Différences de fraisage et de perçage en CNC

Dans le domaine de la fabrication moderne, l’usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) a révolutionné la façon dont les pièces complexes sont fabriquées. Deux processus fondamentaux dans l'usinage CNC sont le fraisage et le perçage, chacun servant des objectifs distincts avec des caractéristiques uniques. Cet article approfondit les nuances du fraisage et du perçage CNC, en soulignant leurs différences, leurs applications, la sélection des outils et leurs avantages.

Qu'est-ce que le fraisage CNC ?

Le fraisage CNC est un processus d'usinage de précision qui utilise des fraises rotatives pour enlever de la matière d'une pièce, produisant ainsi la forme souhaitée. Cette technique de fabrication soustractive est largement utilisée pour créer des pièces complexes avec une haute précision et des tolérances serrées.

Les fraiseuses utilisent un outil de coupe multipoint qui tourne autour d'un axe. Dans le même temps, la pièce est fixée sur une plate-forme qui se déplace le long de plusieurs axes pour atteindre les dimensions souhaitées.

Types d'opérations de fraisage

Les opérations de fraisage sont classées en plusieurs types, chacun répondant à des résultats spécifiques. Certains types courants incluent :

● Fraisage du visage.

● Fraisage périphérique.

● Fraisage final.

● Fraisage de fentes.

● Fraisage en plongée.

Utilisations du fraisage CNC

Le fraisage CNC est un processus d'usinage polyvalent avec des applications dans plusieurs secteurs :

● Aérospatial: Le fraisage CNC est essentiel pour créer des composants complexes utilisés dans les avions et les engins spatiaux, garantissant la précision et la fiabilité des pièces critiques.

● Automobile: L'industrie automobile s'appuie sur le fraisage CNC pour fabriquer des composants de moteur, des pièces de transmission et des moules complexes pour les carrosseries de véhicules.

● Médical: Dans le domaine médical, le fraisage CNC est utilisé pour fabriquer des implants médicaux, des instruments chirurgicaux et des dispositifs aux géométries complexes pour améliorer les soins aux patients.

● Électronique: Le fraisage CNC est essentiel dans la production de cartes de circuits imprimés (PCB) et de composants électroniques, permettant des conceptions précises et des connexions fiables.

● Prototypage : Le prototypage rapide bénéficie du fraisage CNC, permettant aux concepteurs de créer rapidement des prototypes précis à tester et à valider avant la production en série.

● Fabrication de moules : Le fraisage CNC est utilisé dans la création de moules pour le moulage par injection, le moulage sous pression et d'autres processus de fabrication, garantissant une haute précision et reproductibilité.

● Pièces de précision : Les industries nécessitant des composants aux tolérances serrées, comme l'horlogerie et l'optique, s'appuient sur le fraisage CNC pour obtenir des formes complexes et des dimensions précises.

● Fabrication sur mesure : Le fraisage CNC permet de produire des pièces personnalisées et des conceptions uniques, répondant à des exigences spécifiques sans nécessiter de modifications importantes des outils.

● Modèles architecturaux : Les architectes et les concepteurs utilisent le fraisage CNC pour créer des modèles architecturaux et des prototypes détaillés, mettant en valeur des caractéristiques de conception complexes.

● Biens de consommation: La production de biens de consommation, des appareils électroménagers à l’électronique, bénéficie du fraisage CNC pour créer des composants esthétiques et fonctionnels.

● Fabrication de bijoux: Dans l'industrie de la bijouterie, le fraisage CNC permet de produire des bijoux complexes et détaillés avec précision et savoir-faire.

Qu'est-ce que le perçage CNC ?

Le perçage CNC, quant à lui, est un processus d'usinage qui consiste à créer des trous cylindriques dans une pièce à l'aide d'un foret rotatif. Contrairement au fraisage, le perçage est une opération de coupe en un seul point qui vise à créer des trous d'un diamètre et d'une profondeur précis. La pièce reste immobile tandis que le foret est mis en contact, pénétrant dans le matériau pour créer des trous.

Types de techniques de forage 

Les techniques de forage peuvent être classées en fonction de la méthode et du but. Certains types de forage incluent :

● Forage hélicoïdal.

