Ne cherchez plus à savoir quel processus d'usinage est le mieux adapté à votre projet et à votre budget. Ce guide fournit un cadre éprouvé, basé sur des données, pour vous aider à décider en toute confiance entre l'usinage 3 axes et l'usinage 5 axes. Nous vous montrerons comment aller au-delà du devis et calculer le coût réel pour éviter les erreurs coûteuses.
Choisir Usinage à 3 axes pour les pièces prismatiques plus simples avec des caractéristiques sur quelques faces parallèles, car son taux horaire plus bas le rend plus rentable. Optez pour Usinage à 5 axes lorsqu'une pièce présente une géométrie complexe, nécessite un usinage sur cinq faces ou plus, ou présente des tolérances de position serrées entre les caractéristiques. Bien que son taux horaire soit plus élevé, l'usinage 5 axes réduit le coût total en éliminant les réglages multiples, en réduisant le délai d'exécution et en améliorant la précision.
Nous allons maintenant nous pencher sur le tableau de bord de la décision et sur des études de cas réels qui vous montrent exactement quand le 5-axes est en fait l'option la moins chère.
Calculer le coût réel
Soyons clairs : une machine à 5 axes coûte plus cher à faire fonctionner. Il faut compter un taux horaire de $150 à $325Les frais d'inscription sont facilement doublés ou triplés par rapport à l'année précédente. $75 à $125 par heure pour une machine standard à 3 axes.
En voyant cette différence de prix sur un devis, il est tentant de choisir immédiatement l'option la moins chère. Mais voici une information durement acquise par l'industrie : le prix indiqué sur le devis n'est pas le coût total de la pièce.
Le véritable calcul est le Coût total de possessionqui comprend tous les frais cachés qui apparaissent après l'arrivée de la pièce à votre porte.
J'ai travaillé un jour avec une start-up qui développait un appareil médical portable haut de gamme. La conception était ergonomique et complexe, nécessitant un usinage sous plusieurs angles. Deux devis ont été reçus :
- Fournisseur A (3 axes) : $1.800, livraison en 3 semaines.
- Fournisseur B (5 axes) : $2.400, livraison en 2 semaines.
Pour maîtriser leur budget initial de R&D, ils ont choisi le fournisseur A, ce qui leur a permis d'économiser $600. Cette décision s'est révélée être une erreur coûteuse. L'atelier 3 axes a utilisé six configurations différentes pour créer la pièce. Résultat ? Un retard de deux semaines, portant le délai total à cinq semaines. Pire encore, les erreurs accumulées lors de la refixation signifiaient que les composants internes ne s'adapteraient pas.
La startup a dû retirer trois de ses ingénieurs principaux de tâches critiques pour passer trois jours entiers à retravailler manuellement le prototype afin qu'il soit prêt pour une démonstration à l'intention d'un investisseur clé.
Ils ont "économisé" $600 sur le devis mais ont payé cher les coûts cachés : deux semaines de retard dans le projet et à peu près $5 040 de temps d'ingénierie perdu. Cette expérience illustre parfaitement comment le devis le moins cher peut rapidement devenir le problème le plus coûteux.
Quantifiez votre choix, ne vous contentez pas de deviner
Alors, comment aller au-delà de l'intuition et faire un choix fondé sur des données pour votre pièce spécifique ? Vous pouvez utiliser un simple tableau de bord décisionnel.
Il ne s'agit pas de mathématiques complexes, mais d'une évaluation systématique de votre conception par rapport à des critères de fabrication clés. En attribuant des points aux différents aspects de votre projet, vous pouvez obtenir une recommandation quantitative claire.
Passons en revue les facteurs à prendre en compte :
Tout d'abord, il faut prendre en compte complexité géométrique. Votre pièce présente-t-elle des contre-dépouilles ou des trous latéraux ? Si oui, attribuez-lui 5 points. La pièce est-elle dominée par des surfaces 3D complexes, comme les pales d'une turbine ? Vous pouvez lui attribuer 5 points supplémentaires. Les formes simples et prismatiques reçoivent un 0 ou un 1.
