LS Manufacturing

Deux géants du monde manufacturier
Vous avez en main le projet d'une pièce de précision. Il peut s'agir d'un arbre rond ou d'un bloc carré. Avant de le concrétiser, il doit passer par l'un des deux géants de l'atelier d'usinage : un tour ou une fraiseuse . Un mauvais choix vous fera perdre du temps et de l'argent, voire vous fera échouer dans la fabrication de votre modèle. Alors, comment savoir lequel choisir ?

Les tours et les fraiseuses sont les équipements les plus fondamentaux et les plus critiques en usinage . Chacun d'eux excelle dans différentes méthodes d'usinage et s'adapte à différentes formes de pièces et exigences de processus. Pour les novices en usinage, la question peut être complexe : un tour est-il plus puissant ou une fraiseuse plus flexible ? En réalité, la réponse dépend de vos besoins spécifiques.

L'essentiel est de comprendre leur différence fondamentale : les tours font tourner la pièce et l'outil est fixe ; les fraiseuses font tourner l'outil et la pièce est fixe. Cette différence fondamentale détermine les domaines d'excellence de chacun et le responsable de votre conception.

Pour vous faire gagner un temps précieux, voici un bref aperçu des principales conclusions.

Référence rapide : Choisissez votre méthode d'usinage en un coup d'œil

En une phrase :

Tour = bon pour le « cercle » (pièces à symétrie de rotation)

Fraiseuse = bonne pour les pièces « carrées » (plates, de forme spéciale)

Ensuite, nous analyserons leurs différences en profondeur pour vous aider à faire le meilleur choix en matière de traitement réel.

Voici ce que vous apprendrez

1. Un cadre de décision simple pour vous aider à décider en 60 secondes si votre projet est mieux adapté à un tour ou à une fraiseuse .
2. Les principales différences de principe de coupe entre les deux machines et pourquoi cela détermine les formes de pièces qu'elles peuvent produire.
3. Comparaison clé des dimensions des tours et des fraiseuses , y compris le nombre d'axes, la géométrie, le type d'outil et les applications typiques.
4. Comment les technologies d'usinage multifonctionnelles modernes, telles que l'outillage motorisé et les centres de tournage-fraisage, brisent les frontières traditionnelles.
5. Conseils pratiques de machinistes professionnels pour répondre aux confusions courantes concernant le choix d'un tour ou d'une fraiseuse (FAQ).

Maintenant, creusons et trouvons la meilleure méthode d’usinage pour vos besoins !

Pourquoi faire confiance à ce guide ? Un aperçu complet de LS Machine Shop

Nous n'en parlons pas seulement sur papier, nous le pratiquons en atelier tous les jours :

Chez LS, nous ne privilégions aucune machine plutôt qu'une autre ; nous choisissons celle qui sera la plus avantageuse pour nos clients. Nous possédons et maîtrisons à la fois des tours et des fraiseuses. Nous utilisons une fraiseuse cinq axes pour usiner des aubes de turbine complexes pour un client du secteur aéronautique, et un tour CNC de haute précision pour produire des milliers d'arbres de transmission par jour pour un client du secteur automobile.

Cette expérience nous permet de faire les choix de processus les plus judicieux pour vous :

Face à une pièce cylindrique présentant plusieurs caractéristiques planes clés, est-il plus économique et efficace d'opter pour un tour équipé d'une tourelle motorisée pour l'usinage composé (réalisé en un seul serrage) ? Ou est-il plus rentable d'utiliser l'usinage séquentiel traditionnel, « tournage d'abord, puis fraisage » ?

Il ne s'agit pas d'une déduction théorique, mais d'une question fondamentale à laquelle nous devons faire face et répondre avec précision lors de la planification du processus de tournage et de fraisage CNC des pièces de nos clients, jour après jour.

Ce guide est le fruit de notre expertise en tant que partenaire de confiance pour votre fabrication, de notre sens aigu des responsabilités et de notre expérience pratique en matière de coûts et d'efficacité. Il s'appuie sur des cas concrets et vise à créer une réelle valeur ajoutée pour vous.

Comment taillent-ils ? L'art du filage contre la science de la sculpture

La principale différence entre l'usinage par outils réside dans le fait que les différents sujets de mouvement déterminent la différence fondamentale des méthodes d'usinage. En termes simples :

Tour : la pièce tourne à grande vitesse et l'outil se déplace de manière fixe (épluchage des pommes)

Fraiseuse : l'outil tourne à grande vitesse et la pièce se déplace de manière fixe (sculpture sur bois)

Tableau comparatif rapide des principales différences

Comprendre « qui tourne » permet de saisir l'essence même de ces deux méthodes de traitement fondamentales. Examinons de plus près leur fonctionnement :

Tour : L'art de faire tourner une pièce (par exemple le tournage de poterie)
Mécanisme principal : La pièce tourne et l'outil se déplace linéairement.

