EUConseils pour réduire les coûts de fraisage CNC
Depuis les années 1960, le fraisage CNC gagne en popularité dans le monde entier. Le marché mondial des machines CNCt valait 88 milliards de dollars en 2022 et devrait atteindre 131 milliards de dollars en 2030. Ces projections montrent que le marché est en expansion.
Pour toute personne travaillant dans ce secteur ou envisageant de le rejoindre, c'est le meilleur moment pour savoir ce qui contribue à Coûts d'usinage CNC. Identifier les meilleurs Services de fraisage CNC à proximité peut bénéficier à votre entreprise de prototypage rapide. C'est pourquoi nous avons préparé ce guide sur des conseils pour réduire les coûts d'usinage CNC. Poursuivez votre lecture pour une couverture complète des facteurs qui rendent le processus d'usinage CNC rentable.
Qu'est-ce que le Fraisage CNC ?
Le fraisage CNC est un processus soustractif basé sur une commande numérique par ordinateur et des outils de coupe spéciaux qui produisent des pièces usinées CNC. Le processus implique le mouvement automatique d’une table maintenant la pièce sur différents plans.
À mesure que la table et la pièce se déplacent, l'outil de coupe enlève de la matière de la pièce. Cela crée pièces usinées sur mesure qui ressemblent à ce qui est contenu dans le logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO).
Le fraisage CNC est idéal pour les pièces personnalisées qui ne sont pas symétriques axialement. Il convient aux pièces présentant des contours et des courbures uniques. Le fraisage CNC peut également être applicable à la fabrication de processus de fabrication tels que des moules 3D.
Outre le tableau, une machine CNC comprend les principales pièces suivantes :
Panneau de contrôle
Changeur d'outils automatique
Stockage du liquide de refroidissement
Cadre métallique robuste
Broche
Axes et colonnes
Demandez un devis de fraisage CNC instantané si vous avez besoin de pièces complexes et précises avec des tolérances élevées dans un délai de 3 jours.
Nous savons qu'en tant qu'entreprise, vous vous demandez peut-être comment réduire les coûts d'usinage CNC.
Les facteurs Cela affecte le coût du fraisage CNC
Pour les industries aérospatiale, pétrolière et gazière, hydraulique ou automobile, le besoin de pièces usinées CNC est perpétuellement présent. Par conséquent, savoir comment gérer l’élément des coûts d’usinage CNC est essentiel au succès de ces entreprises. Tenez compte des facteurs suivants lorsque vous cherchez à réduire les coûts d’usinage CNC :
Taille de machine
La taille de la machine CNC pour l'usinage CNC personnalisé a un impact sur le coût d'usinage. Par conséquent, renseignez-vous sur la taille des machines CNC utilisées dans les ateliers d’usinage lorsque vous externalisez le processus de fabrication des pièces.
Certaines machines CNC sont plus grandes et ont plus d'axes que d'autres. Cette différence peut entraîner une disparité des coûts. L'enveloppe de travail du tour CNC détermine le travail maximum qu'une machine peut gérer. C'est la zone que la fraiseuse CNC peut couvrir sur ses axes Y, X et Z.
Cette enveloppe donne les limitations de mouvements de la machine. Ces limitations déterminent la taille maximale des pièces usinées CNC que la machine peut produire.
Tolérances de coupe
D'après notre expérience, le coût d'usinage des composants d'ingénierie est proportionnel à leurs tolérances. Les pièces CNC personnalisées avec des tolérances serrées coûtent généralement plus cher. Cela est dû en partie au fait que la vitesse du processus d'usinage CNC est plus lente dans ce cas. Des tolérances plus strictes attirent également des équipements d’inspection plus avancés et une expertise plus élevée.
Le fait que des tolérances plus strictes entraînent des taux de défaillance plus élevés a également un impact sur le coût d'usinage. Par conséquent, ces tolérances de coupe augmenteront à la fois les coûts d’usinage et d’inspection.
