Fraisage CNC ou tournage : choix du procédé, conception pour la fabrication (DFM) et coût

La principale différence entre le fraisage CNC et le tournage CNC réside dans le mouvement de la pièce et de l'outil. Lors du fraisage, un outil de coupe en rotation usine une pièce fixe, ce qui est idéal pour les surfaces planes et complexes. Lors du tournage, c'est la pièce qui tourne contre un outil fixe, ce qui est parfait pour les composants cylindriques.

Cependant, le choix du procédé de fabrication le plus économique pour un projet donné ne se limite pas à déterminer si une pièce est carrée ou ronde. Si la géométrie de base constitue le point de départ, la décision finale dépend souvent du nombre de réglages nécessaires, des relations entre les repères, des états de surface requis et du volume total de production.

Afin de combler le fossé entre un modèle CAO et un devis définitif, la ventilation suivante se concentre exclusivement sur les contraintes pratiques liées à la conception pour la fabrication (DFM) et sur les facteurs qui entraînent réellement une augmentation des coûts de fabrication.

Utilisez le tableau d'aide à la décision rapide ci-dessous pour déterminer le meilleur processus de départ pour votre prochain composant :

Mouvement de découpe et fonctionnalités

Pour déterminer quel procédé convient à une pièce donnée, il est utile de comprendre comment chaque machine enlève de la matière et depuis quelles directions l'outil de coupe peut accéder à la pièce.

Fraisage CNC

En fraisage, la broche de la machine fait tourner l'outil de coupe. La pièce à usiner est fixée sur une table, maintenue dans un étau ou montée sur un axe rotatif. L'outil se déplaçant le long d'une pièce fixe, le fraisage permet de réaliser efficacement des plans plats, des gradins, des poches, des rainures, des contours extérieurs, des alésages multidirectionnels et des filetages.

La principale contrainte du fraisage réside dans l’accès à l’outil. Une fraiseuse standard à 3 axes fonctionne selon une seule direction fixe. Si la pièce doit être usinée sur plusieurs faces, l’opérateur doit la retourner et la resserrer manuellement. Les machines à 4 et 5 axes résolvent ce problème en faisant pivoter la pièce afin d’exposer différentes faces à la broche. En règle générale, pour une pièce présentant des caractéristiques sur quatre côtés, le passage d’une machine à 3 axes à une machine à 5 axes peut réduire le temps de préparation de 2 heures à 20 minutes, ce qui diminue directement les coûts de main-d’œuvre et minimise les erreurs humaines lors du re-serrage.

Tournage CNC

Lors du tournage, la pièce à usiner est serrée dans un mandrin et mise en rotation par la broche principale. Un outil de coupe à une seule pointe avance axialement ou radialement contre le matériau en rotation.

Les centres de tournage permettent naturellement de réaliser des diamètres extérieurs (DE), des alésages intérieurs (DI), des faces d'extrémité, des épaulements, des coniques, des rainures, des filetages axiaux et des opérations de tronçonnage. Comme la pièce tourne autour d'un centre fixe, l'usinage du diamètre extérieur, du diamètre intérieur et d'un épaulement de dressage en un seul serrage garantit intrinsèquement le respect de tolérances strictes en matière de concentricité et de faux-rond, sans nécessiter d'effort d'alignement supplémentaire.

Usinage par fraisage-tournage

Les centres de fraisage-tournage intègrent des fonctions de fraisage à une plate-forme de tournage. Ils utilisent des outils motorisés (fraises et forets motorisés), un axe C permettant d'indexer et de bloquer la broche à des angles précis, et souvent une contre-broche pour serrer l'extrémité opposée de la pièce.

Cette architecture permet à une seule machine de tourner un diamètre cylindrique, de bloquer la broche, puis de fraiser une face plane, de percer un trou transversal ou de réaliser une rainure de clavette. Cependant, le recours à un tour-fraiseuse ne garantit pas qu’une pièce soit strictement « usinée en une seule opération ». Une pièce peut encore nécessiter un deuxième réglage, une rectification cylindrique pour des ajustements serrés de roulements, une électroérosion pour des angles internes aigus, un ébavurage manuel complexe ou un tournage dur après traitement thermique.

