Fraisage CNC 3 axes vs 5 axes : Guide de choix pour une précision, une efficacité et un coût optimaux

Le choix entre le fraisage CNC 5 axes et le fraisage CNC 3 axes constitue l'une des principales difficultés rencontrées par les entreprises manufacturières lors de la production de pièces mécaniques. Prenons l'exemple de la fabrication d'une pièce mécanique, qu'il s'agisse d'un simple support de fixation ou d'une pièce aérospatiale complexe.

Dans le premier cas, une machine-outil CNC 3 axes à haut rendement est suffisante, tandis que pour le second, seule la technologie CNC 5 axes permet de réaliser la pièce à partir d'un modèle numérique . Afin de trouver un équilibre entre précision, rendement et coût, chaque projet est confronté à un choix crucial.

Dans ce guide, nous explorerons les différences entre les centres d'usinage de fraisage CNC à 3 axes et à 5 axes, le coût réel du fraisage CNC de haute précision et comment vous pouvez décider quand un service de fraisage CNC en Chine peut vous offrir les meilleurs avantages.

Résumé des réponses principales

Principales conclusions

• Le choix entre le fraisage à 3 axes et le fraisage à 5 axes est guidé dans la plupart des cas par la complexité géométrique , et non nécessairement par le besoin de précision.
• Le fraisage CNC 3 axes est la meilleure solution pour équilibrer la précision et le coût du fraisage CNC tout en respectant les exigences de tolérance standard.
• La technologie 5 axes permet d'améliorer la précision globale et la qualité de surface de ces pièces complexes en réduisant le nombre de réglages.
• Il est très important de noter que la chaîne d'approvisionnement chinoise a le potentiel de minimiser les coûts de production des pièces usinées CNC en production de masse et d'en améliorer l'efficacité.

Pourquoi faire confiance à ce guide ? Fraisage CNC 5 axes pratique de JS Precision

Forte de 15 ans d'expérience dans la fabrication professionnelle de fraisage CNC, JS Precision est déjà une référence dans le secteur avec plus de 5 000 projets réussis, une expérience dans la gestion de plus de 200 clients internationaux haut de gamme et des certifications de système de qualité ISO 9001 et AS9100.

Nous disposons de 28 machines-outils 5 axes et de 45 machines-outils 3 axes équipées de systèmes CNC avancés et de systèmes de surveillance intelligents. Ces systèmes permettent un suivi en temps réel de l'usure des outils et des dimensions pendant l'usinage.

De plus, nous disposons d'équipements de test entièrement fonctionnels, tels que des machines de mesure tridimensionnelle et des profileuses. Cela nous permet de garantir une précision d'usinage de ±0,005 mm , répondant ainsi aux exigences de traitement des industries de pointe comme l'aérospatiale et le matériel médical.

Notre équipe principale est composée d'experts cumulant plus de 10 ans d'expérience, qui ont résolu de nombreux problèmes d'usinage de pièces complexes pour diverses industries telles que l'aérospatiale et le médical. Nos données sont sans équivoque :

Notre taux de défaillance des pièces usinées par CNC est toujours inférieur à 0,3 %, et notre taux de réachat client atteint 75 %. Grâce à l'optimisation des processus, nous aidons nos clients à réduire leurs coûts de production de 20 à 30 % en moyenne. C'est cette solide expérience, ces données et ces études de cas qui confèrent à ce guide toute sa pertinence et son autorité.

Vous souhaitez éviter les pièges lors de l'usinage de vos pièces complexes ? Contactez dès maintenant l'équipe JS Precision, indiquez-leur le matériau de votre pièce, les exigences de tolérance et le volume de production, et vous obtiendrez une solution d'usinage personnalisée gratuite ainsi qu'un devis pour minimiser les risques liés au choix de la pièce.

Que peut faire le fraisage CNC 5 axes que le fraisage 3 axes ne peut pas faire ?

La principale différence entre les technologies de fraisage CNC réside dans le nombre d'axes de mouvement, qui détermine directement les possibilités et l'efficacité de l'usinage des pièces . Dès lors que la conception des pièces dépasse les simples cavités planes et verticales, des limitations évidentes apparaissent concernant le fraisage CNC 3 axes.

Le principal avantage des fraiseuses CNC 5 axes réside dans leurs deux axes rotatifs supplémentaires, qui leur permettent de traiter des géométries complexes . Elles peuvent ainsi usiner aisément des pièces complexes, impossibles à réaliser avec une machine 3 axes. De plus, l'amélioration significative de la productivité et la réduction de l'usure des outils contribuent à abaisser les coûts de production.

