Outils d'usinage CNC vs outils de tour : choisir la solution d'usinage adaptée à votre projet

Les machines-outils à commande numérique (CNC) révolutionnent la réalisation de conceptions complexes. Que vous deviez produire en série 1 000 engrenages avec une tolérance de ±0,005 mm ou simplement usiner des arbres cylindriques, le choix entre machines-outils CNC et tours peut s'avérer complexe . Un mauvais choix peut parfois engendrer des coûts supplémentaires et des pertes de temps.

Ce guide définira les différences entre les caractéristiques clés de l'usinage CNC et celles des outils de tournage, et expliquera pourquoi l'usinage CNC en Chine est le meilleur choix pour un usinage de précision économique, compte tenu de ces différences.

À la fin de la lecture de cet article, vous saurez quelle technologie est nécessaire en fonction de la géométrie, du niveau de tolérance et du budget de vos composants, ainsi que la manière de coopérer efficacement avec des partenaires professionnels pour transformer les dessins en produits conformes aux normes.

Résumé des réponses clés

Points clés à retenir :

• Déterminisme technologique : Le choix dépend de la forme géométrique de la pièce (complexe ou corps rotatif), des exigences de tolérance (± 0,005 mm ou ± 0,05 mm) et du volume de production.
• La commande numérique domine la fabrication moderne : dans le paradigme de l’usinage et de la fabrication par commande numérique, cette technologie offre une répétabilité, une flexibilité et une intégration inégalées.
• Évaluation dynamique des coûts : Pour les composants complexes, le coût global par unité pourrait être inférieur pour le système CNC, le seuil de coût pour les tours étant plus bas.
• Valeur stratégique de la chaîne d'approvisionnement chinoise : Pour les projets recherchant à la fois des équipements de pointe et des avantages en termes de coûts, l'usinage CNC en Chine est un choix judicieux.

Pourquoi consulter ce guide ? En raison des services d'usinage CNC de JS Precision

Ce guide n'est pas purement conceptuel ; il s'appuie sur plus de 15 ans d'expérience commerciale de JS Precision dans la satisfaction des besoins d'usinage CNC des clients des secteurs automobile, aérospatial et médical.

Nous avons réalisé plus de 10 000 projets d'ingénierie de précision . À titre d'exemple, citons le projet d'optimisation de la ligne de production de carters de turbocompresseurs pour un fournisseur de pièces automobiles, équipée de machines CNC 5 axes.

Le temps d'exécution des usinages de pièces uniques a été réduit de 45 minutes à 16 minutes, le gain d'efficacité a été de 65 % avec une augmentation du taux de rendement de 85 % à 99,5 %, ce qui a permis à notre client de réaliser des économies de plus de 2 millions de dollars par an .

Notre gamme de services répond pleinement aux normes ISO 9001:2015 et IATF 16949. De plus, chaque machine est équipée d'une machine à mesurer tridimensionnelle pour garantir la précision des processus selon les normes internationales.

Nous possédons une expertise en usinage et fabrication CNC. Nous avons fourni des solutions d'usinage sur mesure à des clients du secteur aérospatial, avec une précision d'usinage de ±0,002 mm, ainsi que la fabrication de composants de moules d'injection pour des clients du secteur médical, avec une réduction des coûts de 30 à 50 %.

JS Precision possède plus de 20 centres d'usinage CNC 5 axes importés et emploie une équipe professionnelle d'ingénieurs en programmation et en procédés.

Ce qui nous distingue, c'est la combinaison d'une expertise technique approfondie et d'une expérience pratique : nous offrons non seulement le service d'usinage proprement dit, mais nous nous engageons activement dans l'optimisation de la conception, l'atténuation des risques de production et la résolution précise de vos problèmes de fabrication.

Si vous recherchez un partenaire fiable pour valider vos processus et optimiser vos coûts, contactez JS Precision. Fournissez-nous vos plans et exigences, et nos ingénieurs vous proposeront une analyse de faisabilité gratuite pour vous aider à éviter d'éventuelles pertes.

Que signifie l'acronyme CNC Machining ?

L'usinage CNC est au cœur de la fabrication de précision moderne. Nombreux sont ceux qui se demandent : «  Que signifie l'acronyme CNC ? » La maîtrise de ses principes est essentielle pour une utilisation efficace des outils d'usinage CNC.

Nom complet et noyau du CNC

CNC signifie Commande Numérique par Calculateur. Il s'agit du contrôleur des machines-outils utilisant un code G préprogrammé pour convertir les dessins numériques en pièces solides. Son automatisation élimine totalement les erreurs humaines, garantissant ainsi une précision constante pour les lots de production.