Géométrie des pièces et choix du procédé

Pour attribuer une pièce à un centre de fraisage ou de tournage, il ne suffit pas de se limiter à ses contours de base. Le choix du procédé dépend de la manière dont les différentes caractéristiques géométriques interagissent, de leur orientation et de la façon dont la machine va maintenir la matière première.

Pièces prismatiques

Les pièces prismatiques comprennent des éléments tels que les boîtiers d'équipements, les blocs de fixation, les cavités de moules, les dissipateurs thermiques, parenthèses, et les collecteurs de vannes.

Ces pièces sont généralement envoyées vers des fraiseuses à commande numérique. Leur géométrie nécessite un enlèvement de matière afin de former des surfaces planes qui se croisent, des poches de profondeurs variables et des réseaux de trous sur plusieurs plans.

Lors de l'examen de pièces prismatiques, la portée de l'outil et l'orientation de la pièce constituent les facteurs limitants. Même un support d'apparence simple, usiné à partir d'un bloc d'aluminium 6061-T6, peut nécessiter trois réglages distincts s'il comporte des trous taraudés sur le dessus, à l'avant et sur le côté. De plus, la présence de poches profondes ou de contours de surface complexes détermine si un usinage standard à 3 axes est suffisant ou si des trajectoires d'outils à 5 axes sont nécessaires pour garantir la rigidité et la portée de l'outil.

Pièces rotatives

Les pièces rotatives comprennent les arbres, les goupilles, les bagues, les brides sur mesure, les manchons, les rouleaux et les raccords filetés sur mesure.

Lorsque les caractéristiques principales — telles que les surfaces d'appui, les alésages internes et les faces d'étanchéité — partagent un axe central, la pièce doit être usinée sur un tour. L'étude technique se concentre ici sur les rapports longueur/diamètre (L/D) afin d'éviter toute déformation du matériau, et vérifie quelles surfaces peuvent être saisies en toute sécurité par les mâchoires du mandrin.

Cependant, un profil circulaire n'implique pas automatiquement le recours au tournage. Par exemple, une plaque mince et circulaire en acier inoxydable 316L présentant de nombreuses cavités asymétriques et un maillage de trous dense pourrait s'avérer plus stable sur une fraiseuse verticale. Sur un tour, les pièces circulaires à parois minces se déforment souvent sous la pression des mâchoires du mandrin, ce qui fait du fraisage le choix géométrique le plus sûr.

Pièces à caractéristiques mixtes

De nombreux composants fonctionnels doivent présenter à la fois des caractéristiques de rotation et des caractéristiques prismatiques. Prenons l'exemple d'un raccord de fluide en aluminium fabriqué sur mesure. Cette pièce présente les caractéristiques suivantes :

• Un corps principal cylindrique
• Un alésage interne axial
• Filetages extérieurs
• Deux trous latéraux radiaux
• Deux méplats pour clé
• Une surface de repérage

Pour cette géométrie, trois voies de production principales sont envisageables :

1. Tournage et fraisage séparés : Le corps cylindrique, l'alésage et le filetage extérieur sont usinés sur un tour standard à deux axes. La pièce est ensuite retirée, serrée dans un étau sur une fraiseuse à trois axes, puis les alésages radiaux, les méplats et la face de positionnement sont usinés.
2. Tournage avec outils motorisés : La pièce est chargée dans un tour équipé d'outils motorisés. Les outils de tournage réalisent la finition du diamètre extérieur et de l'alésage. La broche se verrouille ensuite, et des fraises et forets motorisés usinent les méplats, la face de repérage et les alésages radiaux.
3. Centre d'usinage complet (fraisage-tournage) : La broche principale usine le diamètre extérieur principal et fraise les éléments radiaux. La contre-broche saisit ensuite la pièce ; un outil de tronçonnage la sépare de la barre d'alimentation, puis la contre-broche ramène la pièce pour usiner l'alésage intérieur à l'extrémité opposée.

D'un point de vue géométrique, ces trois méthodes permettent toutes de réaliser ce connecteur. Le choix final dépend de la répétabilité des gabarits, des erreurs de transfert des repères et des coûts totaux de mise en place — des facteurs que nous allons analyser ci-après.

