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Un tour CNC fait généralement tourner la pièce contre un outil de coupe qui ne tourne pas. Une fraiseuse CNC fait tourner l’outil de coupe et le déplace relativement à une pièce fixée. Cette différence fait du tournage un procédé naturel pour les arbres, les manchons et autres caractéristiques disposées autour d’un seul axe ; le fraisage est quant à lui le procédé naturel pour les poches, les plans et les caractéristiques réparties sur plusieurs faces. Une pièce comportant les deux types de caractéristiques peut nécessiter les deux procédés. [1]
Pour une pièce usinée, la question utile est la suivante : quel procédé permet de réaliser ses caractéristiques fonctionnelles avec un support stable, un accès clair pour l’outil et un nombre maîtrisable de montages ? Le contour extérieur n’est qu’un premier indice.
Comment le mouvement de coupe modifie les formes que vous pouvez réaliser
Lors d’un tournage ordinaire, un outil avance le long ou transversalement à l’axe d’une pièce en rotation. Une avance le long de l’axe permet de réduire un diamètre extérieur ; une avance en bout produit une face. Un outil d’alésage peut finir un diamètre intérieur. Ces opérations conviennent aux caractéristiques partageant une ligne centrale, notamment les diamètres étagés, les épaulements et les rainures. Notre guide des opérations de tournage explique ces usinages individuellement. [2]
En fraisage, l’outil peut suivre un trajet sur une face, autour d’un profil ou à travers une poche. La pièce reste fixée, mais elle n’est pas nécessairement immobile : la table peut se translater, et un axe rotatif peut indexer ou faire tourner la pièce. Un trajet circulaire permet également à une fraiseuse de produire une ouverture ronde. « Caractéristique ronde » ne signifie donc pas automatiquement « tournage ». [3] Le guide du procédé de fraisage CNC décrit ces mouvements à travers les choix d’outils et de trajets d’usinage.
Associez le procédé aux caractéristiques de la pièce
Commencez par les surfaces qui déterminent le fonctionnement de la pièce. Un grand contour circulaire peut être moins important que les poches qu’il renferme ; une bride rectangulaire peut être secondaire par rapport à l’alésage et aux sièges de roulement qu’elle supporte.
| Exigence de la pièce | Procédure initiale probable | Quels facteurs pourraient modifier cette procédure ? |
|---|---|---|
| Arbre étagé avec épaulements et rainures circonférentielles | Tournage | Des surfaces planes, des trous transversaux ou des rainures de clavette ajoutent des opérations ; les sections élancées nécessitent un support adapté. |
| Manchon avec un alésage axial et un diamètre extérieur | Tournage et usinage interne | Une paroi mince, un accès difficile à l’alésage ou un traitement ultérieur peuvent modifier la séquence de serrage et d’usinage final. |
| Carter avec poches ouvertes, faces de fixation et emplacements de trous séparés | Fraisage | Des poches profondes ou des faces obstruées peuvent nécessiter des outils, une orientation ou un procédé différents. |
| Plaque circulaire comportant de nombreuses poches et des trous de fixation | Le fraisage peut réaliser la plupart des caractéristiques | Un diamètre extérieur exigeant ou une relation entre alésage et face peut justifier une opération de tournage. |
| Arbre à bride avec un motif de perçage et des surfaces planes pour clé | Tournage plus fraisage | Comparez le transfert vers une fraiseuse avec l’utilisation d’un centre de tournage adéquatement équipé. |
Il s’agit d’une liste restreinte basée sur les caractéristiques, et non d’une règle de cheminement fixe. Par exemple, une petite pièce rectangulaire peut être serrée dans un montage de tour adapté, et une fraiseuse peut usiner une surface cylindrique. La question est de savoir si cette approche est pertinente pour l’ensemble de la pièce.
Lorsqu’une pièce nécessite à la fois du tournage et du fraisage
Considérez un arbre à bride doté d’un journal central (siège de roulement), de deux surfaces planes pour clé et de trous boulonnés traversants la bride. Le tournage permet de réaliser le journal, le diamètre de la bride et les faces d’extrémité. Les surfaces planes et les trous hors-centre requièrent des opérations supplémentaires. Sur un tour basique, cela implique généralement de déplacer la pièce vers un autre montage.
Un centre de tournage équipé d’outils motorisés, ou actifs, peut faire tourner une mèche ou un fraise. Avec le positionnement requis de la broche et la configuration des axes appropriée, il peut usiner certaines caractéristiques radiales ou sur face tout en maintenant la pièce serrée. Haas documente le fraisage, le perçage, l’usinage de surfaces planes et le taraudage à l’aide de ses options d’outils actifs et d’axe C ; les opérations disponibles dépendent de la configuration de la machine. [4]
La combinaison d’opérations peut éliminer le transfert et les opérations de repositionnement de la pièce. Cela ne rend pas pour autant toute fraiseuse inutile. L’accessibilité de l’outil, les axes disponibles, le dégagement du montage, la charge de coupe et la quantité de fraisage restent des facteurs déterminants. Une pièce dominée par de larges poches convient probablement mieux à une fraiseuse dédiée, même si elle nécessite également du tournage.