Du numérique au solide : le flux de travail CNC

• Conception CAO : Création de modèles 3D avec tolérance à l’aide de SolidWorks .
• Programmation FAO : Conversion en code machine-outil et génération de trajectoires d’outil optimales.
• Post-traitement : Adaptation aux centres d'usinage CNC et modification.
• Exécution sur machine-outil : Usinage conformément au programme pour créer le produit final.

La différence fondamentale entre l'usinage CNC et l'usinage traditionnel

L'usinage CNC présente des avantages considérables : il permet une surveillance automatique 24 h /24, contrairement aux méthodes traditionnelles qui nécessitent une intervention manuelle complète. La régularité atteint un CPK > 1,33 , alors qu'elle dépendait traditionnellement du savoir-faire de l'opérateur. La prise en charge des articulations à cinq axes facilite la fabrication de pièces complexes, auparavant difficiles à usiner.

Vous souhaitez découvrir comment l'usinage CNC peut transformer radicalement votre processus de production ? Vous aimeriez recevoir gratuitement notre livre blanc intitulé « Usinage CNC : les meilleures pratiques de fabrication » ?

Comment comparer les outils d'usinage CNC et les outils de tour ?

En résumé, le choix entre les machines-outils à commande numérique et les tours dépend avant tout des exigences relatives aux pièces. Pour vous aider à prendre une décision rapide, je vous propose un tableau comparatif basé sur les dimensions ci-dessous.

Gamme d'outils d'usinage CNC : fraiseuses, centres d'usinage et machines multifonctions intégrées

Il s'agit notamment des fraiseuses et des centres d'usinage, dans lesquels les outils de coupe rotatifs et le mouvement multi-axes de l'objet à usiner permettent un usinage à multiples facettes.

Outils de tournage pour noyaux : le roi de l'usinage rotatif de corps

Rotation de la pièce, coupe à outil fixe, maîtrise des pièces rotatives telles que les arbres, manuel, semi-automatique , type CNC, avec un investissement initial bien inférieur à celui des centres d'usinage CNC .

Tableau comparatif des performances clés (4D)

Guide de sélection : Décisions fondées sur les besoins du projet

Choisissez des outils d'usinage CNC pour les pièces 3D complexes, les processus multiples et les tolérances de ± 0,005 mm. Tour à corps rotatif simple, petite série , priorité au budget.

• Si la pièce présente un contour tridimensionnel complexe, nécessite un usinage intégré multiprocessus ou a une exigence de tolérance de ± 0,005 millimètres, les outils d'usinage CNC sont préférés.
• Si la pièce est un simple corps rotatif, ne nécessite qu'un prototypage ou une production en petite série, ou si le budget est la principale contrainte, le choix d'outils de tournage est plus rentable.

Pourquoi les centres d'usinage CNC sont-ils l'épine dorsale des projets complexes ?

Ces projets considèrent les centres d'usinage CNC comme un élément central de leur fonctionnement et, grâce aux développements et aux améliorations, ont rendu ces centres d'usinage indispensables dans la fabrication de pointe.

Définition d'un centre d'usinage

Grâce à sa fonction de changement d'outil automatique , elle est capable de fraiser, de percer et de tarauder, permettant ainsi de réaliser simultanément plusieurs opérations avec une seule position de serrage.

Comparaison avec les machines traditionnelles

Le serrage unique contribue à éliminer les erreurs de positionnement cumulatif et offre une précision de positionnement de ±0,003 mm . Le changement d'outils via le changeur automatique d'outils (ATC) ne prend que 0,5 à 2 secondes, et le temps d'arrêt est réduit de 40 % .

• Temps de serrage réduit : Permet de réaliser l'usinage complet en une seule position de serrage, et ce, plus rapidement que les autres machines.
• Précision améliorée : La précision de positionnement est de ±0,003 mm, tandis que la répétabilité est de ±0,001 mm.
• Amélioration de l'efficacité de la production : le système de changement d'outils automatique ne prend que 0,5 à 2 secondes , réduisant ainsi le temps d'arrêt de 40 %.

Cas pratique : Fabrication CNC de carters de turbocompresseurs automobiles

Défi : Un équipementier automobile de premier plan doit produire des carters de turbocompresseur. Les passages de turbulence de ces composants présentent des courbes complexes avec une tolérance de ±0,03 mm. Les méthodes conventionnelles nécessitent 4 machines et 3 points de fixation, avec un taux de rebut de 15 % et un temps de production unitaire de 45 minutes, ce qui est insuffisant pour une production en série.

