Il existe une douzaine de types courants de machines à commande numérique, mais la plupart pièces de précision ne concernent que trois types de machines : les centres d'usinage (fraiseuses), les tours et les machines combinant les deux. Les autres, telles que les défonceuses, les machines d'électroérosion, les rectifieuses et les découpeuses laser, plasma ou à jet d'eau, sont destinées au traitement de matériaux, de caractéristiques ou de finitions spécifiques.
Ce guide présente chaque type de machine CNC du point de vue d'une personne qui achète des pièces, et non une machine.
Réponse rapide
Réponse rapide : Les cinq types de machines CNC les plus courants sont la fraiseuse CNC (centre d'usinage), le tour CNC, la défonceuse CNC, la découpeuse CNC au plasma ou au laser, et la machine d'électroérosion. Pour le métal et pièces en plastique avec tolérances serrées, les fraiseuses et les tours effectuent la majeure partie du travail, et c'est le nombre d'axes de la machine qui détermine le nombre de réglages nécessaires pour votre pièce.
Aperçu des types de machines CNC
Utilisez ce tableau pour identifier d'un seul coup d'œil la gamme de machines adaptée à votre pièce.
| Machine | Ce qu'il fait le mieux | Pièces courantes |
|---|---|---|
| Centre d'usinage vertical (VMC) | Fraisage par le haut, 3 à 5 axes | Supports, plaques, boîtiers |
| Centre d'usinage horizontal (HMC) | Fraisage latéral, faces multiples | Boîtiers de production, collecteurs |
| Tour CNC / centre de tournage | Fonctionnalités de rotation | Arbres, bagues, raccords |
| Tour de type suisse | Pièces tournées longues et élancées | Broches, vis médicales, connecteurs |
| Tournage-fraisage | Tournage et fraisage en une seule opération | Arbres complexes, corps de vannes |
| Fraiseuse à commande numérique | Découpe rapide de tôles et de matériaux souples | Bois, plastiques, panneaux en aluminium |
| Électroérosion à fil et à plongeon | Métaux durs, angles intérieurs vifs | Inserts de moules, poinçons, cannelures |
| Rectifieuse à commande numérique | Dimensions et finition de surface très fines | Goupilles trempées, sièges de roulements |
| Laser, plasma, jet d'eau | Profilés 2D à partir de tôles ou de plaques | Pièces brutes plates, joints, supports |
Fraiseuses à commande numérique (centres d'usinage)
Une fraiseuse maintient la pièce immobile ou la déplace sur une table, tandis qu'une fraise en rotation enlève de la matière. Les fraiseuses CNC modernes équipées d'un changeur d'outils automatique sont appelées « centres d'usinage ».
Centres d'usinage verticaux
Les centres d'usinage verticaux sont équipés d'une broche verticale et constituent les machines phares de la plupart des ateliers d'usinage. Ils conviennent à l'usinage de plaques, de supports et de boîtiers, et permettent de traiter prototypes aussi facilement que la production.
Centres d'usinage horizontaux
Les centres d'usinage horizontaux sont équipés d'une broche horizontale et, généralement, d'un plateau tournant. Les copeaux sont évacués loin de la zone d'usinage, et la machine permet d'usiner plusieurs faces en un seul serrage ; ils sont donc couramment utilisés pour la production en grande série.
Le fraisage permet d'usiner des faces planes, des poches, des rainures, des trous et des contours en 3D.
Tours et centres de tournage à commande numérique
Un tour fait tourner la pièce à usiner tandis qu'un outil fixe la usine, ce qui en fait le choix naturel pour tout ce qui est rond. Les types de tours à commande numérique vont des machines de base à deux axes aux centres de tournage équipés d'outils motorisés et de sous-broches. Les outils motorisés permettent de percer et de fraiser des méplats ou des trous transversaux sans avoir à déplacer la pièce vers une fraiseuse.
Sur les tours de type suisse, la barre à usiner est guidée à travers une douille de guidage, de sorte que l'usinage s'effectue toujours à proximité d'un appui. Cela en fait la meilleure option pour les pièces longues et fines qui risqueraient de se déformer sur un tour classique.
Machines multiaxiales : explication des machines à 3, 4 et 5 axes
Les noms des axes sont normalisés. La norme ISO 841 définit les axes X, Y et Z comme les axes linéaires, et les axes A, B et C comme les rotations autour de ceux-ci.
Machines à 3 axes
Les machines à 3 axes déplacent l'outil selon les axes X, Y et Z. Chaque nouvelle face de la pièce nécessite généralement un nouveau réglage.
Machines à 4 axes
Les machines à 4 axes intègrent un axe rotatif supplémentaire, ce qui permet d'indexer la pièce pour usiner plusieurs faces.
Machines à 5 axes
Les machines à 5 axes intègrent deux axes rotatifs. En mode 3+2, elles verrouillent l'angle avant de procéder à l'usinage. En mode entièrement simultané, les cinq axes se déplacent ensemble pour l'usinage de pales, de roues et de formes organiques.