Nombre d'axes
Les machines CNC peuvent être classées en 3 axes et 5 axes. La machine 3 axes traite les pièces les moins complexes. Pour les pièces à géométrie plus complexe, la fraiseuse 5 axes est plus adaptée.
En règle générale, les opérations de fraisage sur une machine CNC à 3 axes seront plus abordables que sur une machine à 5 axes. L'externalisation de la fabrication de vos pièces vers un atelier d'usinage qui utilise une machine CNC plus petite mais adéquate peut aider à minimiser les coûts d'usinage CNC.
Cependant, il existe des cas où la machine à 5 axes peut présenter des économies. Par exemple, cela réduit les coûts de main-d'œuvre manuelle car il ne nécessite pas de repositionnement manuel de la pièce. Le temps de fraisage est également relativement plus court.
Les recommandations sur le travail de fraisage CNC spécifique peuvent vous aider à déterminer quelle option est la moins coûteuse.
Temps de fraisage
Une partie du coût d’usinage CNC est également liée au temps nécessaire pour usiner un composant ou un ensemble de composants. Habituellement, le coût des processus d’usinage est élevé si les processus prennent du temps. Nous avons mentionné ci-dessus la relation entre le temps d'usinage et les capacités de la machine CNC. Les machinistes peuvent utiliser la FAO ou un logiciel associé pour estimer le temps de fraisage.
Notez que vous devez également tenir compte des processus manuels. Par exemple, vous devrez peut-être soumettre la pièce usinée CNC à un assemblage ou à une finition de surface supplémentaire. Ceux-ci peuvent s’ajouter aux coûts totaux d’usinage CNC. Les coûts de livraison des produits à un autre endroit peuvent également apparaître.
Il est conseillé d'analyser les éléments contribuant au temps d'usinage CNC. Voici quelques éléments importants à considérer :
Temps d'installation – cela couvre le temps passé à préparer et changer les outils de coupe
Temps d'un cycle – couvre le temps passé à fraiser la pièce
L'efficacité du processus de production de mouture
Géométrie de la pièce
Dans le monde de l’usinage CNC, les pièces plus complexes sont plus difficiles à usiner, et vice versa. Par conséquent, le coût de l’usinage CNC va avec la complexité de la pièce personnalisée.
La raison de cette relation avec le coût est simple. Une conception et une géométrie complexes nécessitent plus de ressources, une plus grande attention d'inspection et plus de temps d'usinage. Tout cela s’ajoute aux coûts d’usinage liés à la main-d’œuvre, à l’électricité et autres.
Certaines caractéristiques géométriques susceptibles d'augmenter le coût d'usinage CNC sont les parois minces, les cavités profondes, les lettrages et les coins internes prononcés.
Cycles de fabrication
La formule générale du temps nécessaire à toutes les opérations d'usinage est la suivante :
T = L / f * N
Or
Temps de cycle （T）= L * nombre de passes / f * N
- L est la longueur de la pièce à usiner
- N est le régime de la pièce
- f est la vitesse d'avance
Pour une opération de fraisage, l'avance s'entend par dent et s'écrit :
Avance (f) = avance par dent * nombre de dents. L'espace longueur est donné par Longueur d'approche de l'outil + Longueur de la tâche + Surcourse de l'outil * Nombre de passes
Il existe de nombreuses façons de réduire les temps de cycle de production et, par conséquent, le coût de l’usinage CNC. En voici quelques-uns à considérer :
Utilisation d'un logiciel de FAO avancé pour rendre le chemin de découpe plus rentable
Garantir des performances optimales pour la fraiseuse
Définition des paramètres de coupe les plus optimaux
Utilisation d'outils et de techniques de coupe CNC avancés
Méthodes d'outils à changement rapide et autres moyens de minimiser le temps de configuration
Les coûts de main-d'œuvre
Les coûts de main-d'œuvre comprennent les salaires des ingénieurs et des machinistes. Ces coûts inévitables s’ajoutent au coût du processus d’usinage CNC. Le processus de production nécessite l'expertise nécessaire pour programmer l'usinage CNC, configurer la fraiseuse et le fichier CAO et gérer l'atelier d'usinage.
