Tournage CNC ou fraisage CNC : quel processus d'usinage devriez-vous choisir ?

Réponse rapide

Le tournage CNC par rapport au fraisage CNC  dépend principalement de la géométrie de la pièce, des tolérances critiques, du nombre de configurations et du volume de production.

Choisissez le tournage CNC  pour les pièces rotatives telles que les arbres, les bagues, les manchons, les broches et les brides. Choisissez le fraisage CNC  pour les boîtiers, les supports, les poches et les pièces prismatiques complexes. Si un composant essentiellement cylindrique nécessite également des méplats, des trous transversaux, des fentes ou des rainures de clavette, l'usinage tour-fraisage  peut souvent réduire les configurations secondaires.

Pour les ingénieurs et les responsables des achats, le meilleur processus d'usinage CNC  est celui qui permet d'obtenir la géométrie, la tolérance, l'état de surface et le coût de production requis avec le risque de fabrication le plus faible.

Tournage CNC vs fraisage CNC : principales différences

Les deux processus sont largement utilisés dans la fabrication CNC , mais ils éliminent la matière différemment.

En tournage CNC, la pièce tourne  pendant qu'un outil de coupe enlève de la matière. Dans le fraisage CNC, l' outil de coupe tourne  tandis que la pièce est fixée.

La décision pratique ne se résume pas simplement à un tour ou à une fraiseuse . Il s'agit de savoir quel processus correspond à la géométrie fonctionnelle et aux références critiques de la pièce.

Comment fonctionne le tournage CNC

Dans le tournage CNC, la barre ou une ébauche est maintenue dans un mandrin ou une pince et mise en rotation par la broche pendant que l'outil de coupe suit une trajectoire programmée.

Les opérations courantes comprennent :

·  Tournage OD et ID

·  Face à

·  Ennuyeux

·  Rainurage

·  Enfilage

·  Forage

·  Séparation

Étant donné que plusieurs éléments cylindriques peuvent souvent être usinés à partir du même axe de broche, le tournage est bien adapté au contrôle du diamètre, de la concentricité, de l'arrondi, du faux-rond et des relations axiales..

Cela en fait un choix judicieux pour les arbres, les bagues, les manchons, les brides, les pièces hydrauliques, les connecteurs et les composants de production en grand volume..

Tour CNC vs centre de tournage CNC

Un tour CNC standard effectue principalement le tournage sur les axes X et Z.

Un centre de tournage CNC moderne peut ajouter :

·  Outillage en direct

·  Contrôle de l'axe C

·  Mouvement sur l'axe Y

·  Sous-broches

·  Ravitailleurs de barres

·  Gestion automatique des pièces

Ces capacités permettent d'effectuer certaines opérations de fraisage et de perçage sans déplacer la pièce vers une autre machine.

Par exemple, une bride nécessitant un alésage, un diamètre extérieur, une face, des trous de boulons et des filetages radiaux de précision peut être réalisée dans une seule configuration de tournage-fraisage au lieu d'opérations de tournage et de fraisage séparées.

Moins de configurations peuvent améliorer la cohérence des données, réduire la manipulation et raccourcir les délais.

Quand devriez-vous choisir le fraisage CNC ?

Le fraisage CNC  est généralement meilleur lorsque la pièce est principalement non rotative.

Les applications typiques incluent :

·  Logements

·  Supports

·  Collecteurs

·  Poches

·  Plaques de montage

·  Composants multifaces

·  Pièces prismatiques complexes

Un boîtier peut nécessiter des poches, des trous filetés, des ouvertures de connecteur, des alésages de précision et des caractéristiques sur plusieurs faces. Bien que certaines caractéristiques individuelles soient rondes, la géométrie globale est prismatique, ce qui rend le fraisage plus efficace.

Pour les composants plus complexes, l'usinage 4 axes et 5 axes peut réduire le re-serrage en accédant à plusieurs faces en une seule configuration.

Quel processus est le meilleur pour les tolérances serrées ?

Le tournage et le fraisage peuvent produire des composants de haute précision. La question clé est de savoir quel processus contrôle naturellement la relation entre les fonctionnalités requise.

Le tournage CNC est particulièrement efficace pour :

·  Diamètres de précision

·  Rondeur

·  S'épuiser

·  Relations OD-ID

·  Ajustements de roulements

Le fraisage CNC est particulièrement efficace pour :

·  Position du trou

·  Planéité

·  Perpendiculaire

·  Parallélisme

·  Tolérances de profil

Les références de production typiques comprennent :

Ces valeurs ne sont que des références générales. Le matériau, l'épaisseur de paroi, la taille des éléments, le maintien de la pièce, la stabilité thermique et la méthode d'inspection affectent tous la tolérance réalisable.