Un nombre plus élevé d'axes ne garantit pas toujours une meilleure pièce, et le type de machine CNC le moins cher est souvent le plus simple, tout en permettant de réaliser toutes les caractéristiques requises. Un simple support revient souvent moins cher à usiner sur une fraiseuse à 3 axes.
Machines de fraisage-tournage
Les machines de tournage-fraisage combinent un centre de tournage avec une broche de fraisage et, souvent, une contre-broche. Un arbre comportant des méplats, des alésages transversaux et un profil tourné peut ainsi être usiné en un seul cycle, sans avoir à passer d'un tour à une fraiseuse.
Aperçu du nombre d'axes
| Axes | Comment ça fonctionne | Idéal pour |
|---|---|---|
| 3 axes | L'outil se déplace selon les axes X, Y et Z | La plupart des pièces : une face par configuration |
| 4 axes | Ajoute un axe rotatif | Caractéristiques situées sur la circonférence d'une pièce |
| 5 axes, 3+2 | Deux axes rotatifs, dont l'angle est verrouillé pendant la découpe | Angles complexes, cavités profondes |
| 5 axes, simultanéité totale | Les cinq axes se déplacent simultanément | Pales, roues, formes organiques |
Fraiseuses CNC, machines d'électroérosion, rectifieuses et machines de découpe
Les autres types de machines à commande numérique sont plus spécialisés.
Fraiseuses à commande numérique
Les routeurs CNC ressemblent à des fraiseuses, mais sont conçus pour privilégier la vitesse au détriment de la rigidité ; ils sont généralement équipés d'un portique au-dessus d'un grand plateau plat. Ils excellent dans le travail du bois, matières plastiques, les matériaux composites et les fines tôles d'aluminium.
EDM : fil et plomb
L'électroérosion (EDM) enlève la matière métallique conductrice à l'aide d'étincelles, et non d'une fraise. L'électroérosion à fil permet de découper des profils traversants à l'aide d'un fil fin. L'électroérosion par enfonçage grave une électrode profilée dans la pièce. Ces deux procédés fonctionnent sur l'acier trempé et permettent de réaliser des angles internes aigus, ce qu'une fraise rotative ne peut pas faire.
Rectifieuses à commande numérique
Les rectifieuses à commande numérique utilisent des meules abrasives pour obtenir les dimensions finales et l'état de surface des pièces trempées. Les rectifieuses planes permettent de finir les faces planes, tandis que les rectifieuses cylindriques permettent de finir les arbres et les alésages.
Machines de découpe au laser, au plasma et au jet d'eau
Les découpeuses au laser, au plasma et au jet d'eau permettent de découper des tôles et des plaques. Les lasers à fibre découpent les métaux fins avec des arêtes nettes. Le plasma est plus rapide sur l'acier épais, mais le résultat est moins net. Le jet d'eau découpe pratiquement tout, y compris la pierre et le verre, sans zone affectée par la chaleur.
Comparaison rapide entre une défonceuse CNC et une fraiseuse CNC
| Fonctionnalité | Fraiseuse à commande numérique | Fraiseuse à commande numérique |
|---|---|---|
| Construire | Lourd et rigide | Plus léger et plus rapide, portique au-dessus d'un grand plateau |
| Les meilleurs matériaux | Acier, titane et aluminium avec des tolérances serrées | Bois, plastiques, matériaux composites et tôles d'aluminium fines |
| Force | Tolérances serrées sur les pièces métalliques | La vitesse prime sur la rigidité |
| Idéal pour | Pièces métalliques de précision | Tissus et matières souples |
Comparaison entre le laser, le plasma et le jet d'eau
| Cutter | Idéal pour | Compromis |
|---|---|---|
| Laser à fibre optique | Métal fin aux arêtes fines | Idéal pour les matériaux fins |
| Plasma | Acier épais, coupe rapide | Des bords plus irréguliers qu'avec le laser |
| Découpe au jet d'eau | Presque tout, y compris la pierre et le verre | Pas de zone affectée par la chaleur |
Comment les différents types de machines CNC influent sur le coût de vos pièces
Les acheteurs choisissent rarement le type de machine CNC, mais ce choix transparaît dans le devis. Trois facteurs le déterminent.
Configurations
Chaque fois qu'une pièce est repositionnée, cela prend du temps et la précision entre les différentes caractéristiques peut varier. Moins il y a de réglages, plus les coûts sont généralement réduits et plus le positionnement d'une caractéristique à l'autre est précis.
Tarif machine
Une machine à 5 axes ou une machine de fraisage-tournage coûte plus cher à l'heure qu'une fraiseuse à 3 axes. Elle n'est rentable que si elle permet de réduire suffisamment le nombre de changements de configuration pour compenser ce surcoût.