Scénario : Imaginez une barre métallique solide (pièce) fermement serrée dans le mandrin d'un tour. Démarrez la machine et la barre métallique se met à tourner à grande vitesse. À ce moment, un outil tranchant à pointe unique (en forme de ciseau) est monté sur le porte-outil, lequel ne tourne pas.

Processus de coupe : L'opérateur (ou le programme CNC) contrôle avec précision cet outil stationnaire pour se déplacer en douceur le long de l'axe de la pièce en rotation (direction axiale, comme le tournage de la longueur du cercle extérieur) ou perpendiculairement à l'axe (direction radiale, comme le contrôle du diamètre de tournage).

Enlèvement de matière : La surface de la pièce en rotation est en contact permanent avec la lame fixe. Comme pour peler une pomme, le tranchant de l'outil décolle les copeaux métalliques de la surface de la pièce en rotation, couche par couche et en continu. Ce procédé permet de créer efficacement des surfaces cylindriques et coniques lisses, des faces d'extrémité, des filetages et diverses formes de corps rotatifs complexes, symétriques par rapport à l'axe central.

Fraiseuse : la science des outils rotatifs (comme la gravure fine)
Mécanisme central : l'outil tourne et la pièce se déplace linéairement.

Scénario de travail : Imaginez une pièce métallique carrée ou de toute autre forme, solidement fixée sur l'établi. À ce moment, un outil à arêtes multiples appelé « fraise » (communément appelé fraise en bout) est installé sur la broche. Démarrez la machine et la fraise commence à tourner à grande vitesse.

Processus de coupe : L'établi (ou la tête de broche elle-même) sur lequel la pièce est fixée peut se déplacer horizontalement (directions X et Y) et verticalement (direction Z) grâce à des rails de guidage précis. L'opérateur (ou le programme CNC) contrôle l'établi (ou la broche) pour transporter la pièce et effectuer un mouvement relatif précis par rapport à la fraise en rotation à grande vitesse .

Enlèvement de matière : La fraise multi-arêtes rotative à grande vitesse est comparable à un foret à graver extrêmement précis . Au contact de la pièce fixe (ou en mouvement lent), ses multiples arêtes tranchantes pénètrent la matière à tour de rôle, la broyant en fins copeaux et l'enlevant. Le contrôle des trajectoires complexes (droites, courbes, contours) de la pièce par rapport à l'outil rotatif permet d'usiner des plans, des marches, des rainures, des cavités, des trous et des surfaces tridimensionnelles extrêmement complexes.

Rappelez-vous cette image fondamentale : la pièce tourne-t-elle sur le tour et est-elle usinée par l'outil, ou l'outil tourne-t-il sur la fraiseuse pour usiner la pièce fixe ? La réponse à cette question « Qui tourne ? » est la clé pour comprendre la différence essentielle entre tournage et fraisage.

Tournage vs. tour, fraisage vs. fraiseuse, et le rôle de la « CNC »

Précision essentielle :

Le tournage est une opération de coupe du métal.

Le tour est une machine permettant d'effectuer un tournage.

Le fraisage est une autre opération de coupe du métal.

Une fraiseuse est une machine permettant d'effectuer des fraisages.

La commande numérique par ordinateur (CNC) n'est pas une catégorie de machine à part entière , mais un système avancé de contrôle. Elle peut être appliquée aux tours et fraiseuses (et autres machines-outils) pour les transformer en tours et fraiseuses CNC .

1. Tournage et tournage
(1) Tournage (processus) :
La pièce à usiner constitue le mouvement principal car elle tourne et l'outil de coupe trace une ligne droite ou un chemin de forme spécifique pour effectuer le mouvement d'avance.

Objet traité : Principalement utilisé pour traiter les composants de corps rotatifs, tels que les cylindres, les cônes, les faces d'extrémité, les filetages, les rainures, etc. L'arbre, le manchon, les pièces de disque, la bride, la tige filetée, etc., sont quelques exemples de composants ordinaires.

Principe de la coupe : L'outil de coupe enlève de la matière à la surface de la pièce à usiner pour lui donner la forme et la taille souhaitées. La pièce est le moteur de la rotation.

