traitement se concentre sur des objets aux dimensions stables et aux structures simples.
Application pour l’enseignement et la production d’essais
Dans les environnements d’enseignement et de recherche, les machines-outils à commande numérique à deux axes sont souvent utilisées pour :
- Enseignement de base de l’usinage CNC
- Traitement de prototypes ou de pièces d’essai pour de nouveaux produits
Sa structure est claire et son fonctionnement relativement simple, ce qui facilite la compréhension de la logique de base de l’usinage CNC.
De manière générale, les machines-outils à commande numérique (CNC) à deux axes conviennent mieux aux applications aux exigences d’usinage claires et peu complexes. Lorsque les tâches d’usinage impliquent plusieurs angles, des contours complexes ou des structures tridimensionnelles, on privilégie généralement les machines-outils CNC à plus d’axes.
Résumer
Une machine-outil à commande numérique à deux axes est un dispositif relativement simple, dont le principe de fonctionnement repose sur un mouvement bidirectionnel. Elle est principalement utilisée pour réaliser des opérations d’usinage sur des surfaces planes ou des contours simples. Elle répond aux exigences d’usinage de pièces spécifiques et conserve une utilité pratique pour la production de base, l’enseignement et le prototypage.
Face à la complexité croissante des pièces usinées, le nombre d’axes des machines-outils à commande numérique (CNC) ne cesse d’augmenter. Toutefois, les machines-outils CNC à deux axes constituent un point de départ essentiel pour comprendre l’usinage CNC et la notion d’axe.