Règles de conception pour la fabrication (DFM) en fraisage et tournage

Les choix de conception déterminent directement le choix des outils, la stabilité de l'usinage, les débits d'enlèvement de matière et, en fin de compte, la durée du cycle. La conception en vue de la fabricabilité (DFM) consiste à comprendre comment un outil de coupe interagit physiquement avec la pièce à usiner à l'intérieur de la machine.

Conception des outils de fraisage

Lorsque nos ingénieurs examinent une pièce en vue d'un usinage par fraisage CNC, nous recherchons les caractéristiques qui obligent la machine à ralentir, nécessitent un outillage sur mesure ou provoquent des vibrations.

Rayons des angles intérieurs

• Pourquoi c'est difficile : Les fraises à bout arrondi ne permettent pas d'usiner des angles internes parfaitement droits.
• Impact sur la qualité : Enfoncer un outil de force dans un angle aigu provoque des vibrations, des rainures et un mauvais état de surface en raison d'une augmentation soudaine de la pression d'engagement de l'outil.
• Incidence sur les coûts : Pour réaliser un angle très serré, il faut passer à des fraises coniques de plus en plus petites, ce qui oblige à effectuer plusieurs passes à des vitesses d'avance réduites et allonge la durée du cycle.
• Ajustement de la conception : Concevez les rayons des angles internes légèrement supérieurs aux rayons standard des outils. Par exemple, si la profondeur d'une poche permet d'utiliser une fraise en bout de 6 mm de diamètre, spécifiez un rayon interne de 3,5 mm plutôt que de 3 mm exactement. Cela permet à l'outil de balayer l'angle de manière continue.

Des moyens financiers considérables

• Pourquoi c'est difficile : L'usinage de cavités profondes nécessite un porte-outil à porte-à-faux important par rapport au porte-broche.
• Impact sur la qualité : Les outils allongés fléchissent sous l'effet des forces de coupe, ce qui entraîne un effilement des parois de la poche et l'apparition de marques de vibrations importantes.
• Incidence sur les coûts : Pour éviter toute rupture d'outil, l'opérateur doit réduire considérablement la vitesse d'avance et la profondeur de coupe.
• Ajustement de la conception : Limitez la profondeur de la poche à 3 à 4 fois le diamètre de l'outil, ou concevez la poche avec des parois en gradins et des angles de dépouille afin de permettre à des outils plus courts et plus rigides d'effectuer l'essentiel du travail.

Fentes étroites

• Pourquoi c'est difficile : Les fentes étroites limitent le diamètre maximal de la fraise, ce qui oblige à utiliser des outils fragiles.
• Impact sur la qualité : L'évacuation des copeaux est fortement entravée. La fraise finit par réusiner ses propres copeaux, ce qui raye les parois de la rainure.
• Incidence sur les coûts : Une usure importante des outils et des cassures fréquentes entraînent des temps d'arrêt des machines et une augmentation des coûts liés à l'outillage.
• Ajustement de la conception : Élargissez les fentes dans la mesure du possible, ou concevez-les de manière à ce qu'elles traversent entièrement la pièce afin de permettre aux copeaux de s'évacuer proprement par le bas.

Murs fins

• Pourquoi c'est difficile : Les sections transversales minces ne présentent pas la rigidité nécessaire pour résister à la pression radiale exercée par l'outil de coupe.
• Impact sur la qualité : Pendant la découpe, la paroi se déforme en s'éloignant de l'outil, ce qui entraîne des imprécisions dimensionnelles, un gauchissement et une épaisseur irrégulière.
• Incidence sur les coûts : Nécessite des trajectoires d'usinage spécialisées à faible force, plusieurs passes de ressort ou des opérations thermiques de détente.
• Ajustement de la conception : Épaississez les parois lorsque l'espace le permet (par exemple, en conservant une épaisseur de paroi d'au moins 1,5 mm pour l'usinage standard de l'aluminium), ou intégrez des nervures de renfort dans la conception afin d'augmenter la rigidité structurelle.