Il y aura des variations dans ces coûts en fonction de la complexité des pièces et de l'intensité du travail nécessaire.
Les coûts de main-d'œuvre les plus élevés sont généralement consacrés à la programmation. Tout commence par la préparation du fichier CAO. L'ingénieur de fabrication reçoit ensuite le dossier et propose des suggestions d'amélioration si nécessaire. Pour que la machine CNC comprenne la conception, le programmeur modifie le fichier CAO en fichier CAM.
Au stade de la configuration, une personne coupe généralement le bloc de matière première et le place dans la machine CNC. Le chargement de l'outil dans le support peut également nécessiter un travail manuel.
D'autres domaines qui contribuent aux coûts de main-d'œuvre sont le processus d'assurance qualité et les activités de post-usinage.
Coût des matières premières
Les coûts des matières premières peuvent également affecter les coûts d’usinage CNC. Encore une fois, le coût spécifique dépend ici de la quantité de composants usinés CNC et de leur complexité.
Les experts des ateliers d'usinage partent d'un bloc solide de matériau. Selon la règle générale, le bloc doit être légèrement plus grand que la pièce finie prévue. Que l'atelier d'usinage utilise des alliages d'aluminium, de l'acier inoxydable ou du plastique, ce coût peut être important.
Il y a une raison pour laquelle le fraisage du plastique et de l’aluminium est populaire parmi les professionnels de l’usinage CNC. Les coûts matériels pour les deux ont tendance à être abordables. D’un autre côté, ces matériaux peuvent ne pas durer trop longtemps.
Les matériaux qui durent plus longtemps ont tendance à être plus chers. Par exemple, l’acier inoxydable est plus durable que l’aluminium, mais il coûte environ trois fois plus cher. Si votre projet n'exige pas les qualités de durabilité de l'acier inoxydable, envisagez d'utiliser un matériau plus abordable tel que l'aluminium.
Les pièces en plastique sont souvent préférables aux pièces en alliage métallique si le projet ne nécessite pas une rigidité importante. Un bon exemple est le polyéthylène, qui est relativement abordable et facile à usiner.
Les fabricants doivent reconnaître les capacités et les limites de chaque matériau. En plus d'avoir des performances différentes sur la fraiseuse CNC, les matériaux présentent des variations de coût. Trouvez un équilibre entre les différents éléments du coût des matières premières pour obtenir le processus de fabrication le plus rentable.
Comment Réduire les coûts d’usinage CNC ?
Comme le suggèrent les points ci-dessus, minimiser les coûts d’usinage CNC dans les ateliers d’usinage CNC nécessite une combinaison de plusieurs approches. Nous recommandons les mesures d'économies suivantes pour votre projet d'usinage CNC :
Appliquer la stratégie DFM (Optimization Design)
La conception pour la fabrication est une méthode populaire d’optimisation de la conception d’un produit pour une production la plus rentable. L'objectif du DFM est de garantir qu'en plus de répondre aux exigences de fonctionnalité, une pièce est rapide et facile à fabriquer. L’importance de cette stratégie est renforcée par le fait que les décisions de conception déterminent environ 70 % du coût de fabrication.
Chez Aria, nous entreprenons un service complet d'analyse DFM pour nos clients dans le domaine de l'usinage CNC et dans d'autres domaines. Lorsque vous nous choisissez comme partenaires de fabrication, nous nous concentrons sur cinq domaines à savoir :
Processus de fraisage CNC
Conception de composants
Coûts des matières premières, etc.
Application prévue
Conformité aux normes existantes
DFM minimise les coûts de fraisage CNC de plusieurs manières. Le plus notable est la réduction du nombre de composants dans un projet d’usinage CNC. Moins de composants signifie une réduction du temps de la chaîne d’approvisionnement, une diminution du coût des matières premières, un temps de traitement amélioré et une inspection plus rapide des produits.
Globalement, réduire le nombre de composants minimise l’intensité des activités liées au produit au cours de son cycle de vie. Cela améliore également la qualité du produit.