Mélange de procédés
Une pièce nécessitant un usinage par tournage, fraisage et rectification passe par trois ateliers. La conception de surfaces rondes et planes de manière à ce qu’une seule machine puisse les usiner permet de réaliser de réelles économies.
Évitez les conceptions qui nécessitent une machine supplémentaire
Le problème le plus courant réside dans une conception qui oblige à utiliser une machine supplémentaire pour une petite caractéristique, comme un angle interne aigu que seule l'électroérosion peut réaliser. Demandez plutôt un rayon, et la pièce pourra être usinée sur une seule fraiseuse. La tolérance suit la même logique : notre Guide des tolérances en usinage CNC explique quelles indications déterminent qu'une pièce doit être traitée sur un équipement plus lent mais plus précis.
Les capacités des machines varient considérablement d'un modèle à l'autre et d'un atelier à l'autre ; considérez donc toute précision indiquée comme indicative et vérifiez les performances réelles proposées par votre fournisseur.
Foire aux questions
Quels sont les 5 types de machines CNC les plus courants ?
Les cinq machines les plus courantes sont les fraiseuses CNC ou centres d'usinage, les tours CNC, les défonceuses CNC, les découpeuses plasma ou laser CNC, ainsi que les machines d'électroérosion. Pour les pièces de précision en métal et en plastique, les fraiseuses et les tours effectuent l'essentiel du travail, tandis que les défonceuses, les découpeuses et les machines d'électroérosion sont utilisées pour les matériaux en plaques, les profilés plats et les éléments en acier trempé.
Quelles sont les machines CNC les plus courantes dans les ateliers d'usinage ?
Les centres d'usinage verticaux et les tours à commande numérique sont les machines les plus courantes dans les ateliers de sous-traitance, car ils permettent d'usiner la plupart des pièces prismatiques et rondes. Les ateliers de production s'équipent également de centres d'usinage horizontaux, de machines à 5 axes et de centres de fraisage-tournage afin de réduire les temps de réglage. Les machines d'électroérosion et les rectifieuses sont généralement utilisées pour la fabrication d'outils et l'usinage de pièces trempées.
Quelle est la différence entre une défonceuse CNC et une fraiseuse CNC ?
Une fraiseuse à commande numérique est lourde et rigide ; elle est conçue pour usiner l'acier, le titane et l'aluminium avec des tolérances serrées. Une défonceuse à commande numérique est plus légère et plus rapide ; il s'agit généralement d'un portique surmontant un grand plateau, et elle convient au bois, aux plastiques, aux composites et aux fines tôles d'aluminium. Pour les pièces métalliques de précision, la fraiseuse est le meilleur choix.
De combien d'axes ma pièce a-t-elle besoin ?
La plupart des pièces ne nécessitent que trois axes, usinés en quelques sélections. L'usinage à quatre axes s'avère utile lorsque les éléments à usiner sont répartis sur la circonférence de la pièce. L'usinage à cinq axes est particulièrement adapté aux angles complexes, aux cavités profondes et aux surfaces profilées, ou lorsque la réduction du nombre de sélections permet d'améliorer la précision. Votre opérateur d'usinage pourra vous proposer l'option la plus économique et la plus adaptée.
Dois-je choisir le type de machine CNC lorsque je commande des pièces ?
Non. Vous n'avez pas besoin de choisir une machine lorsque vous commandez des pièces, mais connaître les différents types de machines CNC vous aide à concevoir votre pièce de manière à ce qu'elle puisse être usinée sur la machine la moins chère capable de réaliser le travail. Les pièces rondes sont destinées aux tours, les pièces prismatiques aux fraiseuses, les angles complexes aux machines 5 axes ou aux machines de tournage-fraisage, et les pièces trempées à l'électroérosion ou au meulage.
Choisir le type de machine CNC adapté à votre pièce
Quelle machine convient à votre pièce ?
| Forme de la pièce | Machine à utiliser |
|---|---|
| Pièces rondes | Tours |
| Pièces prismatiques | Mills |
| Angles complexes | Usinage 5 axes ou tournage-fraisage |
| Détails renforcés | Électroérosion ou meulage |
Vous n'avez pas besoin de choisir une machine lorsque vous commandez des pièces, mais connaître les différents types de machines CNC vous aide à concevoir votre pièce de manière à ce qu'elle puisse être usinée sur la machine la moins chère capable de réaliser le travail. Les pièces rondes sont destinées aux tours, les pièces prismatiques aux fraiseuses, les angles complexes aux machines 5 axes ou aux machines de tournage-fraisage, et les pièces trempées à l'électroérosion ou au meulage.
Les formats de fichiers sont conformes à la norme ISO 6983-1, mais les capacités varient d'un atelier à l'autre. Envoyez votre dessin à Usinage XY et nous vous indiquerons quelles machines sont nécessaires pour votre pièce et comment réduire les temps de réglage avant de vous établir un devis.
