Tournage CNC vs Fraisage CNC : Comment choisir le bon procédé

Le contrôle numérique par ordinateur (CNC) est une méthode de fabrication traditionnelle qui crée des pièces en retirant du matériau d'un bloc solide, connu sous le nom de pièce brute ou blanc.

Cependant, le terme « usinage CNC » peut en fait faire référence à un certain nombre de procédés, chacun utilisant différents outils et machines pour façonner la pièce désirée. Le fraisage CNC, par exemple, utilise des fraises rotatives et un mouvement perpendiculaire pour retirer du matériau de la face de la pièce brute, tandis que le perçage CNC permet aux ingénieurs de créer des trous et des formes dans le blanc avec des diamètres et des longueurs précis.

De nombreux procédés de fabrication CNC impliquent l'application d'outils de coupe rotatifs sur une pièce fixe, mais le tournage CNC est une méthode d'usinage qui fonctionne dans l'autre sens. En faisant tourner la pièce brute plutôt que l'outil, ce procédé permet la production efficace d'une grande variété de pièces cylindriques ou oblongues. Voici ce que les ingénieurs et les équipes produit doivent garder à l'esprit.

Comment fonctionne le tournage CNC

Généralement, le tournage CNC produit des pièces en déplaçant un outil de coupe le long de la surface externe d'une pièce brute en rotation rapide. Ce processus crée une trajectoire d'outil hélicoïdale et entraîne des pièces hautement axisymétriques. Lorsqu'il est appliqué aux surfaces internes d'un blanc, cette même action de coupe est connue sous le nom d'« alésage » – ensemble, le tournage et l'alésage constituent le sous-ensemble plus large de procédés CNC connu sous le nom de tournage CNC (tour CNC).

Bien que certains des détails plus fins varient selon le modèle et le fabricant, la plupart des machines de tournage CNC contiennent un ensemble de pièces similaire. Les plus pertinentes pour la production incluent :

• Le mandrin ou le collet : Le mandrin saisit la pièce brute et la maintient fermement en place. Les mandrins peuvent avoir une mâchoire dure ou tendre. Les collets sont généralement utilisés pour les blancs plus petits.
• La broche : La broche est l'axe de rotation de la machine de tournage CNC, qui reçoit les instructions du fichier FAO concernant le RPM approprié.
• Les outils de coupe : Une tourelle d'outils transporte les divers outils de coupe requis pour la production et permet à la machine de changer d'outils selon les besoins.

Pendant la production, la pièce brute est insérée dans le mandrin, la broche commence à tourner, et les outils de coupe sont appliqués à la surface de la pièce pour façonner la géométrie de la pièce.

Les pièces brutes utilisées dans le tournage CNC sont généralement longues et cylindriques, mais peuvent être carrées ou hexagonales selon la conception de la pièce. Les vannes à bille en laiton hexagonales, par exemple, commencent comme des barres hexagonales et sont tournées de chaque côté de l'écrou pour créer des filetages.

Principales considérations pour la production de pièces avec des tours CNC

Alors que les tours conventionnels permettent généralement seulement l'outillage le long de deux axes (les centres de tournage, cependant, auront probablement certaines capacités d'axe Y), les machines de tournage CNC permettent des opérations de coupe le long de trois, quatre ou cinq axes. Quelques-unes de ces opérations supplémentaires incluent :

• Tournage droit ou cylindrique : Ce procédé peut être utilisé pour créer des coupes uniformes dans le diamètre de la pièce brute et retirer de grandes quantités de matériau.
• Tournage conique : Le tournage conique produit une forme cylindrique avec des diminutions lisses de diamètre (similaire à une forme de sablier).
• Rainurage : Ce procédé utilise un outil façonné pour produire des cavités étroites dans la pièce brute.
• Moletage : Cette technique implique de couper un motif dentelé de lignes droites, angulaires ou croisées dans la pièce brute, donnant à la pièce une adhérence supplémentaire.
• Filetage : Cela produit les filetages vus sur les écrous et les vis qui permettent aux objets de se fixer ensemble et peut être appliqué à des géométries relativement grandes ou petites.
• Tronçonnage : Le tronçonnage est utilisé pour couper la pièce finie de la pièce brute originale.

Le tournage CNC est généralement bien adapté pour le prototypage et la production à faible volume. Cependant, lors de la détermination de savoir si le tournage sur tour CNC est la méthode la plus rentable pour produire une pièce, un facteur qui doit être pris en compte est le diamètre extérieur (DE) de la pièce. C'est parce que les machines de tournage CNC ont un DE maximum pour la production de pièces capables d'être alimentées en barres, et toute pièce avec un DE au-dessus de la limite définie devra être serrée individuellement, ce qui peut augmenter à la fois le temps de production et les coûts.

Un autre élément à garder à l'esprit est les outils CNC eux-mêmes. Beaucoup d'entre eux sont de forme cylindrique avec un bord de coupe limité, ce qui détermine intrinsèquement comment les coupes peuvent être faites sur la pièce brute. Cela signifie également que des éléments de conception comme les coins internes auront un rayon, indépendamment de la finesse ou de la petite taille de l'outil de coupe. Le tournage CNC est bien adapté pour créer des contre-dépouilles (également connues sous le nom de gorges de col ou de soulagement). Celles-ci sont courantes sur les pièces tournées cylindriques et seraient très encombrantes à fabriquer sur une machine de fraisage CNC. Si des outils de coupe spécialisés sont requis, il est important de se rappeler que ceux-ci présentent leur propre ensemble de défis. Par exemple, les outils avec des arbres plus longs – qui sont utiles pour atteindre des parties plus profondes des cavités de la pièce brute – augmentent le risque de vibration, de coupes moins précises et de mauvaise finition de surface.

Quand envisager le fraisage CNC au lieu du tournage CNC

Bien que le tournage CNC offre une efficacité inégalée pour produire des pièces avec des profils révolus – tels que les boulons, les roulements à billes et les rondelles – il n'est pas optimal pour créer des pièces non axisymétriques.

Le fraisage CNC – couramment utilisé pour les applications de fabrication automobile, aérospatiale et de meubles, ainsi que dans la production de robots et de machines industrielles – peut également être utilisé en tandem avec le tournage CNC pour ajouter des caractéristiques de conception, telles que des faces plates, qui sont impossibles à réaliser autrement.

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Afin de tirer pleinement parti des avantages du tournage CNC, les équipes produit et les ingénieurs doivent se familiariser avec un certain nombre de considérations critiques de conception et de fabrication, y compris le DE de la pièce et le volume de la série de production.

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