Coûts fixes en usinage CNC : pourquoi l'outillage est clé pour une tarification précise

Au sein du groupe Eagle, nous fournissons des services complets de fonderie et d'usinage CNC de bout en bout. Une partie de notre responsabilité en tant que fournisseur est d'estimer le prix de la pièce pour chaque nouveau produit. L'un des postes les plus importants affectant le prix final de la pièce sur tout travail est l'outillage. En fonderie, l'outillage comprend souvent les modèles utilisés pour créer les moules et les noyaux. En usinage CNC, l'outillage peut faire référence aux dispositifs de maintien de pièce, porte-outils, outils de coupe ou plaquettes.

• Dispositifs de maintien de pièce sont des dispositifs qui maintiennent la pièce stable pendant les opérations de coupe.
• Porte-outils relient les machines de coupe (tours, fraiseuses, centres d'usinage multi-axes) aux outils de coupe.
• Outils de coupe sont les éléments qui entrent en contact direct avec la pièce pour enlever la matière. Ceux-ci incluent les forets, lames de scie et broches.
• Plaquettes sont utilisées dans de nombreux outils de coupe, mais pas tous. Ce sont des pièces remplaçables qui effectuent la coupe réelle lorsqu'elles sont fixées à l'outil de coupe.

Pour un regard détaillé sur l'outillage de coulée à la cire perdue, lisez notre article ici.

Conception d'outillage pour l'usinage CNC

Eagle CNC commande l'outillage après réception d'un bon de commande du client, mais les roues commencent à tourner tôt dans le processus. Après qu'un client soumet une demande de devis, les ingénieurs d'Eagle CNC planifient le processus qu'ils prévoient d'utiliser pour terminer le travail. Une partie de ce plan est l'outillage. Pendant cette phase initiale, l'atelier d'usinage décide s'il aura besoin de commander ou de créer un outillage personnalisé, et estime combien d'articles jetables seront nécessaires pour terminer le travail.

Outillage standard pour l'usinage CNC

Dans de nombreux cas, les ateliers d'usinage peuvent utiliser des dispositifs de maintien de pièce standard. Ceux-ci incluent les étaux de machine standards, mors de tour, mors de collet, tombstones, plateaux de face et bien d'autres. Pour référence, le fournisseur d'outillage Creston Industrial Sales fournit une excellente liste de fournisseurs de dispositifs standards.

De même, les porte-outils se déclinent dans une variété de configurations standard, comme les mandrins à collet, porte-fraise à queue cylindrique, porte-tête d'alésage, pour n'en nommer que quelques-uns.

Dispositifs de maintien de pièce personnalisés

Si des dispositifs de maintien de pièce personnalisés sont requis, les ateliers d'usinage ont le choix de produire le dispositif en interne ou de sous-traiter le travail à un fournisseur spécialisé. Dans les deux cas, les installations d'usinage conçoivent généralement les dispositifs elles-mêmes, car le maintien de pièce est étroitement lié à l'équipement et aux procédés utilisés pour la coupe.

Cependant, il est important de noter que les dispositifs ne devraient pas être conçus pour fonctionner avec une seule machine. Selon Dennis Chester, ingénieur commercial chez Eagle CNC, « Nous nous assurons que l'outillage personnalisé n'est pas spécifique à une machine, car nous devons garantir des livraisons à temps même si l'une de nos machines est en maintenance. Notre système garantit que nous pouvons exécuter n'importe quel travail sur à peu près n'importe quelle machine. »

Les outils de coupe personnalisés sont également souvent utilisés, mais intègrent presque toujours des plaquettes jetables. Ainsi, l'outil de coupe peut durer pendant la durée du projet, tandis que les plaquettes peuvent être remplacées selon les besoins.

Ci-dessus : dispositif de maintien de pièce personnalisé ; en haut : outils de coupe personnalisés

Qu'est-ce qui affecte le coût de l'outillage pour l'usinage CNC ?

Comme pour l'outillage de fonderie et tout autre coût fixe de fabrication, les coûts d'outillage d'usinage dépendent largement de la complexité du travail. Si aucun dispositif de maintien de pièce personnalisé n'est requis, les coûts fixes seront plus bas. De même, des porte-outils personnalisés de complexité limitée qui peuvent être produits en interne coûteront généralement moins cher que ceux qui nécessitent un fournisseur spécialisé.

Un autre coût fixe significatif dans tout travail d'usinage est lié au nombre d'outils de coupe ou de plaquettes utilisés. Bien que les plaquettes soient relativement peu coûteuses, parfois bien en dessous de 5 $ l'unité, elles doivent être affûtées et remplacées souvent. Les installations d'usinage compétentes seront en mesure de prédire avec précision le nombre et le type de plaquettes nécessaires pour terminer un travail, et pourront intégrer ce coût dans leur devis.

Combien de temps dure l'outillage d'usinage CNC ?

Alors que les dispositifs de maintien de pièce peuvent être mis à jour et entretenus pour durer indéfiniment, les outils de coupe jetables et les plaquettes sont consommables et doivent être remplacés souvent. En fait, une durée de vie normale pour une plaquette peut être aussi basse que 15 minutes de temps de coupe.

La longévité de l'outil de coupe dépend de plusieurs facteurs, notamment le matériau de la pièce et le processus d'usinage global. Afin de réaliser des opérations d'usinage, les plaquettes doivent être plus dures que le matériau qu'elles coupent. Les métaux tendres comme l'aluminium sont beaucoup plus faciles – et donc moins chers – à usiner que les métaux durs comme l'acier au carbone. Les métaux plus durs, les procédés plus exigeants et les délais d'exécution plus rapides diminuent également la longévité des plaquettes et des outils de coupe jetables.

Pour améliorer la durée de vie des outils de coupe, le fabricant d'outils Sandvik recommande de réduire la vitesse de coupe (pour réduire la chaleur), d'optimiser l'avance (pour le temps de coupe le plus court) et d'optimiser la profondeur de coupe (pour minimiser le nombre de passes). L'environnement de coupe peut également faire une différence, comme l'ajout de lubrifiant ou d'équipement de refroidissement. Au-delà des ajustements de processus, certaines installations d'usinage peuvent recommander d'utiliser un matériau différent ou d'apporter des modifications à la conception afin de prolonger la durée de vie de l'outillage.

Parce que la tarification compétitive est si vitale pour les fabricants aujourd'hui, le groupe Eagle intègre les principes de Conception pour la Fabricabilité dans tous nos projets. En suivant les pratiques DFM, nous sommes en mesure de faire des suggestions pour la conception, les matériaux et les procédés qui aboutiront à la plus haute qualité et au prix de pièce le plus bas.

En comprenant comment fonctionne l'outillage pour l'usinage CNC, les clients peuvent jouer un rôle plus actif dans la conception initiale et la cotation d'un nouveau produit.

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