● Forage au pistolet.

● Contre-alésage.

● Fraisage.

Utilisations du perçage CNC

Le perçage CNC joue un rôle central dans diverses industries où des trous de précision sont essentiels :

● Cartes de circuits imprimés (PCB) : Dans la fabrication électronique, le perçage CNC crée les trous nécessaires aux composants et aux connexions sur les PCB, garantissant ainsi un alignement précis et des connexions électriques fiables.

● Composants aérospatiaux : L'industrie aérospatiale s'appuie sur le perçage CNC pour produire des trous dans des composants tels que des aubes de turbine, des châssis d'avion et des pièces structurelles selon des spécifications exactes en matière de sécurité et de performances.

● Assemblages mécaniques : Les systèmes et assemblages mécaniques nécessitent des trous percés avec précision pour un alignement, un montage et une fonctionnalité corrects, ce qui rend le perçage CNC indispensable.

● Fabrication automobile : Le perçage CNC est utilisé dans le secteur automobile pour créer des trous pour les boulons, les fixations et divers composants, garantissant ainsi l'intégrité structurelle et la sécurité.

● Industrie du pétrole et du gaz: Dans les puits de pétrole, le forage CNC est crucial pour créer des trous précis dans les tubages et les équipements des puits, facilitant ainsi l'extraction des ressources et la maintenance des puits.

● Équipement médical: Les équipements et dispositifs médicaux nécessitent des trous percés avec précision pour des éléments tels que les chemins de tubulure, les connecteurs et les points de montage, garantissant ainsi une fonctionnalité appropriée.

● Construction: Dans la construction, le perçage CNC est utilisé pour créer des trous dans les matériaux de construction comme le béton, l'acier et le bois, aidant ainsien intégrité structurelle et en installation de services publics.

● Fabrication de bijoux: Les trous de précision sont essentiels dans la fabrication de bijoux pour insérer des pierres précieuses, créer des fermoirs et ajouter des motifs complexes à diverses pièces de bijoux.

● Processus de manufacture: Le perçage CNC est une étape critique dans de nombreux processus de fabrication, notamment l'emboutissage, le forgeage et l'extrusion, où des trous percés avec précision permettent des opérations efficaces.

● Installations électriques: Le perçage CNC crée des trous pour les conduits, les fils et les composants électriques dans les installations commerciales et résidentielles.

● Plomberie et canalisations : Dans les systèmes de plomberie et de canalisations, le perçage CNC est essentiel pour créer des trous dans les tuyaux, les raccords et les accessoires afin d'assurer un écoulement et des connexions corrects des fluides.

La différence entre le fraisage CNC et le perçage CNC

La flexibilité

L'une des principales différences entre le fraisage et le perçage CNC réside dans leur flexibilité. Le fraisage est très polyvalent et capable de produire diverses formes et caractéristiques sur une pièce. Il peut effectuer des opérations telles que le surfaçage, le contourage et le filetage.

Cette polyvalence provient des mouvements multi-axes des fraiseuses qui permettent de réaliser des motifs complexes. En revanche, le perçage est spécialisé dans la création de trous et n'a pas la polyvalence du fraisage en ce qui concerne la variété des opérations qu'il peut exécuter.

Élimination des copeaux

Lors de l'usinage, l'élimination des copeaux ou des copeaux est une considération cruciale. Lors du fraisage, des copeaux sont générés lorsque l'outil de coupe s'engage dans la pièce à usiner, et une évacuation efficace des copeaux est nécessaire pour éviter d'endommager l'outil et les défauts de surface. Les fraiseuses utilisent souvent des convoyeurs à copeaux et des systèmes de refroidissement pour faciliter l'élimination des copeaux.

Lors du forage, les copeaux sont généralement produits sous forme de bobines, ce qui rend leur élimination relativement moins complexe. La nature en spirale ou en hélice des copeaux produits lors du perçage facilite l'évacuation du trou.

