Notre usine a introduit un centre d'usinage à cinq axes, permettant le moulage de pièces complexes en une seule opération.

Le centre d'usinage intègre un système de contrôle simultané à cinq axes, soutenu par des tables rotatives à couple élevé. Un logiciel de CAO/FAO avec simulation de trajectoire d'outil a été utilisé pour prédéfinir les séquences de coupe. Des montages de maintien de la pièce ont été conçus pour minimiser les vibrations et améliorer la répétabilité.

La validation du processus s'est appuyée sur des essais de production internes utilisant des échantillons d'acier inoxydable 304, d'aluminium 7075 et de titane Ti-6Al-4V. Des références ont été tirées des tests de précision géométrique ISO 230-1 et des rapports de performance antérieurs de l'industrie.

La précision a été mesurée à l'aide d'une machine de mesure tridimensionnelle (MMT, Zeiss Contura). La rugosité de surface a été évaluée par un profilomètre Mitutoyo. L'analyse statistique a appliqué l'ANOVA pour comparer la variance entre plusieurs paramètres de coupe. Toutes les méthodes ont été conçues pour assurer une reproductibilité complète.

Le tableau 1 compare les écarts de tolérances de position des trous entre l'usinage à trois axes et à cinq axes. La configuration à cinq axes a constamment atteint des tolérances de l'ordre de ±5 μm, contre ±15 μm pour les trois axes.

Tableau 1 : Comparaison des tolérances de position des trous

Les relevés du profilomètre ont indiqué une valeur Ra de 0,6 μm sur les pièces à cinq axes contre 1,4 μm sur les trois axes, démontrant une finition améliorée grâce à l'orientation optimisée de l'outil.

En moyenne, le temps d'usinage a été réduit de 25 % car plusieurs configurations ont été éliminées. La figure 1 illustre les durées d'usinage comparatives selon les types de pièces.

(Figure 1 : Comparaison du temps de cycle entre l'usinage à trois axes et à cinq axes)

Les gains de précision sont attribués à la réduction du repositionnement et à la capacité de maintenir l'orientation de l'outil perpendiculaire à la surface de coupe. L'amélioration de l'état de surface résulte de la minimisation de la déflexion de l'outil et de l'engagement optimisé.

Les tests ont été limités aux pièces de petite à moyenne taille dans des conditions d'usine contrôlées. Une validation supplémentaire est requise pour la production de masse à grand volume et les alliages ultra-durs.

L'adoption de centres à cinq axes permet aux fabricants de consolider les flux de travail, de réduire l'intervention humaine et d'obtenir un rendement plus élevé dans les industries exigeant des géométries complexes telles que les aubes de turbine ou les implants orthopédiques.

L'étude confirme que les centres d'usinage à cinq axes améliorent considérablement la précision dimensionnelle, l'état de surface et la productivité par rapport aux procédés conventionnels à trois axes. La capacité de réaliser des géométries complexes en une seule configuration réduit l'accumulation d'erreurs et les coûts. Les recherches futures devraient s'étendre aux essais de production à grande échelle et à l'optimisation des stratégies de trajectoire d'outil adaptatives pour les matériaux exotiques.