Une règle DFM utile est simple : n'appliquez pas de tolérances strictes aux dimensions non fonctionnelles, sauf si cela est nécessaire . Une tolérance excessive augmente le temps d'usinage, les coûts d'inspection et le risque de rebut.

Rugosité de surface en tournage et fraisage

La finition de surface doit être spécifiée en fonction de la fonction de la pièce.

Le tournage peut produire des finitions cylindriques cohérentes car l'outil suit une trajectoire continue autour de la pièce.

Cependant, pour les tourillons, les diamètres d'étanchéité et les composants hydrauliques, la rugosité de la surface doit être évaluée ainsi que l'arrondi, la tolérance dimensionnelle et les exigences fonctionnelles de contact.

Principaux défis du tournage CNC

Déformation des parois minces

Les manchons, bagues et boîtiers fins peuvent se déformer sous la pression du mandrin ou les forces de coupe.

Les solutions typiques incluent une pression de serrage plus faible, des mâchoires souples, des passes de finition plus légères, un enlèvement de matière équilibré et des mandrins dédiés.

Arbres longs

Les arbres longs et minces peuvent fléchir ou vibrer pendant l'usinage.

Le support de la poupée mobile, les lunettes fixes, le porte-à-faux réduit de l'outil, les forces de coupe contrôlées et la géométrie optimisée de l'outil peuvent améliorer la stabilité.

Contrôle des copeaux et de la chaleur

Une mauvaise évacuation des copeaux peut endommager les surfaces ou interrompre la production automatisée. Les pièces à tolérance serrée peuvent également changer de dimension à mesure que la température de coupe change.

Une production stable dépend donc d'un outillage approprié, des paramètres de coupe, de l'apport de liquide de refroidissement, du préchauffage de la machine et du contrôle d'inspection.

Ces problèmes sont particulièrement importants dans la production par lots, où la répétabilité compte plus que la production d'une pièce acceptable.

Quand l’usinage tour-fraisage prend plus de sens

Certains composants se situent entre le tournage traditionnel et le fraisage.

Considérons un arbre nécessitant :

·  Diamètres de roulement de précision

·  Discussions

·  Rainures

·  Une rainure de clavette

·  Trous transversaux

Les caractéristiques de rotation favorisent le tournage, tandis que les rainures de clavette et les trous transversaux nécessitent un fraisage.

Un centre de tournage-fraisage peut souvent effectuer ces opérations dans une ou deux configurations contrôlées, réduisant ainsi les changements de montages et les erreurs de transfert de données.

Le tour-moulin est particulièrement utile pour :

·  Puits complexes

·  Brides

·  Raccords hydrauliques

·  Accouplements

·  Connecteurs

·  Composants de vannes

Cependant, si des poches complexes, des surfaces sculptées ou des éléments multi-angles dominent la conception, le fraisage CNC dédié à 4 ou 5 axes  peut encore s'avérer plus efficace.

Tournage CNC pour la production par lots

Le tournage CNC devient particulièrement compétitif à mesure que le volume de production augmente.

Les systèmes de tournage modernes peuvent utiliser des ravitailleurs de barres, des contre-broches, une compensation automatique des outils, un chargement robotisé et une surveillance de la durée de vie des outils pour réduire la manipulation manuelle.

Pour les responsables des achats, cela signifie que le taux horaire des machines ne doit pas être la seule comparaison.

Le coût de la pièce finie est influencé par :

matière + mise en place + temps de cycle + outillage + opérations secondaires + inspection + manutention + risque qualité

Un centre de tournage de spécifications plus élevées peut avoir un taux horaire plus élevé mais un coût unitaire inférieur s'il élimine les configurations supplémentaires.

Tournage CNC vs fraisage CNC par type de pièce

Applications industrielles typiques

Dans le secteur automobile , le tournage est couramment utilisé pour les arbres, les bagues, les entretoises, les broches et les pièces de transmission, tandis que le fraisage produit des boîtiers et des supports.

Dans l'aérospatiale , le tournage convient aux manchons, aux raccords, aux arbres et au matériel de rotation, tandis que le fraisage multi-axes gère les structures et les boîtiers complexes.

