Outillage tournant vs fraisage secondaire sur tours suisses

Outillage tournant vs fraisage secondaire sur tours suisses : optimisation du tournage de précision CNC

PFT, Shenzhen

Résumé : Les tours à commande numérique permettent d'obtenir des géométries de pièces complexes grâce à l'outillage motorisé (outils rotatifs intégrés) ou au fraisage secondaire (opérations de fraisage post-tournage). Cette analyse compare les temps de cycle, la précision et les coûts d'exploitation entre les deux méthodes, sur la base d'essais d'usinage contrôlés. Les résultats indiquent que l'outillage motorisé réduit le temps de cycle moyen de 27 % et améliore la tolérance de positionnement de 15 % pour des éléments tels que les trous transversaux et les méplats, bien que l'investissement initial en outillage soit 40 % plus élevé. Le fraisage secondaire présente des coûts par pièce inférieurs à 500 unités. L'étude conclut par des critères de sélection basés sur la complexité de la pièce, la taille du lot et les exigences de tolérance.

1 Introduction

Les tours suisses dominent la fabrication de petites pièces de haute précision. Un choix crucial se pose :outillage en direct(fraisage/perçage sur machine) etfraisage secondaire(opérations de post-traitement dédiées). Les données de l'industrie montrent que 68 % des fabricants accordent la priorité à la réduction des configurations pour les composants complexes (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Cette analyse quantifie les compromis de performance à l'aide de données d'usinage empiriques.

2 Méthodologie

2.1 Conception des tests

• Pièces : Arbres en acier inoxydable 316L (Ø8mm x 40mm) avec 2x trous transversaux Ø2mm + 1x plat 3mm.

• Machines:

  • Outillage en direct :Tsugami SS327 (axe Y)

  • Fraisage secondaire :Indexeur Hardinge Conquest ST + HA5C

• Mesures suivies : Temps de cycle (secondes), rugosité de surface (Ra µm), tolérance de position du trou (±mm).

2.2 Collecte de données

Trois lots (n = 150 pièces par méthode) ont été traités. La MMT Mitutoyo a mesuré les caractéristiques critiques. L'analyse des coûts a porté sur l'usure des outils, la main-d'œuvre et l'amortissement des machines.

3 résultats

3.1 Comparaison des performances

*Figure 1 : L’outillage motorisé réduit le temps de cycle mais augmente les coûts d’outillage par pièce.*

3.2 Analyse coûts-avantages

• Point d'équilibre : l'outillage en direct devient rentable à partir d'environ 550 unités (figure 2).

• Impact sur la précision : l'outillage en direct élimine les erreurs de refixation, réduisant ainsi la variation du Cpk de 22 %.

4 Discussion

Réduction du temps de cycle : les opérations intégrées de l'outillage motorisé éliminent les retards de manutention des pièces. Cependant, les limitations de puissance de la broche limitent le fraisage intensif.
Limitations de coût : les coûts d'outillage inférieurs du fraisage secondaire conviennent aux prototypes mais accumulent du travail de manutention.
Implication pratique : pour les composants médicaux/aérospatiaux avec des tolérances de ± 0,015 mm, l'outillage motorisé est optimal malgré un investissement initial plus élevé.

5 Conclusion

L'outillage motorisé sur tours suisses offre une vitesse et une précision supérieures pour les pièces complexes de moyenne à grande série (> 500 unités). Le fraisage secondaire reste viable pour les géométries plus simples ou les petites séries. Les recherches futures devraient explorer l'optimisation dynamique des parcours d'outils pour l'outillage motorisé.