Solution : JS Precision utilise un centre d’usinage CNC 5 axes avec système de refroidissement haute pression. L’usinage de toutes les formes, systèmes de perçage et canaux d’écoulement est réalisé en une seule opération de serrage.

Résultats : Le pourcentage de rebuts a été réduit à 0,5 % , le temps a été réduit à 16 minutes, la productivité a augmenté de 181 % et la précision du canal d'écoulement est pleinement conforme aux normes ISO 13485 afin de faciliter l'entrée réussie des clients sur le marché international.

Qui devrait envisager l'utilisation de machines CNC pour la fabrication de pièces automobiles ?

L'industrie automobile exige une grande précision, ce qui explique que les machines CNC pour pièces automobiles soient devenues le choix privilégié des fabricants.

Les exigences rigoureuses de l'industrie de la production automobile : la tolérance des composants clés doit être de ±0,01 mm , stable à hautes et basses températures, avec une capacité de production de plus de 100 000 unités par an pour chaque modèle de production.

Pièces automobiles typiques usinées par CNC : notamment des pièces automobiles de base comme les culasses de moteurs, les étriers de freins et les engrenages.

Rôle des tours dans la chaîne d'approvisionnement automobile : Les tours demeurent un élément essentiel de la chaîne d'approvisionnement automobile, principalement pour l'usinage de composants rotatifs simples tels que les boulons, les écrous et les arbres de transmission. Grâce à leurs coûts d'investissement plus faibles et à leur capacité à produire en série et efficacement des composants simples, les tours peuvent être associés à l'usinage CNC.

La certification IATF 16949 est une qualification essentielle pour la fabrication de pièces automobiles, et les centres d'usinage CNC de JS Precision sont entièrement conformes à cette norme. Si vous êtes impliqué dans la production de pièces automobiles, envisagez d'obtenir un devis gratuit auprès de JS Precision pour découvrir des réductions de coûts potentielles de 20 à 30 %.

Figure 1. Bloc-cylindres de moteur usiné CNC. La fabrication de moteurs est l'une des applications les plus idéales des machines-outils CNC dans l'industrie automobile.

Quel rôle joue la commande numérique par ordinateur (CNC) dans les écosystèmes de fabrication modernes ?

Les technologies de l'Industrie 4.0, l'usinage et la fabrication CNC constituent le noyau des usines intelligentes, établissant ainsi le lien entre le monde numérique et le monde physique.

Le centre névralgique de la fabrication intelligente

L'intégration des systèmes CNC aux fonctionnalités MES ou ERP permet le suivi des données et un contrôle qualité intelligent. Il en résulte une réduction de 30 % des temps d'arrêt. Ci-dessous, un tableau comparatif de l'efficacité de l'intégration intelligente des équipements :

Comme le montrent clairement les données, l'intégration intelligente des machines CNC est bien supérieure aux machines conventionnelles en termes de stabilité de production, ce qui en a fait le cœur de la tendance de production actuelle dans l'industrie.

L'usinage CNC permet d'atteindre un contrôle du taux de défauts de l'ordre du ppm grâce à la commande par programme et à la détection en temps réel.

Évolution des outils traditionnels

Les tours et fraiseuses à commande numérique modernes , associés à des systèmes automatisés tels que des dispositifs robotisés de chargement et de déchargement, font désormais partie intégrante des systèmes de production flexibles. De plus, cette évolution permettra aux outils traditionnels de ne plus se limiter à un seul processus et de mieux répondre aux exigences des lignes de production intelligentes.

Vous souhaitez savoir comment intégrer l'usinage CNC à votre usine intelligente ? Contactez JS Precision en précisant « Intégration intelligente » pour recevoir un guide personnalisé d'intégration de l'usinage et de la fabrication CNC et maîtriser les techniques de mise en œuvre étape par étape.

Figure 2 La commande numérique par ordinateur (CNC) a complètement transformé l'industrie manufacturière telle que nous la connaissons, simplifiant les processus de production et permettant d'accomplir des tâches complexes avec précision et efficacité.

Comment évaluer le prix et la valeur d'un centre d'usinage CNC en Chine ?

L'usinage CNC en Chine est très rentable. Ce pays représente également une chaîne d'approvisionnement mondiale idéale. Nous allons maintenant vous aider à évaluer scientifiquement sa rentabilité.

Avantages du regroupement industriel : Le développement considérable de la chaîne d’approvisionnement à Shenzhen, Suzhou et dans d’autres régions de Chine a permis de réaliser des économies d’échelle et de réduire les coûts de production.