Ensuite, comptez les nombre de faces qui nécessitent un usinage. Si vous ne devez travailler que sur une à trois faces, il s'agit d'un travail en un point. Quatre faces ? Attribuez-lui 3 points. Pour les pièces nécessitant un travail sur cinq ou même six faces, attribuez 5 points, car le nombre de réglages pour une machine à trois axes commence à monter en flèche.
Ensuite, regardez votre exigences en matière de tolérance. Les tolérances de position entre les caractéristiques sont-elles plus étroites que ±0,002 pouce (±0,05 mm) ? Si c'est le cas, il s'agit d'une fonction à 5 points. Pourquoi ?
En effet, chaque fois que l'on repositionne une pièce sur une machine à 3 axes, on introduit un risque d'erreur. L'usinage 5 axes permet d'éviter ce problème en réalisant la pièce en un seul réglage, comme le souligne Pete Zelinski de Atelier d'usinage modernequi souligne que le principal avantage est souvent d'effectuer plus de travail en une seule fois afin d'accroître l'efficacité et la précision.
Ce même principe fondamental d'élimination des configurations est également le facteur clé analysé dans notre Guide sur le tournage et l'usinage par rapport au tour traditionnel.
N'oubliez pas coût des matériaux. Si vous usinez un grand bloc d'un matériau coûteux tel que le titane ou PEEK, donnez-lui 4 points. Une simple erreur lors d'un réglage tardif sur une machine à 3 axes peut transformer une pièce coûteuse en rebut, un risque considérablement réduit avec l'usinage à 5 axes en un seul réglage.
Enfin, quel est votre taille du terrain? Pour les prototypes ou les séries de moins de 10 pièces, le score est de 3 points. Pour les lots entre 10 et 200 pièces, c'est 5. Pour les très grands lots de plus de 200 pièces, le score retombe à 1, car le coût de la création de montages personnalisés très efficaces pour une machine à 3 axes peut devenir plus économique.
Maintenant, faites le compte :
| Score total | Recommandation | Principale raison d'être |
|---|---|---|
| Moins de 10 points | Utiliser 3 axes | Le taux horaire le plus bas est le plus rentable. |
| 10-18 points | Zone grise | Nécessite des devis détaillés et concurrentiels pour être confirmé. |
| Plus de 18 points | Utiliser 5 axes | Les économies réalisées grâce à la réduction du nombre d'installations l'emportent sur le taux plus élevé. |
Du "flux d'une seule pièce" au saut de performance : la valeur cachée de l'usinage 5 axes
Alors, qu'est-ce que vous achetez exactement avec ce prix plus élevé du 5-axes ? Il ne s'agit pas seulement d'une machine sophistiquée ; vous investissez dans des résultats supérieurs qui ont un impact direct sur la réussite de votre projet. C'est là que le Usinage à 5 axes passe du statut de centre de coûts à celui de créateur de valeur.
Tout d'abord, parlons de précision. Chaque fois que vous desserrez et resserrez une pièce, vous introduisez une petite erreur de positionnement, souvent de l'ordre de ±0,0002 pouce.
Cela peut sembler minime, mais si une pièce nécessite cinq opérations, ces erreurs peuvent s'accumuler jusqu'à ±0,001 pouce ou plus. L'usinage à 5 axes élimine pratiquement cette erreur cumulative en réalisant la pièce en une ou deux opérations.
En tant que Mike Cope, ancien spécialiste technique chez le constructeur de machines-outils HurcoL'avantage le plus important de l'usinage 5 axes est la possibilité d'usiner des formes complexes en une seule fois... La philosophie du "tout en un" est celle qui permet d'obtenir un véritable retour sur investissement.
Cette approche de configuration unique est la plus proche d'un "flux d'une seule pièce" parfait dans la fabrication, garantissant que chaque élément se trouve exactement à l'endroit prévu par le modèle de CAO.
Mais la valeur va au-delà du simple respect de tolérances plus strictes. Prenons l'exemple d'un client du secteur aérospatial avec lequel j'ai travaillé. Il s'agissait d'un assemblage de tuyères de carburant conçu à l'origine comme quatre pièces d'aluminium distinctes, assemblées par la suite par un brasage de haute précision. Le processus était coûteux et le taux de rebut de 15% dû aux défaillances de soudage était un casse-tête permanent.