Poches à fond plat

• Pourquoi c'est difficile : Une transition parfaitement nette à 90 degrés entre le fond d'une poche et une paroi latérale met à rude épreuve la pointe acérée d'une fraise à bout carré standard.
• Impact sur la qualité : Cela entraîne des concentrations de contraintes dans la pièce finie et augmente le risque d'ébréchure de la pointe de l'outil.
• Incidence sur les coûts : Il faut souvent procéder à un ébauche avec un seul outil, puis à une finition avec une fraise à bout carré spécialisée, ne serait-ce que pour nettoyer le coin du sol.
• Ajustement de la conception : Ajoutez un petit congé (rayon arrondi) aux bords inférieurs. Cela permet d'utiliser une fraise à bout arrondi, qui est nettement plus résistante et permet une avance beaucoup plus rapide.

Conception des fonctions de tournage

Pour les pièces tournées, la conception pour la fabrication (DFM) accorde une grande importance à la fiabilité de la prise de la pièce et au comportement du matériau lors de la rotation à haut régime.

• Rapport longueur/diamètre (L/D) : Les pièces longues et effilées ont tendance à fouetter ou à dévier loin de l'outil de coupe. Les rapports L/D élevés nécessitent généralement une poupée mobile pour un appui central ou une poupée fixe.
• Longueur et surfaces de serrage : Les mâchoires du mandrin doivent disposer d'une surface suffisante pour serrer la pièce en toute sécurité. Si une pièce présente des contours complexes jusqu'à son extrémité, il faut ajouter de la matière supplémentaire uniquement pour pouvoir la maintenir, matière qui sera ensuite tronçonnée et mise au rebut.
• Forages profonds et évacuation des copeaux : Les barres d'alésage sont très sensibles aux vibrations. Les alésages profonds et borgnes sont particulièrement difficiles à réaliser, car les copeaux s'accumulent au fond, ce qui peut entraîner des chocs de l'outil et endommager la surface intérieure.
• Cylindres à paroi mince : Les mâchoires de serrage exercent une pression radiale considérable. Le serrage d'un tube fin ou l'alésage d'un boîtier à paroi mince peut écraser ou déformer la pièce, ce qui signifie qu'elle perdra sa circularité une fois retirée de la machine.
• Rainures de dégagement (contre-dépouilles) : Les outils de filetage et les barres d'alésage doivent pouvoir démarrer et s'arrêter proprement. La conception de dépouilles de filetage et de contre-dépouilles internes empêche l'outil de heurter un épaulement.
• Faux-rond du filetage : Les outils ne permettent pas de réaliser parfaitement des filetages à pleine profondeur jusqu’à une paroi perpendiculaire. Prévoyez une distance suffisante pour permettre à l’outil de filetage de sortir.
• Lieu de départ : Déterminez à quel endroit la lame de tronçonnage séparera la pièce de la barre. Cette opération laisse une petite bavure qui nécessite souvent une opération de dressage supplémentaire si l'on souhaite obtenir une extrémité parfaitement lisse.
• Dégagement de l'outil : Les caractéristiques internes, telles que les alésages étagés, doivent offrir un dégagement suffisant pour permettre à la tige de la barre d'alésage de pénétrer sans heurter l'avant de la pièce.

Usinage de type suisse : Le tournage de type suisse peut être envisagé pour les pièces de petit diamètre et élancées réalisées à partir de barres. La douille de guidage soutient la pièce à proximité de la zone de coupe, ce qui réduit considérablement la déformation pendant l'usinage.

Nature et forme des stocks

La forme brute du matériau — qu'il s'agisse d'une barre, d'un bloc rectangulaire, d'une tôle, d'un tube à paroi mince ou d'une pièce forgée proche de la forme finale — détermine le processus d'usinage tout autant que le modèle CAO.

Il est essentiel de comparer les différentes formes de matière première. Le fait de partir de dimensions standard de matière première permet de réduire au minimum les passes d’ébauche lourdes. Cependant, l’efficacité de l’utilisation de la matière dépend entièrement de l’adéquation entre la géométrie finale et la forme de la matière première, plutôt que d’une règle générale selon laquelle « le tournage permet d’économiser plus de matière que le fraisage ». La production de volumes importants de chutes à partir d’une matière première coûteuse pèse lourdement sur le coût unitaire.