(2) Tour (machine) :

Fonction principale : Fournir et contrôler avec précision le mouvement requis pour l'opération de tournage :

Broche : Serrage de la pièce et rotation à grande vitesse (mouvement principal ou principal).

Tourelle/Porte-outil : Serrage et montage de l'outil de coupe.

Chariot/Selle : Porte-outil pouvant se déplacer le long des rails du banc parallèlement à l'axe de la broche (avance longitudinale - axe Z) ou perpendiculairement à l'axe de la broche (avance latérale - axe X).

Contre-pointe : maintient l'autre extrémité d'une longue pièce (généralement fixe ou perçable), fournit un centre ou maintient des outils tels que des perceuses.

Relation entre l'équipement et le procédé : Un tour est un équipement spécialement conçu pour réaliser des opérations de tournage . L'opération de tournage est impossible sans tour. La conception, le mode de déplacement et les accessoires du tour sont tous adaptés aux exigences du tournage.

2. Fraiseuse et fraiseuse

(1) Fraisage (processus) :

Mouvement principal : la rotation de l'outil de coupe (fraise) est le mouvement principal, la pièce est montée sur la table de travail et la table de travail se déplace selon une trajectoire linéaire ou une trajectoire de contour programmée pour effectuer un mouvement d'avance (contre l'outil rotatif).

Objet de traitement : principalement utilisé pour traiter des plans, des rainures, des dents d'engrenage, des surfaces de contour complexes, des cavités, etc. Des exemples typiques de pièces incluent des moules, des boîtes, des supports, des pièces en plaque, des pièces à contours complexes, etc.

Nature de la coupe : Un outil rotatif à arêtes multiples coupe la matière à partir de la surface de la pièce, qu'elle soit relativement immobile ou mobile. La rotation est assurée par l'outil. Le fraisage permet de produire des formes géométriques très dissemblables .

(2) Fraiseuse (équipement) :

Objectif principal : Fournir et réguler avec précision le mouvement requis pour le processus de fraisage :

Broche : Supporte et fait tourner la fraise à grande vitesse (mouvement primaire). La broche peut généralement se déplacer selon l'axe vertical (fraiseuse verticale) ou pivoter sur plusieurs axes (fraiseuse universelle).

Table : Serre et fixe la pièce. La table peut se déplacer avec précision dans trois directions orthogonales perpendiculaires (axe X : de gauche à droite, axe Y : d'avant en arrière, axe Z : de haut en bas, généralement via la tête de broche ou la table élévatrice) pour réaliser des mouvements d'avance complexes.

Fraiseuse à table élévatrice à colonne et genou : maintenez la table et la tête de broche et réalisez un mouvement dans la direction Z.

Interaction entre l'équipement et le procédé : La fraiseuse est un équipement spécialement utilisé pour réaliser le fraisage. Sa structure (notamment la table/tête de broche mobile multiaxiale) et son système de broche haute puissance sont conçus pour répondre aux exigences complexes de rotation de l'outil et de déplacement multidirectionnel de la pièce pendant le fraisage. Il est difficile de réaliser le fraisage (notamment l'usinage de formes complexes) sans fraiseuse.

3. Caractère et finalité de la « commande numérique » (CNC)
(1) Définition fondamentale : La commande numérique par ordinateur (CNC) désigne une méthode ou un système de commande de machines . Les ordinateurs (ou contrôleurs spécifiques) sont utilisés pour stocker, interpréter et exécuter des instructions de code programmées (codes G, codes M, etc.) sous forme de lettres, de chiffres et de symboles, contrôlant ainsi automatiquement le mouvement et l'action des machines-outils.

(2) Fonction (en application aux tours et fraiseuses ) :

Automatisation : Remplace le fonctionnement manuel traditionnel (manivelle basculante) ou l'automatisation mécanique par cames et gabarits. La machine-outil fonctionne automatiquement selon le programme, et l'opérateur se concentre principalement sur le serrage de la pièce, le réglage de l'outil, le démarrage du programme et le suivi du processus. Alésage de cylindres par commande numérique.

Haute précision et reproductibilité : L'erreur humaine est éliminée grâce au contrôle par ordinateur. Les servomoteurs et les vis à billes/guides linéaires de haute précision peuvent se déplacer avec une précision de l'ordre du micron. Un programme identique peut reproduire les mêmes pièces à l'infini.