Lors d'un examen de la conception, nous avons posé une question radicale : "Pouvons-nous éliminer complètement la soudure et faire une seule pièce ?" En utilisant un système à 3 axes, les canaux internes complexes rendaient la chose impossible. Mais en pensant avec un L'esprit 5-axesNous avons donc redessiné la buse comme une pièce monolithique. Une machine à 5 axes a pu faire naviguer un outil profondément dans la pièce pour créer les voies de circulation complexes des fluides.
Le résultat ? La pièce unique à 5 axes était plus chère à usiner que n'importe lequel des quatre composants d'origine, mais le coût de l'usinage était plus élevé. Le coût total de l'assemblage a baissé de 30% en éliminant le processus de brasage et le taux de rebut qui lui est associé. C'est là le véritable pouvoir de cette technologie : le 5-axes n'est pas seulement un outil pour fabriquer des pièces existantes ; c'est une clé qui permet de débloquer des conceptions fondamentalement meilleures, plus intégrées et plus performantes.
Prêt à tirer parti de l'usinage 5 axes ?
Si votre pièce présente des géométries complexes ou nécessite plusieurs réglages, nos services avancés d'usinage CNC à 5 axes peuvent réduire votre coût total et accélérer votre calendrier. Laissez nos experts réaliser une analyse DFM pour votre projet.
Conception pour la fabrication : Un aide-mémoire sur la DFM pour réduire les coûts
L'outil le plus puissant pour contrôler les coûts ne se trouve pas dans l'atelier, mais dans votre logiciel de CAO. Des choix de conception intelligents, effectués en tenant compte du processus de fabrication, peuvent réduire considérablement le prix d'une pièce usinée. Voici un exemple rapide Conception pour la fabrication (DFM) pour guider vos décisions dès le début.
Optimisation pour 3 axes : la voie de la simplification
Si votre analyse vous oriente vers l'usinage à 3 axes, votre objectif est de rendre la pièce aussi facile d'accès que possible pour la machine. Pensez à des lignes épurées et à des caractéristiques simples.
- Garder les caractéristiques parallèles : Concevoir des éléments sur des plans parallèles les uns aux autres afin de minimiser les configurations.
- Éviter les contre-dépouilles : Dans la mesure du possible, évitez les fonctions qui obligent l'outil à couper latéralement sous une surface.
- Augmenter les rayons d'angle : Des rayons d'angle internes plus importants permettent d'utiliser des outils plus grands et plus rigides, ce qui accélère le temps d'usinage. Une bonne règle de base consiste à faire en sorte que le rayon soit plus grand que le rayon de l'outil.
- Poches plates design : Dans la mesure du possible, les poches sont conçues avec un fond plat afin d'éviter les longues opérations de finition nécessaires pour les surfaces profilées.
Optimiser pour les 5 axes : la voie de la consolidation
Lors de la conception pour le 5-axes, vous pouvez vous débarrasser de certaines des anciennes contraintes. Dans ce cas, la complexité peut en fait conduire à des économies si elle se traduit par une pièce plus fonctionnelle et intégrée.
- Adopter la consolidation des pièces : Recherchez les possibilités de combiner plusieurs composants en une seule pièce monolithique. Cela permet d'éliminer les coûts d'assemblage, de soudage ou de collage et de créer un produit final plus solide.
- Utiliser des angles complexes : N'hésitez pas à concevoir des trous angulaires et des chanfreins. C'est exactement ce que les machines à 5 axes excellent à créer en un seul réglage.
- Optimiser les structures à parois minces : Les parcours d'outils à 5 axes peuvent approcher les parois minces sous plusieurs angles, ce qui permet un meilleur soutien et une réduction des vibrations, d'où un meilleur état de surface et une plus grande précision.
Trouver le bon partenaire : Comment rédiger un appel d'offres de niveau expert
Votre conception est optimisée et vous avez marqué votre projet. Vient maintenant l'étape la plus critique : prendre contact avec un atelier d'usinage. La qualité de votre demande de devis (RFQ) a un impact direct sur la qualité des devis que vous recevrez.
Mais il ne s'agit pas seulement d'obtenir un prix, il s'agit de trouver un véritable partenaire. partenaire de fabrication.