Caractéristiques typiques des pièces qui dépassent les capacités de l'usinage 3 axes :

• Usinage multifaces : usinage de cinq faces d’une pièce en une seule opération, avec des relations de position précises entre les faces, sans étapes de positionnement multiples.
• Surfaces curvilignes complexes continues : Les pales de turbines, les hélices et les moules automobiles sont des exemples de telles surfaces, qui nécessitent un changement continu de l'angle de l'outil pour produire des surfaces lisses et continues.
• Cavités profondes et caractéristiques des parois latérales : L’usinage de cavités profondes à l’aide d’outils courts inclinés permet d’éliminer le problème de collision entre la machine et l’outil, d’améliorer la rigidité du processus d’usinage et de réduire les erreurs dues aux vibrations.
• Trous et barbes irréguliers : Création de trous non perpendiculaires au plan de référence ou de surfaces irrégulières de formes concaves sans nécessiter d’outillage spécifique.

Figure 1 Un schéma de la structure d'une machine-outil CNC à cinq axes, mettant en évidence la relation entre le plateau tournant de l'axe AB, le boîtier de broche et les différents axes de mouvement.

La vérité sur la précision : la précision du fraisage CNC 3 axes est-elle suffisante ?

La précision ne signifie pas une précision absolue, mais plutôt une précision suffisante. Selon la norme ISO 286-1 , sa suffisance dépend des tolérances spécifiées dans le dessin de la pièce , et non de la limite de précision théorique de l'équipement. Qu'il s'agisse d'usinage CNC 3 ou 5 axes, seule la précision répondant aux exigences de la pièce est véritablement utile.

Performances réelles de la précision à 3 axes

En réalité, la précision des fraiseuses CNC 3 axes modernes peut atteindre une précision de positionnement de ±0,025 mm, voire meilleure . Grâce à l'utilisation d'outils de coupe de précision et à des procédures d'usinage standardisées, une telle précision peut être maintenue.

Pour la grande majorité des pièces usinées par CNC, telles que les supports mécaniques, les boîtiers et les accessoires, cette solution répond parfaitement aux exigences de tolérance conventionnelles de ± 0,1 mm et constitue un choix fiable et économique . Ce niveau de précision couvre déjà les besoins essentiels de nombreux secteurs industriels, comme l'électronique grand public et la mécanique générale.

Quand faut-il viser une haute précision en 5 axes ?

Dans le cas de pièces avec des angles spatiaux complexes impliquant des tolérances strictes telles que +/− 0,025 mm, les écarts cumulés de plusieurs processus de serrage ont tendance à constituer un défi pour le fraisage CNC 3 axes.

Dans cette situation, les fraiseuses CNC 5 axes ont la fonction de réaliser un usinage multiface avec un serrage unique, ce qui élimine les erreurs de positionnement répétitives et joue un rôle essentiel dans l'obtention d'un fraisage CNC de haute précision.

En particulier pour les pièces de précision soumises à des exigences très strictes en matière d'équilibre dynamique et de précision de positionnement, l'application de la technologie 5 axes améliore la précision d'usinage.

Vous souhaitez vérifier si la précision d'usinage CNC 3 ou 5 axes répond à vos exigences ? Prenez rendez-vous pour une consultation personnalisée avec un membre de l'équipe d'ingénierie de JS Precision. Nous vous fournirons des rapports d'inspection de pièces similaires, vous permettant ainsi d'appréhender concrètement la précision d'usinage.

Fraisage CNC de précision à bas prix : vraiment bon marché ? La vérité sur le coût total

Rechercher la « haute précision à bas prix » est une illusion. Le véritable coût devrait être le « coût total par pièce conforme », et non la cadence de production de la machine-outil. Le coût total, dans ce contexte, englobe non seulement le coût de production, mais aussi le coût de l'outillage, les coûts de personnel et de gestion, ainsi que les pertes dues aux rebuts.

De plus, il ne faut pas négliger les coûts liés aux commandes non honorées et à l'accumulation des stocks due aux retards de livraison. Les différentes technologies de fraisage CNC engendrent des coûts très variables. Attention aux conséquences néfastes que pourrait avoir le choix aveuglé de l'option la moins chère.