Les différents matériaux présentent également des comportements spécifiques sous l'action de l'outil de coupe, ce dont notre usine doit tenir compte lors de la planification des processus :

• Acier inoxydable (par exemple, 316L) : Sujet à l'écrouissage. L'usinage nécessite des avances agressives et assurées ; le frottement de l'outil contre le matériau durcit la surface, ce qui détruit les outils de coupe utilisés par la suite.
• Titane (par exemple, nuance 5) : Mauvais conducteur de chaleur. La chaleur générée par la coupe est transférée directement vers l'arête de coupe au lieu d'être évacuée avec le copeau, ce qui accélère l'usure de l'outil et nécessite des montages rigides ainsi que des stratégies de refroidissement adaptées.
• Aluminium (par exemple, 6061-T6) : Il offre une excellente usinabilité, mais les copeaux sont abrasifs et rayent facilement les surfaces usinées lors de leur évacuation.
• Plastiques (par exemple, Delrin, PEEK) : Très sensible à la déformation thermique et à la déformation due au serrage. Les passes d'ébauche importantes peuvent générer des contraintes internes qui provoquent une déformation du plastique plusieurs jours après l'usinage.
• Tubes à paroi mince : Cela nécessite souvent l'utilisation de mâchoires souples sur mesure ou de mandrins internes expansibles afin d'éviter tout écrasement par les mâchoires et de garantir la concentricité.

Réglages, repères et qualité d'usinage

Des pièces qui semblent presque identiques sur un écran de CAO peuvent donner lieu à des devis de fabrication très différents. Cette différence s'explique principalement par le nombre de réglages et la gestion des tolérances.

Fixation de la pièce et transfert de repères

Chaque fois qu'une pièce est débloquée, retournée puis re-bloquée, le processus de fabrication engendre des coûts et des risques cachés. Le repositionnement de la pièce implique un surcroît de main-d'œuvre, du temps consacré à la mesure à l'indicateur à cadran, le coût des mâchoires souples sur mesure, la manutention des travaux en cours (WIP) ainsi que des étapes d'inspection intermédiaires.

Plus important encore, le recollement entraîne erreurs de transfert de données. Pour revenir à notre exemple de raccord de fluide en aluminium sur mesure : si un atelier choisit de tourner d’abord le corps cylindrique, puis de transférer la pièce vers une fraiseuse pour usiner les trous radiaux latéraux et les méplats de serrage, l’opérateur doit repositionner l’axe central du cylindre dans l’étau de la fraiseuse. Si ces alésages radiaux sont soumis à une tolérance de position stricte (par exemple, une position réelle de 0,05 mm par rapport à l’alésage central), ce deuxième réglage devient la principale source de cumul des tolérances et de risque de rebut.

Cependant, regrouper toutes les opérations au sein d’un même montage n’est pas forcément la solution la plus économique. Si le volume de production est faible, si les éléments fraisés sont simples et si les tolérances de position entre les éléments tournés et fraisés sont larges, le fait de répartir les opérations entre un tour standard et une fraiseuse 3 axes permet d'éviter le coût horaire élevé et les frais de programmation complexes liés à l'utilisation d'un centre de tournage-fraisage.

Tolérances critiques et contrôle

Les annotations fonctionnelles d'un plan déterminent la séquence d'usinage, le choix du repère et le type de contrôle requis.

• Concentricité et faux-rond : Si un arbre doit présenter un faux-rond réduit entre le tourillon extérieur du roulement et l'alésage intérieur, l'opérateur organisera les opérations de manière à usiner ces deux éléments lors d'un même serrage, éliminant ainsi les variables liées à un nouveau serrage.
• Perpendicularité : Si une face d'extrémité doit être parfaitement perpendiculaire à l'axe central, la méthode la plus sûre consiste à l'usiner par face et à effectuer simultanément l'usinage du diamètre extérieur.
• Position et angularité : Les relations angulaires très précises entre les alésages latéraux radiaux et le corps principal conduisent souvent à opter pour une machine de tournage-fraisage, où le codeur de l'axe C garantit un positionnement angulaire exact.