Usinage de formes complexes : Réalisez facilement des courbes, des surfaces et des contours tridimensionnels complexes (comme des empreintes de moules et des aubes de turbine) quasiment impossibles à terminer manuellement. Grâce au contrôle multiaxes ( fraiseuses 3, 4 et 5 axes, tours et fraiseuses), les opérations sont optimisées.

Flexibilité : Il est possible de changer les pièces traitées simplement en modifiant le programme et l'outil (impliquant parfois des montages), sans échanger de dispositifs mécaniques compliqués (par exemple, des cames), réduisant ainsi considérablement le temps de conversion du produit et applicable à la production multi-variétés et en petits lots.

Amélioration de l'efficacité : il peut maximiser les paramètres de coupe (vitesse de coupe, vitesse d'avance, profondeur de coupe), minimiser la course à vide et effectuer un usinage à grande vitesse, et il est capable de fonctionner sans pilote (doit être équipé de systèmes d'automatisation appropriés), augmentant considérablement l'efficacité de la productivité.

Intégration : Le système CNC est le cœur numérique de la fabrication numérique de nouvelle génération (CAO/FAO/CAPP/IAO). Une fois la pièce conçue (CAO), le logiciel de fabrication assistée par ordinateur (FAO) génère le programme d'usinage (code CN) et le transmet directement à la machine-outil CNC pour exécution.

(3) Explication indispensable

La CNC n'est pas une classe de machines : vous ne pouvez pas simplement dire « Allez acheter une CNC ». Vous devez préciser si vous achetez un « tour CNC », une « fraiseuse CNC » ou d'autres machines-outils CNC (par exemple, des rectifieuses CNC, des machines de découpe au fil CNC, etc.).

La CNC est une technologie « capacitive » : il s'agit d'une amélioration technologique du système de commande des générations précédentes de machines-outils (tours, fraiseuses, perceuses, rectifieuses, etc.). Un tour ou une fraiseuse manuel peut être transformé en tour ou fraiseuse CNC en l'équipant d'un système de commande CNC (comprenant des ordinateurs, des servovariateurs, des servomoteurs, des dispositifs de retour de position, des panneaux de commande, etc.).

Distinguer le matériel et les systèmes de contrôle : les tours et les fraiseuses sont des composants matériels, tandis que la CNC (CNC) est le cœur et le système nerveux qui pilote un appareil. Les principes fondamentaux d'une machine-outil peuvent être généralisés à différents types de machines-outils.

Comparaison complète entre tour et fraiseuse

Les tours et les fraiseuses constituent les catégories de machines-outils les plus élémentaires et cruciales pour l'usinage mécanique. Leurs principes de fonctionnement, leurs fonctions d'usinage et leurs applications diffèrent fondamentalement. Il est essentiel de comprendre ces différences pour choisir l'équipement d'usinage approprié.

💡 Suggestions de sélection :

Les essieux, disques, manchons et autres nécessitent un traitement → Les tours sont préférables

Les surfaces planes, les rainures et les surfaces tridimensionnelles doivent être traitées → Les fraiseuses sont préférables

Pièces très mixtes et complexes → Envisagez les machines-outils de tournage et de fraisage

Quand le tour apprend à fraiser : tourelle motorisée et centre de fraisage

« Dans l'industrie manufacturière moderne, les frontières entre tours et fraiseuses s'estompent . » C'est le slogan de l'une des tendances les plus marquantes de la métallurgie moderne : la consolidation des centres d'usinage. Les anciennes opérations de tournage (rotation d'une pièce) et de fraisage (rotation d'un outil), traditionnellement distinctes sur différentes machines-outils, sont aujourd'hui de plus en plus étroitement liées par les technologies. Les tours à tourelle motorisée et les centres de tournage-fraisage composites sont les représentants emblématiques de cette « intégration transfrontalière ». Ils ont transformé la production de pièces complexes, concrétisant progressivement le rêve d'un « serrage unique, usinage complet », et augmentant considérablement l'efficacité, la précision et la flexibilité.

1. Tourelle de puissance : extension de fraisage du tour

Caractéristiques structurelles :

Combinez une tête motrice rotative indépendante (entraînement électrique) sur la tourelle du tour CNC.

Mode de traitement : La pièce est arrêtée lorsque le tournage est inversé et la tête motrice entraîne la fraise/le foret pour fraiser, percer et effectuer d'autres opérations .

Principaux avantages :

Éliminer le serrage : opérations de tournage et de fraisage simultanées pour éviter les erreurs de référence.

Améliorer l'efficacité : minimiser le temps de manipulation et le temps de serrage secondaire.

Optimiser les coûts : minimiser l’investissement en équipement et l’espace au sol.