Composition des coûts de traitement unitaire

Avantages économiques du « Made in China »

En Chine, grâce à une chaîne industrielle complète et à une capacité de production à grande échelle, le fraisage CNC 3 axes et le fraisage CNC 5 axes bénéficient de prix très compétitifs pour les services de fraisage CNC.

Cela permet à la recherche d' un fraisage CNC de précision bon marché en Chine d'être une stratégie viable à l'échelle mondiale , en particulier lorsque des services intégrés comme les traitements post-anodisation et thermiques sont nécessaires, réduisant ainsi les coûts de coordination de la chaîne d'approvisionnement.

Secteurs en demande : Qui a besoin de services de fraisage CNC de haute précision ?

Certaines industries exigent des normes de qualité si élevées pour leurs produits qu'elles constituent un moteur naturel du fraisage CNC de haute précision. Dans les différentes industries mentionnées ci-dessus, les composants de fraisage CNC doivent répondre à des critères stricts en matière de précision, de propriétés et de finition de surface , et la plupart doivent pouvoir résister à un environnement d'exploitation complexe.

Ils ont également des exigences extrêmement élevées en matière de durée de vie et de fiabilité des pièces. Les avantages de la technologie de fraisage CNC 5 axes sont pleinement exploités dans ces domaines, répondant précisément aux besoins des applications haut de gamme.

• Aérospatiale : Aubes de moteur, pièces structurelles (alliages de titane, alliages haute température), nécessitant un poids très faible, une résistance très élevée et des tolérances dimensionnelles strictes .
• Dispositifs médicaux : dispositifs orthopédiques, instruments chirurgicaux. Dans ce domaine, les matériaux biocompatibles et les surfaces ergonomiques impliquent une précision étroitement liée à la sécurité du patient.
• Automobile de compétition et haut de gamme : pièces de moteur, éléments de suspension légers, axés sur la vitesse et la durabilité, avec des exigences de précision d’usinage très élevées.
• Optique et semi-conducteurs : barillets et boîtiers de lentilles, et boîtiers de semi-conducteurs, nécessitant une stabilité dimensionnelle et une finition de surface ultra-élevées pour éviter toute dégradation de l’optique.

Si vous appartenez à l'un des secteurs d'activité mentionnés ci-dessus et que vous avez besoin de services de fraisage CNC de haute précision, consultez les études de cas sectorielles de JS Precision pour comprendre comment nous gérons les opérations d'usinage pour des clients similaires.

Figure 2 Usinage CNC 5 axes d'un bloc-cylindres de moteur aérospatial

Matrice de décision ultime : Fraisage CNC 3 axes vs 5 axes

Le choix ne doit pas reposer sur des conjectures, mais sur une logique décisionnelle claire. Seule la combinaison des caractéristiques des pièces, des exigences de précision et du budget permet de sélectionner la technologie de fraisage CNC la plus adaptée , sans gaspillage de ressources ni atteinte à la qualité du produit.

Vous trouverez ci-dessous une comparaison des principaux paramètres des deux méthodes d'usinage, afin de vous aider à prendre une décision plus intuitive :

Situations où un choix ferme sur 3 axes est nécessaire :

• Les géométries sont principalement prismatiques, avec des surfaces et des côtés simples et non courbes, peu profonds, impliquant uniquement un usinage planaire et vertical.
• Production en grande série et gabarits spécialisés pour un usinage multifacettes efficace et un contrôle cumulatif des erreurs.
• Le budget du projet est essentiel, et la précision requise est suffisante (±0,1 mm).

Il convient d'accorder une attention particulière à la situation des 5 axes :

• Elle présente des surfaces courbes ou des angles qui nécessitent un usinage selon différentes directions. Le bridage est nécessaire à plusieurs reprises pour l'usinage 3 axes.
• Moins le serrage est fréquent, plus il devient important de maintenir des tolérances critiques .
• Bien que les composants puissent paraître de conception simple, l'usinage 5 axes permet de réduire les temps et les coûts d'usinage grâce à un serrage unique.

Figure 3 Différences structurelles et de système de coordonnées entre la machine-outil verticale à trois axes de gauche (avec volant) et la machine-outil à cinq axes de droite (y compris l'axe rotatif).

La Chine détient-elle un avantage concurrentiel dans le domaine des pièces usinées CNC en grande série ?

Dans la production en série de pièces usinées CNC, les avantages pour la Chine vont bien au-delà du prix unitaire initial . Grâce à une chaîne industrielle complète, une capacité de production à grande échelle et une riche expérience des procédés, les services d'usinage CNC en Chine sont devenus le partenaire privilégié de la production de masse mondiale.