Machines

Les opérations de fraisage et de perçage sont réalisées à l'aide de machines distinctes. Les fraiseuses CNC ont des capacités multi-axes qui permettent des mouvements complexes de la pièce, permettant des géométries complexes. Ces machines sont disponibles dans diverses configurations, telles que le fraisage vertical et horizontal.

Fraiseuses verticales sont bien adaptées aux applications nécessitant des opérations de fraisage en bout et de surfaçage, tandis que les fraiseuses horizontales sont idéales pour les tâches de coupe lourdes et les opérations de fraisage sur plusieurs côtés. D'autre part, Perceuses CNC sont conçus spécifiquement pour la création de trous et n'ont pas les mouvements multi-axes des fraiseuses.

Trajectoire de mouvement de l’opération de coupe

La trajectoire de l'opération de coupe diffère considérablement entre le fraisage et le perçage. Lors du fraisage, l'outil de coupe tourne autour de son axe tout en se déplaçant simultanément le long de plusieurs axes pour façonner la pièce. Il en résulte des motifs et des formes complexes gravés dans le matériau. Leur configuration multi-axes permet les mouvements complexes et fluides des fraiseuses.

D’un autre côté, le perçage implique un simple mouvement axial du foret dans la pièce pour créer des trous. Ce mouvement axial est comparativement plus simple et suffit pour les opérations de perçage.

Position de la pièce

L'orientation de la pièce à usiner distingue également le fraisage et le perçage. Les fraiseuses peuvent maintenir la pièce sous différents angles, facilitant ainsi la création de surfaces inclinées et de contours complexes. Cette fonctionnalité est particulièrement utile pour les applications où des géométries tridimensionnelles complexes sont requises.

Les mouvements multi-axes des fraiseuses permettent à l'outil d'approcher la pièce sous différents angles, donnant naissance à diverses formes. Lors du perçage, la pièce à usiner est généralement maintenue dans une position fixe, permettant une création de trou cohérente. La pièce stationnaire simplifie le processus de configuration et garantit un placement cohérent des trous.

Sélection d'outils pour le fraisage et le perçage CNC

La sélection d'outils de coupe pour le fraisage et le perçage CNC est essentielle pour réaliser des opérations d'usinage précises et efficaces. Ces outils déterminent la qualité du produit final et l'efficacité globale du processus de fabrication.

Dans ce contexte, il est essentiel de comprendre les distinctions entre les différents types d’outils. Deux principales catégories d'outils de coupe, chacune avec desles caractéristiques et les applications, sont doubles et multipoints. Ce tableau donne un aperçu de ces types d'outils, mettant en lumière leurs caractéristiques et les opérations pour lesquelles ils sont les mieux adaptés.

Le choix des outils de coupe pour le fraisage et le perçage CNC dépend des tâches d'usinage spécifiques et des matériaux impliqués. Voici une répartition de la sélection des outils pour chaque processus :

Sélection d'outils pour le fraisage CNC

Le fraisage CNC englobe une variété d’opérations, chacune nécessitant un outillage spécifique. Les outils de coupe multipoints sont couramment utilisés pour les tâches de fraisage en raison de leur polyvalence et de leur capacité à façonner des caractéristiques complexes :

● Fraises : Les fraises en bout sont des outils polyvalents dotés de bords tranchants en bas et sur les côtés. Ils sont utilisés pour des tâches telles que le fraisage de profils, le rainurage et le contournage, et sont disponibles en différentes formes et tailles pour différentes applications.

● Fraises à visage : Les fraises à surfacer ont des arêtes de coupe sur la face de l'outil. Ils excellent dans la production de surfaces planes et sont souvent utilisés pour les opérations de dressage et le fraisage de poches peu profondes.

● Coupe-nez sphérique : Les fraises à nez sphérique ont une pointe arrondie et sont utilisées pour créer des surfaces courbes, des contours 3D et sculpter des formes complexes.

● Moulins à coquillages : Les fraises à carapace ont des arêtes de coupe sur la périphérie et conviennent aux profondeurs de coupe plus grandes et aux tâches d'usinage plus lourdes.