Analyse de la composition des prix : Le prix des centres d’usinage CNC est jusqu’à 40 % moins élevé qu’en Occident grâce à des avantages en termes de coût de la main-d’œuvre, des équipements et de la logistique.

Élément clé de l'assurance qualité : lors des achats, vérifiez les qualifications ISO 9001/IATF 16949 et la configuration des machines à cinq axes et des machines à mesurer tridimensionnelles importées.

Optimisation du retour sur investissement : Collaborer avec des fournisseurs chinois d’usinage CNC comme JS Precision permet d’obtenir de multiples avantages : réduction des coûts de production sans compromettre la qualité, utilisation d’équipements de pointe pour la gestion de projets de traitement complexes et raccourcissement des délais de livraison grâce à une gestion optimisée de la chaîne d’approvisionnement.

Étude de cas : JS Precision utilise la commande numérique par ordinateur à cinq axes pour résoudre la crise des fournisseurs de pièces de course.

Un fabricant de jantes de course haut de gamme rencontrait des difficultés de production. Le processus en deux étapes « tour CNC + fraiseuse 3 axes » affichait un taux de rebut de 5 % , un temps de production unitaire de 47 minutes et ne permettait pas de satisfaire les commandes pendant la haute saison des compétitions automobiles.

Défi principal

Ce processus présente trois principaux goulots d'étranglement :

• Deux serrages entraînent une erreur de position cumulée de ±0,1 mm , ce qui est incapable de satisfaire aux normes des pièces de course.
• Le temps de traitement entre les différentes étapes et le serrage/positionnement représentent 30 % du temps total.
• La capacité de production mensuelle n'est que de 450 pièces , ce qui rend difficile de faire face aux commandes urgentes de 1000 pièces par mois.
• Le coût total des rebuts et des retouches porte le coût unitaire à 45 $ .

La solution de JS Precision

JS Precision n'a pas seulement remplacé l'équipement, mais a entièrement repensé le processus. Les détails et les données de la solution sont présentés ci-dessous :

1. Mise à niveau des équipements et personnalisation des installations :

Un centre d'usinage vertical CNC 5 axes DMG MORI 50 (Allemagne) a été utilisé, ainsi qu'un dispositif de fixation pneumatique de précision développé en interne. La répétabilité est de ±0,003 mm, ce qui permet de réaliser l'ensemble du processus sans seconde passe et d'éviter les erreurs susceptibles de survenir lors d'une seconde passe.

2. Optimisation des paramètres d'outil et de coupe :

Pour l'usinage de l'alliage d'aluminium 6061, des plaquettes PCD de 12 mm ont été utilisées pour le surfaçage à une vitesse linéaire de 800 m/min et une avance de 0,2 mm/tr/min. Des outils à revêtement carbure ont été employés pour le fraisage latéral et le perçage. La stratégie de fraisage dynamique permet une profondeur de passe jusqu'à 3,5 mm et un gain de productivité de 60 %.

3. Optimisation de la programmation et du refroidissement :

Le système de liaison à cinq axes optimise la trajectoire de l'outil afin de rendre son arête latérale tangente à la surface courbe lors du fraisage latéral, réduisant ainsi l'effort de coupe de 40 %. Parallèlement, le système de refroidissement interne haute pression de 70 bars, avec un débit de 25 litres par minute, empêche l'alliage d'aluminium d' adhérer ou de former une arête rapportée , augmentant ainsi la durée de vie de l'outil de 2,5 fois.

Résultats quantitatifs :

Des résultats nettement positifs ont été observés après la mise en œuvre de la nouvelle solution :

• Le temps de cycle d'une seule pièce a été réduit de 47 à 22 minutes , soit une augmentation de l'efficacité d'usinage de 113 %.
• La capacité de production mensuelle est passée de 450 à 1440 pièces, soit une augmentation de la production de 220 %.
• Le taux de rebut a été réduit de 5 % à 0,2 %, avec des retouches quasi nulles .
• Le coût unitaire a été réduit à 29 $, ce qui représente une économie de 35 % , et le nouvel investissement est récupérable en 4 mois.

Si vous rencontrez des problèmes d'efficacité ou de qualité, planifiez une consultation gratuite avec un ingénieur de JS Precision . Nous concevrons une solution d'usinage CNC sur mesure.