Voici un secret industriel : tous les ateliers disposant d'une machine 5 axes ne sont pas des experts en la matière. De nombreux ateliers traditionnels achètent l'équipement pour cocher une case, mais n'ont pas l'expertise approfondie - l'"état d'esprit 5 axes" - qui leur permettrait d'en tirer véritablement parti.
Leurs programmeurs et leurs machinistes pensent encore en termes d'installations à 3 axes et ne disposent pas des technologies de pointe. Stratégies de programmation 5 axes nécessaires pour éviter les erreurs, qui peuvent conduire à des devis surévalués ou à des problèmes imprévus.
Comment faire la différence ? Un véritable partenaire 5-axes pense à l'optimisation du processus et ne se contente pas d'exécuter votre dessin. Il est proactif. Vous pouvez les identifier en posant une question simple et efficace dans votre appel d'offres :
"Sur la base de votre expérience, y a-t-il des suggestions de DFM que vous feriez à cette conception pour en réduire le coût ou en améliorer les performances en utilisant vos capacités 5-axes ?"
Un atelier qui n'a que "la machine" répondra probablement : "Nous avons établi un devis en fonction de votre impression". Mais un véritable expert apportera un retour d'information précieux, suggérant des moyens de consolider les pièces ou de modifier les caractéristiques pour rendre le processus d'usinage plus efficace.
Pour obtenir un tel retour d'information, votre appel d'offres doit être professionnel et complet. Voici ce qu'il faut inclure :
- Modèle CAO 3D : Un fichier STEP est universel et préférable.
- Dessin technique en 2D : Un PDF qui spécifie clairement toutes les dimensions critiques, Rappels GD&TLes exigences en matière de qualité, de finition de la surface et les spécifications des matériaux.
- Ruptures de quantité : Demandez des prix pour différents volumes (par exemple, 1, 10, 50, 100 pièces) afin de comprendre l'échelonnement des coûts.
- Caractéristiques principales : Mettez en évidence les surfaces fonctionnelles et les tolérances les plus critiques afin que l'atelier sache où concentrer son attention.
Le fait de fournir un dossier complet vous permet non seulement d'obtenir un devis précis, mais aussi de signaler à l'atelier d'usinage que vous êtes un client sérieux et bien informé, ce qui ouvre la voie à un partenariat productif.
Conclusion : Prendre sa décision en toute confiance
Le débat entre Usinage à 3 axes ou à 5 axes va bien au-delà des machines elles-mêmes. Il s'agit d'un changement fondamental d'état d'esprit.
Il s'agit de passer de la comparaison de devis superficiels à l'analyse du coût total du projet. Il s'agit de passer du statut de concepteur passif à celui de partenaire actif du processus de fabrication.
En comprenant les coûts cachés des configurations supplémentaires et l'immense valeur de la consolidation de la conception, vous pouvez faire des choix qui vous permettront d'économiser non seulement de l'argent, mais aussi votre ressource la plus précieuse : le temps.
Nous avons passé en revue les cadres clés qui vous aideront à prendre des décisions. Vous avez les Fiche de décision pour quantifier vos besoins, le Aide-mémoire DFM pour optimiser votre conception dès le départ, et la modèle d'appel d'offres au niveau de l'expert pour trouver un véritable partenaire de fabrication.
Vous êtes maintenant équipé pour naviguer dans les complexités de la Usinage à 3 axes ou à 5 axes avec clarté et confiance.
Prêt à mettre ces connaissances en pratique ? Envoyez-nous votre fichier CAO. Notre équipe d'ingénieurs d'application vous fournira plus qu'un simple devis ; vous recevrez une analyse DFM détaillée et une recommandation transparente sur la méthode de fabrication la plus rentable pour votre projet spécifique. Ensemble, construisons bien.
Références et notes
[1] Coût total de possession : Ce concept va au-delà du prix d'achat initial et inclut tous les coûts directs et indirects associés à une pièce ou à un produit tout au long de son cycle de vie, y compris le contrôle de la qualité, l'assemblage et les coûts de défaillance potentiels.
[2] Flux monobloc : Principe fondamental de la production allégée selon lequel les pièces sont traitées une par une à travers une série d'étapes dans un flux continu, minimisant ainsi les déchets tels que l'attente et le transport. L'usinage 5 axes en une seule étape est une application pratique de ce principe.