Elle peut offrir aux clients des services d'usinage plus stables et plus efficaces, tout en étant capable de s'adapter aux variations des quantités commandées et de répondre aux besoins des clients en matière d'itération de conception.

Des avantages complets au-delà du prix unitaire :

• Résilience de la chaîne d'approvisionnement : Accès rapide aux matières premières, aux pièces courantes, aux outils de coupe et aux services de traitement de surface, permettant ainsi de prévenir les risques liés à une interruption de production.
• Capacité de production à grande échelle : Une usine peut facilement planifier le fonctionnement de nombreuses machines-outils pour répondre aux commandes de production à grande échelle.
• Expérience en matière d'optimisation des processus : Les ingénieurs possèdent une expérience significative en matière d'amélioration des coûts et de l'efficacité pour les productions à grande échelle (par exemple, la gestion de la durée de vie des outils et la planification), et ont continuellement travaillé à réduire les coûts par unité.

Vous envisagez la production en série de pièces usinées CNC ? Contactez JS Precision pour découvrir nos services de production en série, bénéficier de devis compétitifs en fraisage CNC de précision et de garanties de livraison fiables, et ainsi optimiser la compétitivité de vos produits sur le marché.

Étude de cas : Atteindre une précision de 0,05 mm : Comment les fabricants de drones peuvent économiser 30 % sur leurs coûts globaux

Client et défi

Une entreprise européenne leader dans le domaine des drones recherchait des supports de moteur légers en alliage d'aluminium 7075. Il s'agit d'une pièce usinée CNC de structure complexe, comportant de nombreux trous inclinés et des faces courbes qui doivent être parfaitement équilibrées dynamiquement ; la tolérance de cette pièce est donc extrêmement critique : ±0,05 mm.

Pour ce faire, le prototype initial a été usiné en plusieurs étapes à l'aide d'une fraiseuse CNC 3 axes locale, pour un coût pouvant atteindre 85 $ par pièce. De plus, les multiples opérations de bridage ont engendré une accumulation d'erreurs , entraînant une faible homogénéité du produit (taux de défauts supérieur à 5 %) et compromettant fortement les plans de production en série.

JS Precision Solution

1. Refonte du processus : Toutes les formes externes, cavités et filetages sont usinés par la technologie de fraisage CNC 5 axes utilisée en une seule opération de serrage.

2. Optimisation des paramètres : Afin d’améliorer la vitesse de coupe et l’avance et de compenser la haute résistance et l’écrouissage de l’ alliage d’aluminium 7075 , un fluide de coupe spécial a été utilisé pour réduire efficacement les bavures d’usinage et obtenir un état de surface Ra < 0,8 µm, répondant ainsi aux exigences d’équilibrage.

3. Passage à la production de masse : Après la validation des premiers échantillons, les gabarits spéciaux ont été fabriqués sur la chaîne d'approvisionnement nationale, ce qui a amélioré le processus de traitement dans le flux de travail, réduisant ainsi le temps de production de chaque pièce de 45 minutes à 28 minutes .

Résultats et données

Au final, 10 000 produits ont été fabriqués avec un taux de défauts inférieur à 0,2 %. Grâce à une logistique intégrée et à une production de masse, le prix unitaire de chaque produit a été ramené à 59,5 $ . De plus, le coût total a été réduit de 30 % par rapport au plan initial du client.

Le client a par la suite confié le traitement d'une plus grande série de produits à JS Precision, et nous avons établi une relation de coopération à long terme.

Vous souhaitez obtenir des résultats similaires en matière de réduction des coûts et d'amélioration de l'efficacité pour votre propre client ? Partagez les spécificités de la pièce usinée CNC que vous utilisez pour ce client, et JS Precision concevra pour vous une stratégie similaire de réduction des coûts et d'amélioration de la précision.

Figure 4 : support moteur en alliage d'aluminium pour drone

Collaborer avec JS Precision China : votre feuille de route pour un fraisage CNC réussi

Transformer vos conceptions en pièces usinées CNC de haute qualité nécessite un partenaire fiable.

JS Precision, entreprise chinoise forte d'une solide expérience en usinage CNC, met à profit sa technologie de pointe , son expertise en gestion de projets et ses mesures de contrôle qualité rigoureuses pour proposer des solutions complètes, de l'optimisation de la conception à la production en série. Chaque étape du processus est supervisée par des experts.