Ces exigences ont une incidence directe sur le prix du devis, car elles déterminent le matériel d’inspection nécessaire et le temps requis. Les tolérances générales peuvent se limiter à l’utilisation de pieds à coulisse et de micromètres. Les ajustements des roulements nécessitent des alésomètres. Un faux-rond serré exige de positionner la pièce sur des blocs en V à l’aide d’un comparateur à cadran. Les cotes de position réelle sur plusieurs plans imposent souvent l’utilisation d’une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT), ce qui nécessite un temps de programmation dédié et des rapports complets d’inspection du premier article (FAI).

Conseil d'expert : C'est pourquoi il est essentiel de préciser clairement, sur le plan joint à votre appel d'offres, quelles tolérances sont strictement fonctionnelles et lesquelles relèvent des normes générales (par exemple, ISO 2768-m). Le fait de définir des tolérances trop larges pour les caractéristiques non critiques oblige le fabricant à recourir à des opérations de finition plus longues et à des contrôles sur machine à mesurer tridimensionnelle (MMT), ce qui se traduit par un devis artificiellement gonflé.

Finition de surface et pose

La rugosité de surface (valeur Ra) et la direction de la texture de surface (orientation) sont des caractéristiques liées mais distinctes. Le simple fait de respecter la valeur Ra demandée ne garantit pas le bon fonctionnement de la pièce si les traces d'outillage sont orientées dans le mauvais sens.

Le tournage laisse généralement une rainure spirale continue et microscopique — un peu comme sur un disque vinyle —, car il s'agit d'une coupe continue réalisée à partir d'un seul point. Le fraisage laisse des traces d'outil parallèles, arquées ou en hachures, selon la trajectoire de l'outil et le pas de fraisage.

L'orientation de ces traces d'outillage a une incidence sur le frottement, la rétention de la lubrification, l'aspect et l'étanchéité.

Conseil d'expert : Prenons l'exemple d'une rainure d'étanchéité pour joint torique. Dans le cas d’une étanchéité dynamique soumise à une pression élevée, une trace en spirale générée par un tournage standard peut agir comme un filetage microscopique, faisant passer en continu du fluide au-delà du joint à mesure que l’arbre se déplace. Dans ce cas de figure, un tournage en plongée, un brunissage au rouleau ou un meulage ultérieur peuvent s’avérer nécessaires pour éliminer cette trace en spirale, même si la valeur Ra mesurée se situe déjà dans les limites spécifiées.

De plus, le fait de fixer des valeurs de rugosité de surface inutilement basses (par exemple, 0,4 µm / 16 µin partout) oblige l'opérateur à réduire considérablement les vitesses d'avance, à changer fréquemment de plaquettes ou à ajouter des étapes de polissage secondaires. Cela entraîne une augmentation significative des coûts de production sans apporter de valeur fonctionnelle supplémentaire.

Processus de production et coût total

En fin de compte, la faisabilité technique doit se traduire par une décision d'achat. Le choix entre la séparation des opérations et l'utilisation d'une machine multiaxiale dépend de la manière dont les temps de réglage, la main-d'œuvre et les tarifs horaires des machines s'adaptent à votre volume de production.

Fraisage et tournage séparés

Le parcours d'usinage traditionnel « tournage d'abord, fraisage ensuite » n'est pas pour autant obsolète. Il constitue souvent le choix le plus économique pour :

• Prototypes et petites séries : Lorsque la programmation complexe ne peut pas être amortie.
• Caractéristiques minimales de fraisage : Par exemple, un arbre simple comportant un seul méplat à une extrémité.
• Alignement approximatif des caractéristiques : Lorsqu'il n'existe pas de relation GD&T stricte (telle que la position réelle ou la concentricité) entre les diamètres tournés et les poches fraisées.
• Serrage standard : Lorsque des étaux et des mandrins standard permettent de maintenir la pièce de manière fiable sans avoir recours à des dispositifs de fixation sur mesure.
• Horaires flexibles : Le fractionnement des opérations permet à un atelier d'optimiser la capacité de plusieurs machines standard, plutôt que de créer un goulot d'étranglement sur un seul centre de fraisage-tournage coûteux.