Limiter la profondeur des cavités
Les outils destinés aux opérations d'atelier de fraisage ont une longueur limitée. La longueur des outils détermine la profondeur des cavités de la pièce. L'acier à outils de fraisage perd de son efficacité lorsque la profondeur de la cavité dépasse le double ou le triple du diamètre de l'outil.
Au-delà de cette profondeur, toute opération de fraisage expose l'outil à des risques de fracture ou de déflexion. Il peut également être plus difficile d'éliminer les copeaux à de telles profondeurs. En raison de ces défis, les délais de réalisation des projets peuvent augmenter considérablement. Le machiniste peut même être incité à rechercher des outils de coupe plus adaptés à la tâche à accomplir.
Nous recommandons de limiter la profondeur des cavités afin de minimiser le coût des pièces usinées. Si le projet doit comporter des cavités profondes, minimisez la profondeur. Plus important encore, tenez toujours compte de la longueur de l’outil lors de la détermination de la profondeur des cavités.
Réduisez l’utilisation de tolérances strictes
Concevoir des pièces de production personnalisées en tenant compte des défis et des limites de tolérance est un moyen efficace de rendre la fabrication de pièces CNC abordable. Il est important d’atteindre un bon équilibre entre les exigences de tolérance et le coût du processus de fabrication.
Les machinistes doivent analyser le coût des tolérances serrées. Une question cruciale à se poser est de savoir quel niveau de tolérance serait idéal pour le bon fonctionnement des pièces de production.
Parallèlement à ce point, le fabricant doit résoudre quelques problèmes qui affectent la tolérance. Pour les options de processus de fabrication largement utilisées, les défis sont les suivants :
Casse d'outil de coupe
Variations dimensionnelles
Rugosité et autres problèmes de finition de surface
Des tolérances serrées pour les parois, les filetages, etc. ne sont pas souhaitables car elles entraînent un processus d'usinage CNC lent et coûteux. Les composants présentant de telles tolérances nécessitent également une analyse post-usinage à l’aide d’une MMT et d’un micromètre.
Les conceptions complexes et les matériaux souples sont presque impossibles à usiner avec des tolérances serrées. La pièce et les outils des fraiseuses CNC ont tendance à vibrer et à fléchir pendant le processus.
Évitez les finitions multiples
La finition de surface d'une pièce personnalisée contribue à améliorer l'attrait visuel et à la protéger contre les éléments. Malheureusement, cela augmente également le coût d’usinage CNC du composant. L'utilisation de plusieurs finitions de surface sur les pièces usinées peut augmenter les coûts d'usinage CNC.
Les ateliers d'usinage soucieux de réduire les coûts d'usinage CNC optent pour une finition de surface unique pour le composant. Sauf nécessité, demandez le moins de finitions de surface possible.
Utiliser des tailles de trous standard
Différentes tailles de forets sont disponibles pour la création rapide de trous par des fraiseuses CNC. Même si vous pourriez être tenté d'expérimenter avec des tailles de trous, les tailles standard seront avantageuses pour votre projet de fraisage CNC.
Les trous ne doivent pas être trop profonds. Limitez le rapport profondeur/diamètre à 4:1. Le problème des trous plus profonds est qu’ils augmentent le temps d’usinage et, en fin de compte, le coût de la machine CNC.
Même lors de la création de trous de taille standard, il est important de les maintenir à une distance sûre des bords. Cela évitera la création de parois minces, qui pourraient entraîner des problèmes de résistance.
Augmenter le volume de production
Le concept d'économies d'échelle s'applique au coût des processus d'usinage CNC. Selon l'économie, moins de pièces de production provenant du tour CNC entraînent un coût par pièce ou unité plus élevé. L'inverse est également vrai.
L'usinage CNC ne présente peut-être pas d'économies d'échelle impressionnantes comme le moulage et la fonderie 3D. Cependant, le coût par pièce diminue à mesure que le volume de production augmente.