Processus en trois étapes pour une collaboration réussie :

• Communication des exigences : Nous exigeons des modèles 3D complets ou des dessins 2D décrivant les spécifications de tolérance les plus critiques concernant la désignation du matériau, le processus de surface ou le nombre de composants nécessaires.
• Utilisation des retours d'ingénierie : Les ingénieurs de JS Precision réaliseront des études de fabricabilité et proposeront des recommandations concernant l'épaisseur des parois, les congés et l'ingénierie des tolérances afin de minimiser les coûts.
• Commencez par des petits lots : il est recommandé de commencer par une fabrication d’essai en petits lots pour valider un processus et la qualité, puis de passer à la production en série.

FAQ

Q1 : Dois-je fournir des fichiers de programmation 5 axes ?

Non. Il vous suffit de nous fournir des fichiers 3D standard et des dessins 2D , et chez JS Precision, nous nous chargeons de toute la programmation, garantissant précision et efficacité lors des processus d'usinage.

Q2 : Quel état de surface peut-on obtenir avec un usinage 5 axes ?

L'état de surface obtenu par usinage 5 axes dépend du matériau usiné, mais une rugosité Ra de 0,4 à 0,8 µm est possible. Toutefois, si une finition plus fine est requise, un polissage miroir permet d'obtenir un résultat optimal.

Q3 : Quelle est la taille minimale de la caractéristique qui peut être usinée ?

En usinage, JS Precision utilise des micro-outils pour réaliser des rainures ou des trous d'une largeur de 0,1 mm . La dimension d'usinage est adaptée à la dureté du matériau et à la profondeur d'usinage.

Q4 : Comment assurez-vous la constance de la qualité dans de grands lots de pièces ?

Nous contrôlons rigoureusement chaque processus de production grâce à de multiples mesures telles que des procédures opérationnelles standardisées, une inspection complète du premier article, un échantillonnage en cours de production et un contrôle statistique des processus afin de garantir la constance des composants de fraisage CNC à grande échelle.

Q5 : Les délais de livraison sont-ils longs lorsqu'on s'approvisionne en Chine ?

Le délai moyen de livraison est de 2 à 4 semaines . Cependant, JS Precision propose également des services de fabrication express ou de fret aérien pour répondre aux besoins urgents de vos projets.

Q6 : Quels types de rapports d'inspection de qualité fournissez-vous ?

Nous fournissons , selon les besoins du client, des rapports d'inspection de première pièce, des rapports d'inspection dimensionnelle complète et des rapports d'inspection de certification des matériaux. Nous disposons des appareils de test et des équipements nécessaires, tels que des machines à mesurer tridimensionnelles et des profilomètres, pour garantir la précision des résultats.

Q7 : Comment gérez-vous les traitements de surface complexes ?

JS Precision propose une solution complète pour les traitements de surface tels que l'anodisation, la galvanoplastie, le sablage et la peinture. Tous ces services peuvent être réalisés avant l'expédition , sans intervention supplémentaire du client.

Q8 : Comment la communication et la gestion de projet sont-elles garanties ?

Nous attribuons à chaque client un chef de projet et une assistance complète en communication anglophone. Nous vous tenons informé par e-mail et messagerie instantanée.

Résumé

Il est essentiel que le choix entre le fraisage CNC 3 axes et 5 axes soit mûrement réfléchi et prenne en compte la meilleure synergie possible entre les coûts et les délais de réalisation du projet . Le fraisage CNC 3 axes renforce le cœur de l'industrie manufacturière grâce à son rapport coût-efficacité inégalé, tandis que le fraisage CNC 5 axes stimule l'innovation de pointe grâce à sa grande puissance d'usinage géométrique.

Quels que soient vos besoins, l'accès au processus de fabrication chinois, notamment par le biais d'un partenariat avec JS Precision, qui maîtrise l'ensemble de la chaîne de production, du prototypage de précision à la production en série, peut vous offrir d'importantes opportunités d'efficacité et de réduction des coûts.

Vos conceptions méritent d'être parfaitement mises en œuvre grâce à des processus optimaux.

Téléchargez vos fichiers CAO sur notre système de devis en ligne JS Precision dès aujourd'hui et recevez un devis clair, accompagné d'une analyse du processus et de suggestions, sous 24 heures. Nous vous accompagnons non seulement dans la fabrication de vos pièces, mais aussi dans la création de produits fiables.