Dans les dispositifs médicaux , le tournage est utile pour les petites broches, manchons, connecteurs et composants d'instruments de précision.

En robotique , les arbres et les composants des actionneurs nécessitent souvent un tournage, tandis que les structures articulaires et les carters de moteur nécessitent un fraisage.

En hydraulique , les alésages de précision, les filetages, les surfaces d'étanchéité et les rainures rendent l'usinage de tournage et de tournage-fraisage particulièrement important.

Les équipements électroniques et industriels utilisent également les deux processus pour les connecteurs, les boîtiers, les rouleaux, les fixations et les composants de production.

Comment choisir entre le tournage CNC et le fraisage CNC

Utilisez cette logique de décision simple lors de la conception ou de l'examen de l'appel d'offres :

Choisissez le tournage CNC lorsque :
Les caractéristiques les plus critiques sont en rotation et référencées sur un axe commun.

Choisissez le fraisage CNC lorsque :
La pièce est principalement prismatique et contient des poches, des méplats, des contours complexes ou des caractéristiques multifaces.

Choisissez le tournage-fraisage lorsque :
Le composant est principalement cylindrique mais contient également des trous transversaux, des fentes, des rainures de clavette, des méplats ou d'autres caractéristiques hors axe.

Ensuite, révisez :

·  Matériel

·  Tolérances critiques

·  Finition superficielle

·  Nombre de configurations

·  Quantité produite

·  Exigences d'inspection

·  Coût unitaire total

Le le plus économique processus d'usinage CNC  est généralement celui qui produit les caractéristiques critiques à partir du moins de données fiables.

Tournage CNC vs fraisage CNC : dernier point à retenir

Il n’y a pas de gagnant universel entre le tournage CNC et le fraisage CNC.

Le tournage est généralement le choix le plus efficace pour les arbres, les bagues, les manchons, les brides et les composants de production rotatifs . Le fraisage est mieux adapté aux boîtiers, supports, collecteurs et pièces prismatiques complexes . L'usinage tour-fraisage comble le fossé lorsque les éléments de rotation et hors axe doivent être produits efficacement.

Chez Dawang Precision, nous soutenons le tournage de précision, le fraisage multi-axes et l'usinage intégré avec plus de 26 ans d'expérience dans la fabrication et plus de 400 machines-outils, dont des équipements 5 axes Röders et Mazak.

Notre approche d'ingénierie se concentre sur la géométrie, la stratégie de référence, la tolérance, le maintien de la pièce, le volume de production et le coût total de fabrication, et pas seulement sur la capacité de la machine.

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Nous pouvons revoir :

·  Faisabilité du tournage ou du fraisage

·  Risques critiques de tolérance

·  Stratégie de référence et de maintien de la pièce

·  Possibilités de tournage-fraisage

·  Exigences de finition de surface

·  Réduction de configuration

·  Possibilités d'économies de coûts

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FAQ

Q1 : Quelle est la principale différence entre le tournage CNC et le fraisage CNC ?

Le tournage CNC fait tourner la pièce contre un outil de coupe, tandis que le fraisage CNC fait tourner l'outil de coupe contre une pièce fixe. Le tournage est préférable pour les composants en rotation ; le fraisage est meilleur pour les pièces prismatiques et multifaces.

Q2 : Le tournage CNC est-il plus précis que le fraisage CNC ?

Pas intrinsèquement. Le tournage est particulièrement efficace pour les diamètres, l'arrondi, le faux-rond et les caractéristiques concentriques, tandis que le fraisage est mieux adapté aux tolérances de position, à la planéité, aux profils et aux relations multifaces.

Q3 : Le tournage est-il moins cher que le fraisage ?

Le tournage est généralement plus économique pour les pièces cylindriques telles que les arbres et les bagues. Le fraisage est souvent plus efficace pour les boîtiers et les pièces prismatiques complexes. Le coût final dépend de la géométrie, du nombre de configurations, de la tolérance, du matériau et du volume.

Q4 : Quand dois-je utiliser l’usinage par tournage-fraisage ?

Utilisez le tournage-fraisage lorsqu'une pièce principalement cylindrique nécessite également des méplats, des fentes, des trous transversaux, des rainures de clavette ou d'autres caractéristiques hors axe.

Q5 : Quelles pièces sont les mieux adaptées au tournage CNC ?

Les pièces tournées typiques comprennent les arbres, les bagues, les broches, les manchons, les rouleaux, les brides, les raccords hydrauliques, les connecteurs et autres composants de production rotatifs.