Élimine les arêtes vives
Les machines-outils CNC sont généralement de forme cylindrique. Lorsque l’outil usine un coin, il laisse un bord arrondi. Il y aura donc forcément des défis susceptibles d'augmenter le coût des processus d'usinage si votre projet présente des arêtes vives. Éliminez les arêtes vives pour éviter les coûts liés au passage répété de l'outil.
Dans la mesure du possible, rendez le rayon sur les bords aussi large que possible. Pour de meilleurs résultats pour les bords, suivez le rapport longueur/diamètre de 3:1 au maximum. Pensez à utiliser le même rayon pour tous les bords du projet afin de minimiser le coût des pièces de production.
Développer les parois minces
Il est intéressant de noter que les parois minces d’une pièce usinée ont tendance à vibrer. Le mouvement de l'outil et les vibrations de la machine sont les déclencheurs possibles de ce broutage. Les murs plus épais ne rencontreront peut-être pas ce problème.
Nous vous recommandons, à moins que le poids du produit ne soit un facteur important dans votre cas, de rendre les parois fines plus épaisses. Il existe des recommandations spécifiques pour l'épaisseur des murs :
Épaisseur de 1.0 mm pour une résistance minimale
Épaisseur de 2.0 mm pour une résistance moyenne
Épaisseur de 2.5 mm pour une résistance maximale
Si votre projet de fabrication de métaux doit impliquer des parois très fines, envisagez d'utiliser un processus de production alternatif. La fabrication de tôles est une excellente option qui peut permettre l’utilisation de parois très fines. Il est également relativement abordable.
Considérez l'usinabilité du matériau
Il existe de nombreux types de matériaux d'usinage CNC. Les matières premières les plus courantes dans nos processus de broyage sont le métal et le plastique.
Nos pièces CNC sont en acier inoxydable, en aluminium, en alliages métalliques, en bronze et d'autres métaux courants. Les plastiques courants comprennent le polypropylène, le polycarbonate, le PVC et l'ABS. Nos fraiseuses CNC créent également des pièces à partir de matières plastiques renforcées telles que le Polypropylène (PP) 30%GF et le PEEK.
Chacun de ces matériaux possède des niveaux d’usinabilité uniques. Cet aspect mérite d’être pris en compte lors de l’analyse du coût de votre projet. L’aspect coût se présente sous la forme de dureté, d’impact thermique et de finition de surface du matériau.
La dureté des pièces CNC détermine le type d'outil de coupe CNC et les paramètres de coupe. Un outil spécial peut être nécessaire pour fraiser le titane (un matériau très dur). Le processus de découpe peut également être plus lent pour un matériau aussi dur. Les coûts de main-d'œuvre et d'outillage supplémentaires peuvent avoir un impact sur le coût global de l'usinage CNC.
Les polymères et autres matériaux extrêmement souples peuvent présenter des défis connexes. Des outils spéciaux sur la fraiseuse CNC et des vitesses de fraisage plus lentes peuvent être nécessaires. De telles interventions affectent les coûts de fonctionnement et le coût global du projet.
Conclusion
Une bonne gestion des coûts de fabrication est essentielle à la rentabilité d’une entreprise. Des éléments tels que la variété de finitions de surface, les géométries de surface, les tolérances et l'usinabilité de la matière première affectent le coût global du service d'usinage CNC.
Heureusement, vous pouvez rendre vos projets d'usinage CNC plus abordables avec quelques considérations. Il s’agit de conceptions optimisées, d’une sélection correcte des matériaux, d’évitements de tolérances plus strictes, etc.
Nous espérons que ce guide vous aidera à réduire le coût de vos processus de fraisage CNC. Si vous recherchez les meilleures entreprises d'usinage CNC, votre recherche se termine ici. Commencez un devis de fraisage CNC dès aujourd'hui ; nos experts en service d’usinage CNC en ligne seront là pour vous aider.
Auteur
Gavin Léo est rédacteur technique chez Aria avec 8 ans d'expérience en ingénierie, Il maîtrise les caractéristiques d'usinage et le processus de finition de surface de divers matériaux. et participé au développement de plus de 100 projets complexes de moulage par injection et d'usinage CNC. Il est passionné par le partage de ses connaissances et de son expérience.