Toutefois, les acheteurs doivent tenir compte des coûts cachés liés aux opérations fractionnées. Le coût réel ne se limite pas au temps de cycle des deux machines ; il comprend :

• Temps d'attente : Le fait d'attendre que deux machines distinctes soient disponibles peut allonger de plusieurs jours votre délai d'exécution global par rapport à un processus ne nécessitant qu'une seule configuration.
• Transfert et manutention manuels entre les postes de travail.
• Mesures répétées à l'aide d'un comparateur à cadran et détection des arêtes pour le deuxième réglage.
• Le coût de la conception et de l'usinage de mâchoires souples sur mesure.
• Contrôles intermédiaires entre les opérations.
• Produits en cours de fabrication (WIP) en attente dans l'atelier.
• Risques accrus de rebut : si l'opérateur chargé du fraisage ne positionne pas correctement la pièce lors du deuxième réglage, le temps et les matériaux investis pendant la phase de tournage sont entièrement perdus.

Outillage motorisé et usinage combiné fraisage-tournage

Les centres de fraisage-tournage et les tours équipés d'outils motorisés sont conçus pour regrouper les opérations. Cette approche présente de nombreux avantages pour :

• Corps cylindriques présentant des caractéristiques latérales denses : Pièces nécessitant un tournage de diamètre extérieur important, ainsi que des opérations de perçage radial, de taraudage et de fraisage à plat.
• Alignement strict des données : Lorsque les éléments fraisés doivent s'aligner parfaitement avec les éléments tournés, la suppression de l'étape de repositionnement est le seul moyen fiable de respecter des tolérances serrées.
• Production en série automatisée : La combinaison des capacités de fraisage-tournage avec un chargeur de barres permet un usinage « sans surveillance », ce qui réduit considérablement les coûts de main-d'œuvre par pièce.

Le compromis réside dans l'investissement initial. La production par usinage combiné (fraisage-tournage) présente les avantages suivants :

• Un tarif horaire nettement plus élevé pour la machine.
• Programmation FAO plus complexe et simulation de collisions.
• Des porte-outils motorisés spécialisés et coûteux.
• Des délais plus longs pour la configuration initiale de la machine et le réglage fin.
• Contraintes d'espace physique à l'intérieur de l'enveloppe de la machine pour les outils longs.

Exemple de connecteur en aluminium :

En ce qui concerne notre raccord de fluide en aluminium sur mesure, c'est le volume de production qui détermine la marche à suivre.

Pour une série de prototypes de 5 pièces, payer 3 heures de programmation CAM complexe pour un usinage combinant fraisage et tournage n'a aucun intérêt financier. Nos ingénieurs confieraient cette pièce à un tour standard, puis la transféreraient manuellement vers une fraiseuse 3 axes pour y réaliser les alésages radiaux.

Cependant, pour une série de 2 000 pièces, le coût horaire élevé du tour-fraiseuse est rapidement amorti. La machine est capable de prélever la matière première dans un chargeur de barres, de tourner le diamètre extérieur, de fraiser les faces plates, de percer les trous radiaux, de tronçonner la pièce et de déposer un connecteur fini et parfaitement aligné dans un bac de réception toutes les 3 minutes, sans aucune intervention manuelle ni aucune erreur de transfert de repères.

Conclusion

Le fraisage CNC constitue généralement le meilleur point de départ pour les pièces prismatiques, les poches et les éléments à plusieurs faces. Le tournage CNC est généralement plus efficace pour les diamètres, les alésages, les cones et les filetages disposés autour d'un seul axe. Le fraisage-tournage s'avère particulièrement utile lorsque des éléments rotatifs et hors axe nécessitent un alignement précis ou lorsque le volume de production justifie une réduction du nombre de réglages.

Prêts à lancer la production ? Envoyez-nous votre modèle 3D, votre dessin technique, les informations relatives au matériau, les quantités et les tolérances critiques afin que nous puissions procéder à une analyse DFM.. Nos ingénieurs compareront les différentes options de fraisage, de tournage et de fraisage-tournage afin de vous proposer un devis optimisé en termes de qualité, de délai de livraison et de coût total de fabrication.