Une machine avec plusieurs fonctions : l'usinage composite à tête pivotante cinq axes permet une fabrication efficace de pièces complexes

Alors que l'industrie de la fabrication continue d'accroître sa demande en matière de traitement de pièces complexes, la technologie à cinq axes a progressivement pris le rôle de solution centrale pour une usinage efficace et haute précision. L'émergence des centres d'usinage composites à cinq axes avec tête oscillante, en intégrant des moteurs linéaires à trois axes et une technologie d'arbre électrique dynamique et statique double, a encore franchi un cap au-delà des limites des équipements traditionnels, offrant de nouvelles possibilités pour une production efficace dans les domaines de l'aérospatial, des moules de précision et des équipements médicaux.

1. Les avantages principaux de la technologie composite à cinq axes avec tête oscillante

L'outil de tournage composé à tête oscillante sur cinq axes peut réaliser le traitement continu de surfaces complexes grâce à la combinaison de l'articulation multi-axe et de la structure de tête oscillante, réduisant ainsi le nombre de fois où le travail est serré et améliorant considérablement l'efficacité du processus. Par exemple, lors du traitement de pièces spéciales ou de moules avec des structures sous-coupe, les outils traditionnels à trois axes nécessitent d'ajuster la position de la pièce de travail de nombreuses fois, tandis que la technologie à tête oscillante sur cinq axes peut directement effectuer un usinage multi-angle grâce à la coordination dynamique entre l'outil et la pièce, réduisant le temps de traitement de plus de 50 %.

De plus, la conception innovante de la structure à tête oscillante sur cinq axes améliore grandement la capacité de sortie de couple grâce à la combinaison d'une double réduction de vitesse et de deux boîtes de vitesses, permettant de maintenir une performance stable lors de l'usinage de matériaux très durs comme les pièces en acier.

2. Révolution de l'efficacité du moteur linéaire triaxial

En tant que composant de conduite central de l'outil machine, le moteur linéaire triaxial présente les avantages significatifs suivants par rapport à la structure traditionnelle de vis à billes :

Vitesse élevée et forte réponse : le moteur linéaire est directement entraîné sans liaisons de transmission intermédiaires, et l'accélération peut atteindre plus de 5 fois celle de la structure traditionnelle, ce qui est particulièrement adapté aux scénarios de traitement de précision à haute vitesse.

Précision de positionnement au niveau nanométrique : grâce à un système de contrôle en boucle fermée, les moteurs linéaires peuvent atteindre une précision de mouvement au niveau micrométrique ou même nanométrique, réduisant efficacement les erreurs de traitement de 10 %.

Faibles besoins en maintenance : le mode de mouvement sans contact évite l'usure mécanique, et peut maintenir de hautes performances dynamiques après une utilisation à long terme, réduisant les coûts d'entretien liés aux arrêts.

Dans l'outil à commande numérique à tête oscillante cinq axes, la capacité de réponse rapide du moteur linéaire triaxial et le mouvement à plusieurs degrés de liberté de la tête oscillante cinq axes s'accordent parfaitement, ce qui peut considérablement améliorer l'efficacité et la qualité de surface du traitement de trajectoires complexes.

3. Avancée technologique des broches électriques double dynamique et statique

Les broches électriques double dynamique et statique sont un autre composant central de l'outil à tête oscillante cinq axes. Ses avantages techniques se reflètent dans :

Précision et rigidité ultra-élevées : La broche dynamique et statique soutient l'arbre principal par une couche de lubrification liquide ou gazeuse pour former une rotation sans contact. La précision de rotation peut atteindre moins de 0,1 micron, et l'effet d'homogénéisation du film d'huile peut compenser l'erreur de fabrication, ce qui est particulièrement adapté au traitement ultra-précis.

Haute vitesse et faible vibration : L'arbre à pression dynamique et statique peut rester stable à haute vitesse (par exemple, plus de 5000 tr/min), et les vibrations et bruits sont significativement plus faibles que ceux de l'arbre à roulements à billes traditionnel, ce qui prolonge la durée de vie de l'outil et améliore la qualité de surface.

Longue durée de vie et forte adaptabilité : En raison de l'absence d'usure par contact mécanique, la durée de vie de l'arbre à pression dynamique et statique peut atteindre plus de 3 fois celle de l'arbre traditionnel, et peut s'adapter à des conditions de travail extrêmes telles que haute température et vide, répondant aux exigences de traitement des matériaux spéciaux dans le domaine aérospatial.

Dans l'outil de tournage composé à tête oscillante à cinq axes, la configuration d'arbres tournants à double pression dynamique et statique peut réaliser un tournage et un usinage par fraiseuse synchronisés, réduisant encore plus le cycle de traitement. Par exemple, lors de l'usinage des pales de turbine, un arbre est responsable de l'usinage brut, tandis que l'autre effectue simultanément l'usinage fin, ce qui peut augmenter l'efficacité jusqu'à 40 %.

4. Effet de synergie : L'intégration technologique favorise la modernisation de la fabrication

La combinaison d'un moteur linéaire à trois axes et d'un arbre tournant à double pression dynamique et statique permet à l'outil à tête oscillante à cinq axes d'atteindre un équilibre entre les performances dynamiques et la stabilité statique :

Synergie dynamique : Le mouvement rapide du moteur linéaire et la rotation précise de l'arbre répondent de manière synchronisée, permettant de réaliser l'usinage continu de surfaces complexes, comme le traitement intégré des pales d'impeller, d'hélices et d'autres pièces.

Économie d'énergie et réduction de la consommation : l'entraînement direct du moteur linéaire réduit les pertes d'énergie, et la conception à faible friction de l'arbre sous pression statique et dynamique réduit encore plus la consommation énergétique globale, ce qui est en accord avec la tendance de fabrication verte.

Extension intelligente : grâce à une intégration approfondie avec des systèmes CNC (comme les systèmes CNC à cinq axes nationaux), un ajustement adaptatif des paramètres de traitement peut être réalisé pour répondre aux besoins de production flexibles de petites séries et de multiples variétés.

5. Perspectives d'application et impact sur l'industrie

Actuellement, l'outil de tournage composé à tête oscillante cinq axes est apparu dans le domaine de haute valeur ajoutée. Par exemple, dans le domaine des véhicules électriques, il est utilisé pour usiner des carter d'entre-bâti en alliage d'aluminium léger ; dans le domaine des dispositifs médicaux, il sert à fabriquer des prothèses articulaires de haute précision. Grâce aux percées technologiques des systèmes de contrôle cinq axes et des composants de base nationaux, le coût de ce type d'équipement a progressivement diminué, et il est prévu qu'il pénètre dans d'autres industries telles que les moules et les produits électroniques grand public à l'avenir.