Vérifiez le serrage et les relations entre caractéristiques avant de comparer la précision
Ni le tour « CNC » ni la fraiseuse « CNC » ne déterminent la tolérance que respectera une pièce finie. L’outil, la fixation de la pièce, le matériau, la géométrie des caractéristiques, les conditions thermiques et la méthode de contrôle influencent tous le résultat. Une machine peut positionner avec précision, tandis qu’une pièce mal supportée se déplace encore sous la charge d’usinage. [3] [5]
Sur l’arbre à bride, déterminez quelle relation est critique dans l’assemblage. Si le cercle de perçage doit être positionné par rapport à l’axe du tourillon, la configuration de la fraiseuse doit permettre d’établir cet axe de façon fiable. Si une face d’étanchéité doit présenter une concentricité correcte par rapport à l’axe du tourillon, le procédé d’usinage et le plan de contrôle doivent préserver et vérifier cette relation. L’usinage de plusieurs caractéristiques liées dans une même prise peut réduire les erreurs de repositionnement, mais cela ne garantit pas le résultat final sans mesure.
Identifiez également les surfaces utilisées pour le serrage. Une mâchoire de mandrin ou un étau peut masquer une caractéristique devant être usinée. Des parois minces peuvent se déformer sous l’effort de serrage, et une section longue non supportée peut fléchir. Une deuxième prise constitue parfois la solution pratique pour exposer une surface ou la supporter correctement, plutôt qu’un élément à éliminer à tout prix. [5]
Comparez le parcours complet pour la quantité requise.
Un parcours d’usinage apparemment plus simple n’est pas toujours le moins coûteux. Comparez le même matériau et la même condition, la révision du dessin, la quantité, l’état de surface et les exigences de contrôle. Incluez la programmation, les dispositifs de maintien, la mise en position, le temps d’usinage, les transferts ainsi que toute opération de finition. Notre guide des coûts d’usinage CNC explique comment ces éléments entrent dans un devis.
Pour une petite série, un parcours combiné sur tour et fraiseuse, bien maîtrisé, peut éviter une programmation importante ou des dispositifs de maintien spécialisés. Pour des commandes répétées, un parcours intégré peut amortir son coût de préparation grâce à une manipulation et un temps de cycle réduits. Il s’agit là d’alternatives à évaluer, et non d’une quantité seuil universelle de rentabilité.
Une comparaison utile consiste à lister, côte à côte, les prises proposées et les caractéristiques critiques que chaque prise achève. Si l’un des parcours est moins coûteux, vérifiez s’il inclut le même contrôle, le même ébavurage, le même traitement de surface et la même protection des surfaces finies. Sinon, les prix peuvent correspondre à des livrables différents.
Une séquence pratique pour choisir le parcours d’usinage
- Identifier les caractéristiques dominantes. Séparer les diamètres et les faces axiales des poches, des plans, des rainures et des trous décentrés.
- Indiquer les relations fonctionnelles. Préciser quels alésages, tourillons, faces et emplacements de trous doivent rester alignés ou positionnés les uns par rapport aux autres.
- Vérifier l’accès et le maintien. Évaluer comment chaque opération atteint sa caractéristique et où la pièce peut être serrée.
- Comparer des solutions complètes alternatives. Évaluer les procédés de tournage, de fraisage ou une combinaison des deux, pour la quantité réelle de la commande et avec les mêmes exigences d’acceptation.
Pour un composant prêt à être fabriqué, nos pages tournage CNC et fraisage CNC décrivent les services correspondants. Conservez le dessin centré sur la pièce requise et ses exigences fonctionnelles, sauf si un procédé de fabrication spécifique est lui-même indispensable.
Questions relatives aux tours CNC et aux fraiseuses
Une fraiseuse CNC peut-elle usiner des pièces rondes ?
Oui. Une fraiseuse peut usiner des poches circulaires, des alésages et des profils extérieurs à l’aide d’un parcours d’outil et d’un montage appropriés. Toutefois, une pièce constituée principalement de diamètres coaxiaux sera généralement plus naturellement traitée par tournage.
Un tour CNC peut-il usiner un plan ?
Un tour équipé d’outils motorisés adapté et d’un positionnement précis de la broche peut usiner des plans. Il ne faut pas supposer qu’une configuration de tournage de base possède cette capacité ; la pièce pourrait nécessiter un montage séparé sur une fraiseuse.
Dois-je spécifier le fraisage ou le tournage sur le dessin ?
Spécifiez d’abord la géométrie, le matériau, les tolérances fonctionnelles et les exigences de finition de surface. Ajoutez une exigence de procédé uniquement lorsqu’elle est nécessaire au fondement du design ou de son approbation. Sinon, laissez le fabricant proposer un procédé répondant intégralement à toutes les exigences.
Références techniques
- MIT OpenCourseWare — Tour et Introduction à la fraiseuse. Mouvement de coupe et opérations typiques.
- Sandvik Coromant — Tournage général ; Tournage extérieur. Avance de l’outil et caractéristiques rotatives.
- Sandvik Coromant — Qu’est-ce qu’un fraisage réussi ? Accès aux caractéristiques, rigidité du composant et choix du procédé.
- Haas Automation — 4000-rpm Outils motorisés avec axe C. Exemple d’usinage secondaire dépendant de la configuration.
- MIT Center for Bits and Atoms — Planification du parcours soustractif. Forces de coupe, fixation de la pièce et stratégie d’usinage.