Restrictions:

Convient uniquement pour le fraisage léger (rainures peu profondes, plans peu profonds, perçage).

Zone de traitement limitée à la face d'extrémité de la pièce ou à la zone autour du mandrin.

Aucune capacité de liaison sur plusieurs axes ( uniquement positionnement du fraisage ).

Applications avantageuses : arbres, composants de manchons de disque (avec rainures de clavette, surfaces planes, etc.).

2. Centre combiné de tournage et de fraisage : l'union finale

Éléments structurels :

Noyau de tournage : broche de tour à grande vitesse (axe C).

Noyau de fraisage :

Tête pivotante axe B : rotation continue de la broche de fraisage à 360°, dans n'importe quelle position.

Liaison multi-axes (axes X/Y/Z/B/C), permet l'usinage sur cinq axes.

Magasin d'outils de grande capacité : changement automatique d'outils de tournage/fraisage de haut niveau.

Principaux avantages :

Précision absolue : éliminez complètement les erreurs de serrage multiples.
Efficacité absolue : prise en charge unique de tous les processus pour les pièces complexes.
Flexibilité absolue : s'adapte aux pièces à angles multiples (par exemple, turbines, joints de précision).

Défis

Coût élevé : beaucoup plus cher que les équipements traditionnels.
Haut niveau d'expertise : programmation, exploitation et maintenance extrêmement avancées.
Conditions avantageuses : composants complexes à haute valeur ajoutée (aéronautique, pièces de précision médicales) .

3. Comparaison sommaire

Tendance : Les progrès technologiques continus encouragent l’industrie manufacturière à évoluer vers une efficacité, une précision et une flexibilité élevées.

FAQ - Répondez à toutes vos questions sur l'équipement de l'atelier

1. Dois-je d’abord acheter un tour ou une fraiseuse ?

La réponse à cette question dépend de vos besoins d'usinage spécifiques. Si vous produisez principalement des pièces rotatives telles que des arbres, des disques, des manchons, etc., un tour est préférable, car il est plus efficace pour le tournage de cercles extérieurs, de trous intérieurs et de filetages. Pour des plans, des rainures, des contours complexes ou des pièces asymétriques, une fraiseuse est plus adaptée. Pour les studios ou les start-ups disposant d'un budget limité, il est recommandé de prioriser les types de pièces que vous usinerez le plus fréquemment au cours des 3 à 5 prochaines années. En attendant, vous pouvez également envisager des tours équipés de tourelles motorisées, capables d'effectuer certaines fonctions de fraisage tout en conservant la capacité de tournage, offrant ainsi une plus grande flexibilité d'usinage.

2. Un tour peut-il faire tout ce qu’une fraiseuse peut faire ?

Un tour classique ne peut remplacer complètement une fraiseuse, car il est principalement utilisé pour l'usinage de pièces rotatives et il est difficile de réaliser le fraisage de contours, de plans ou d'asymétries complexes. Cependant, un tour CNC équipé d'une tourelle motorisée peut réaliser des opérations de fraisage simples comme le perçage, le fraisage en bout et l'usinage de rainures de clavette. Des centres de tournage et de fraisage plus sophistiqués sont capables d'un véritable usinage cinq axes, incluant la quasi-totalité des opérations de fraisage. Cependant, ces équipements sont coûteux et conviennent généralement à la production en série de pièces complexes de haute précision. Pour la plupart des besoins d'usinage courants, les fraiseuses restent plus polyvalentes et moins coûteuses.

3. Quels sont les défauts des tours et des fraiseuses ?

La principale limite des tours réside dans leur efficacité pour l'usinage de pièces à symétrie de révolution, mais leur faible capacité pour l'usinage de corps fixes ou de contours complexes. Même avec une tourelle motorisée, leur plage de fraisage est limitée par la course de l'axe Y et la rigidité. Bien que les fraiseuses soient plus flexibles en géométrie, elles ne sont pas aussi performantes que les tours pour l'usinage de pièces rotatives à axe long ou de haute précision, et leur configuration et leur programmation sont généralement plus complexes. De plus, les coûts d'achat et d'exploitation des fraiseuses (en particulier les modèles cinq axes) sont souvent plus élevés que ceux des tours de même gamme. Par conséquent, lors du choix d'un équipement, il est nécessaire de prendre en compte les besoins d'usinage, le budget et la planification de la production à long terme. Les équipements d'usinage composite peuvent compenser dans une certaine mesure les inconvénients des deux, mais leur coût d'investissement est plus élevé.