Introduction
Dans le domaine de la fabrication avancée, les centres d'usinage CNC 5 axes constituent le summum de la précision et de la polyvalence. Cette étude de cas, abordée du point de vue d'un ingénieur de projet, présente une application réelle d'une machine CNC à 5 axes pour fabriquer un composant aérospatial complexe, démontrant ses capacités, les défis surmontés et les connaissances techniques glanées tout au long du processus.
Aperçu du projet
Le projet en question impliquait l'usinage d'un support de moteur d'avion en alliage de titane (Ti-6Al-4V). La pièce nécessitait des contours complexes, des poches profondes et des trous précis percés à différents angles, ce qui en faisait un candidat idéal pour l'usinage 5 axes. L'objectif était d'atteindre des tolérances inférieures à 5 microns tout en respectant les exigences de finition de surface critiques pour les applications aérospatiales.
 Sélection de la machine
Le centre d'usinage CNC 5 axes choisi pour ce projet était le DMG MORI NLX 2500 SY|700, reconnu pour sa grande rigidité, sa précision et sa capacité à manipuler des matériaux difficiles comme le titane. Sa conception de broche intégrée et sa table rotative inclinable (axe B et axe C) permettent un usinage simultané complet sur 5 axes, crucial pour une production efficace et précise de notre composant.
Planification du processus
Étape 1 : Conception CAO/FAO
À l'aide du logiciel Siemens NX, le modèle 3D a été méticuleusement conçu, garantissant que toutes les complexités géométriques étaient représentées avec précision. La programmation FAO a été exécutée avec hyperMILL, optimisant les trajectoires d'outils pour un temps de cycle minimal et un taux d'enlèvement de matière maximal tout en préservant la durée de vie de l'outil.
Étape 2 : Stratégie d'outillage
Une combinaison de fraises en carbure monobloc, de fraises à bout sphérique et de forets à pistolet a été sélectionnée pour aborder diverses opérations d'usinage. Les outils en carbure de tungstène étaient préférés pour leur résistance à la chaleur et leur durabilité lors du travail du titane.
Des stratégies de dégagement adaptatives et des techniques d'usinage à grande vitesse ont été mises en œuvre pour minimiser les vibrations et garantir une évacuation efficace des copeaux.
Étape 3 : Conception du dispositif de serrage
Un dispositif de serrage hydraulique personnalisé a été conçu pour maintenir solidement la pièce à usiner pendant les opérations de coupe agressives tout en minimisant la distorsion.
Exécution de l'usinage
Configuration initiale
La pièce à usiner a été montée avec précision sur la table rotative à l'aide du dispositif personnalisé, garantissant la répétabilité et la précision.
Des routines d'étalonnage ont été exécutées pour vérifier la géométrie de la machine et les longueurs d'outils.
Phases d'usinage
Ebauche : des ébauches lourdes ont été réalisées à l'aide d'une stratégie de fraisage trochoïdal pour éliminer le matériau en vrac, suivies de passes de semi-finition pour se rapprocher de la forme finale.
Semi-finition et finition : des fraises à nez sphérique ont été utilisées pour les opérations de contournage, avec un mouvement continu sur 5 axes maintenant une hauteur de feston constante pour une finition de surface lisse.
Perçage et taraudage de trous : des trous profonds ont été percés à l'aide de forets à pistolet sous un liquide de refroidissement à haute pression pour maintenir la rectitude et éviter l'usure de l'outil. Des tarauds étaient ensuite utilisés pour la création de filetages avec des avances contrôlées.
Inspection finale : La pièce terminée a été soumise à une inspection rigoureuse à l'aide d'une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) pour valider la précision dimensionnelle et les paramètres de finition de surface.
Défis et solutions
Expansion thermique : pour atténuer la croissance thermique de la pièce en titane, l'usinage a été réalisé dans un environnement à température contrôlée et les parcours d'outils comprenaient des périodes de refroidissement stratégiques.
Usure des outils : la surveillance fréquente des outils et les vitesses d'avance adaptatives basées sur la surveillance de la charge en temps réel ont permis de prolonger la durée de vie des outils et de maintenir la qualité des pièces.
Précision sur de longs cycles : l'étalonnage régulier de la machine et l'utilisation d'échelles linéaires de haute qualité garantissent la précision du positionnement tout au long des cycles d'usinage prolongés. 
Conclusion L'exécution réussie de ce projet souligne le rôle central des centres d'usinage CNC 5 axes pour répondre aux exigences strictes de la fabrication moderne, en particulier dans le secteur aérospatial. En tirant parti de logiciels avancés, d’outils stratégiques et d’une planification méticuleuse, nous avons atteint une précision et une efficacité inégalées, transformant un plan complexe en un composant tangible et performant. Cette étude de cas témoigne du pouvoir transformateur de la technologie 5 axes qui repousse les limites des capacités de fabrication.
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Sélection de la machine 