Sélection d'outils pour le perçage CNC :

Le perçage CNC se concentre principalement sur la création de trous avec précision. Différents forets sont utilisés pour obtenir des caractéristiques spécifiques de trou :

● Forets hélicoïdaux : Les forets hélicoïdaux sont le type de foret le plus courant, dotés de cannelures en spirale pour l'évacuation des copeaux. Ils sont disponibles en différentes tailles et angles de pointe pour différents matériaux et diamètres de trous.

● Forets centraux : Les forets centraux créent des trous centraux précis qui servent de points de départ pour les opérations de perçage ultérieures, garantissant ainsi un placement précis des trous.

● Forets par points : Les forets ponctuels créent des indentations peu profondes sur la pièce pour guider le foret, améliorant ainsi la précision du placement des trous.

● Têtes de forage indexables : Les têtes de forage indexables sont utilisées pour des diamètres de trous et des profondeurs de forage plus grands. Ils sont constitués d'inserts remplaçables, permettant une maintenance rentable.

● Exercices au pistolet : Les perceuses à canon sont des outils spécialisés pour le forage de trous profonds, souvent utilisés dans des industries comme l'automobile et l'aérospatiale pour créer des trous profonds et précis.

Le choix de l'outil dépend de facteurs tels que le type de matériau, le diamètre du trou, la profondeur du trou, l'état de surface requis et la vitesse d'usinage. Les opérateurs CNC prennent en compte ces facteurs pour sélectionner l'outil le plus approprié pour obtenir le résultat d'usinage souhaité en termes de précision, d'efficacité et de qualité.

Avantages et inconvénients du fraisage et du perçage CNC

Voici les avantages et les inconvénients de l’utilisation de ces deux opérations :

Fraisage CNC

Avantages :

● Polyvalence et découpe de formes complexes : Le fraisage CNC offre l'avantage de découper efficacement des formes complexes et complexes avec précision grâce à sa capacité de mouvement multi-axes.

● Répétabilité et production par lots : Le fraisage CNC permet de produire plusieurs pièces identiques à partir d'une seule conception, garantissant ainsi une excellente répétabilité dans la production de masse.

● Efficacité du travail et de la productivité : Étant contrôlé numériquement par ordinateur, le fraisage CNC réduit les coûts de main-d'œuvre et améliore la productivité en automatisant les processus d'usinage.

Désavantages:

● Investissement initial élevé : Les dépenses liées à l’acquisition et à la mise en place de machines de fraisage CNC sont considérables, ce qui en fait un investissement initial substantiel.

● Exigence de compétence : L'exploitation des fraiseuses CNC nécessite un personnel hautement qualifié en raison de leur complexité, ce qui augmente les coûts opérationnels.

● Coûts de réparation et d’arrêt : En cas de panne, la réparation des fraiseuses CNC peut être coûteuse et prendre beaucoup de temps, affectant les calendriers de production.

Forage CNC

Avantages :

● Précision et répétition : Le perçage CNC offre une précision et une répétabilité exceptionnelles dans la création de trous, garantissant une qualité constante sur plusieurs pièces.

● Vitesse et précision dans les structures complexes : Il excelle dans le perçage de trous rapidement et avec la plus grande précision, même dans des structures complexes, augmentant ainsi la productivité.

● Aptitude à la production à faible volume : En raison de sa conception légère et de ses capacités efficaces de perçage, le perçage CNC est avantageux pour les scénarios de production à faible volume.

Désavantages:

● Réparation et entretien complexes : La réparation et l'entretien des équipements de forage CNC peuvent être complexes et coûteux, ce qui a un impact sur les dépenses opérationnelles globales.

● Coupe limitéeMouvement: Le mouvement de coupe du perçage CNC est principalement axé sur la création de trous, limitant son application à des tâches allant au-delà des opérations de création de trous.

● Manque de polyvalence : Impossible de créer des formes ou des contours complexes.

Conclusion

Dans le monde de l'usinage CNC, le fraisage et le perçage sont des techniques indispensables, chacune servant à des fins spécifiques. Bien que le fraisage excelle dans la mise en forme et les détails complexes, le perçage est essentiel pour créer des trous. Comprendre leurs différences et leurs applications permet aux fabricants de choisir la bonne technique pour des résultats optimaux.