Figure 3 Noyau de roue de course en alliage d'aluminium usiné CNC

Comment prendre la décision finale : choisir la solution d’usinage adaptée à votre projet

Le choix des machines-outils à commande numérique (tours, etc.) implique néanmoins l'intégration de considérations technologiques et commerciales. Pour prendre les meilleures décisions, suivez ces trois étapes :

Étape 1 : Définir les critères de réussite du projet

Les points importants à définir : La précision est-elle plus importante que le prix ? S’agit-il de fabriquer 100 pièces ou 100 000 ? La pièce présente-t-elle une forme complexe en 3D ou une simple forme rotative ?

Étape 2 : Évaluer les capacités des fournisseurs

Le principal risque lié au choix des fournisseurs réside dans leurs compétences. Les critères mettent l'accent sur le support technique, le contrôle qualité et les compétences en gestion de projet, qui contribuent respectivement à la réduction des coûts, au contrôle de la qualité et à la stabilité des délais de livraison.

Étape 3 : Lancer une enquête professionnelle

Lors des demandes de renseignements auprès des fournisseurs, il convient d'être prêt à fournir les documents requis tels que les dessins CAO 3D avec les marques de tolérance, les détails des matériaux (comme l'alliage d'aluminium 6061 et l'alliage de titane Ti6-Al4V), les exigences en matière de capacité de fabrication et le délai de livraison.

Les ingénieurs de JS Precision fourniront une solution complète couvrant l'optimisation des processus, l'analyse des coûts et l'évaluation des risques sur la base de ces informations.

FAQ

Q1 : Pour une simple pièce d'arbre, dois-je choisir un tour CNC ou un tour conventionnel ?

Pour les classes IT7 et supérieures, ou pour les travaux de production exigeant une grande précision, un tour à commande numérique (CNC) garantit la reproductibilité des pièces produites. Lorsqu'il s'agit de fabriquer une seule unité avec une précision moindre , un tour conventionnel est plus économique.

Q2 : Les coûts de démarrage (programmation, dispositifs de fixation) pour l'usinage CNC sont-ils élevés ?

La mise en place engendre des coûts, mais ceux-ci sont amortis lors de la production de chaque article. Pour les pièces complexes, l'avantage de ne pas avoir à retravailler le matériau ultérieurement compense largement les coûts initiaux.

Q3 : Une commande numérique peut-elle usiner tous les matériaux qu’un tour peut usiner ?

Oui, la commande numérique par ordinateur (CNC) peut traiter tous les matériaux qui sont traités par des tours, et même les matériaux difficiles à usiner comme les alliages de titane peuvent être mieux traités grâce au processus CNC, grâce à ses paramètres contrôlables et à son système de refroidissement sophistiqué.

Q4 : Lequel est le plus adapté à une production en petits lots (par exemple, 50 pièces) ?

Pour les composants plus simples, le tour est plus rapide et moins coûteux ; pour les composants complexes, même pour les petites séries, la précision de la machine CNC surpasse les pertes liées aux retouches.

Q5 : Comment puis-je déterminer si ma conception nécessite un usinage CNC 5 axes ?

Dans les situations où plusieurs surfaces non orthogonales doivent être usinées, ou dans les situations où un usinage multiface doit être effectué en une seule opération pour éviter l'accumulation d'erreurs, un usinage CNC 5 axes doit être réalisé.

Q6 : Le délai de livraison est-il fiable lorsqu'on choisit un fournisseur chinois de machines CNC ?

JS Precision assure la disponibilité de véritables fournisseurs chinois, transparents quant à leurs délais de livraison, et livre 98 % des commandes à temps et gère efficacement ses projets.

Q7 : À quoi fait exactement référence le terme « précision » dans les centres d'usinage CNC ?

La précision de positionnement (par exemple, ±0,003 mm), la répétabilité (par exemple, ±0,001 mm) et la précision du contour seraient prises en compte. Le bon fonctionnement de l'assemblage et la durée de vie des composants en seraient déterminés.

Q8 : La qualité de l'usinage CNC en Chine peut-elle vraiment rivaliser avec celle des fournisseurs locaux ?

Les leaders industriels chinois utilisent des équipements et des processus de gestion de la qualité harmonisés à l'échelle mondiale (par exemple, IATF16949). Les produits de JS Precision sont d'une qualité équivalente à celle des fabricants locaux, pour un prix bien inférieur.

Résumé

Le choix entre les machines-outils à commande numérique et les tours dépend des paramètres du projet et des besoins de l'entreprise. Pour la production en série complexe, les centres d'usinage à commande numérique offrent des résultats performants et efficaces, tandis que l'usinage à commande numérique en Chine constitue une solution économique viable.

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