Facteurs influençant les coûts d'usinage CNC
En usinage CNC, les coûts varient selon le projet. Le coût d'un projet d'usinage CNC est déterminé par de nombreux facteurs. Dans la plupart des plans de projet, le coût est un élément crucial à prendre en compte.
Facteurs influençant les coûts d'usinage CNC
Les principaux facteurs influençant le coût des pièces usinées CNC peuvent être classés en quatre catégories : équipement, matériaux, conception, production et finition.
Équipements et machines
Les coûts d'équipement sont engagés avant le début du processus d'usinage. Cependant, les équipements et les machines font partie des coûts de mise en place de la production et influent en définitive sur le processus d'usinage. Plus les coûts d'acquisition, d'exploitation et de maintenance de la machine sont élevés, plus les pièces fabriquées avec cette machine seront chères.
Comment choisir une machine CNC ?
L'usinage CNC englobe une grande variété d'opérations d'usinage, notamment le perçage, l'alésage, le découpage et le fraisage. La plupart de ces opérations peuvent être réalisées à l'aide de tours ou de fraiseuses CNC.
Un autre point à considérer est l'efficacité du tour lui-même. Les tours à commande numérique (CNC) ont connu de nombreuses évolutions au fil des ans. Les premiers tours CNC et les tours CNC à commande numérique sont incomparables aux machines-outils CNC modernes et performantes utilisées aujourd'hui. Ces dernières sont plus rapides et plus efficaces. À terme, cette rapidité permettra de réduire les coûts de production des pièces.
Comment choisir différents outils d'usinage CNC
De plus, le coût des outils de coupe influe également sur le coût total de l'équipement. Le matériau, le revêtement et la géométrie de l'outil ont tous une incidence sur ce coût. Par exemple, les outils en carbure sont plus durs, plus résistants à la chaleur et supportent des vitesses de fonctionnement élevées ; leur prix est plus de deux fois supérieur à celui des outils en acier.
Pourquoi les fraiseuses CNC sont-elles plus chères ?
Les fraiseuses sont généralement plus chères que les tours en raison de la complexité de leurs pièces mobiles. Elles sont plus difficiles à assembler, à utiliser et à entretenir, mais peuvent réaliser des opérations plus complexes. Par conséquent, les fraiseuses à commande numérique (CNC) sont généralement plus coûteuses à exploiter que les autres machines-outils.
Les fraiseuses se déclinent en différents types, variant en complexité et en capacités. Plus une fraiseuse possède d'axes, plus elle est chère. La plupart des machines-outils à commande numérique (CNC) modernes possèdent trois ou cinq axes. Si les machines à cinq axes permettent de réaliser des géométries très complexes avec une plus grande précision et rapidité (et nécessitent donc un temps d'usinage réduit), elles sont généralement beaucoup plus onéreuses que leurs homologues à trois axes.
Coûts de mise en place de la production
Les coûts de mise en production regroupent tous les frais engagés pour préparer l'usinage. Toutes les pièces usinées par commande numérique sont initialement modélisées en 3D. Les concepteurs utilisent des logiciels de CAO (Conception Assistée par Ordinateur) spécialisés pour créer ces modèles 3D, et les ressources nécessaires à la conception du modèle 3D final prêt pour la production représentent une part importante des coûts de mise en production.
Les coûts de mise en production comprennent également l'optimisation de la conception et tous les coûts connexes associés à la préparation du modèle à l'aide d'un logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) spécialisé.
Matériels
L'impact du prix des matériaux sur les coûts d'usinage CNC
Les matériaux nécessaires à la fabrication d'une pièce constituent l'un des principaux facteurs de coût. De nombreux coûts sont liés aux matériaux utilisés, le plus important étant le coût du matériau lui-même. Le prix des matériaux varie en fonction de leur disponibilité, de leurs propriétés et des coûts de production globaux.
Les métaux sont généralement plus chers que les autres matériaux. Le graphique ci-dessous illustre les prix relatifs de certains métaux couramment utilisés en ingénierie. Il est important de noter que les prix des métaux fluctuent et que les prix exacts peuvent varier selon les régions ; le tableau ci-dessous fournit un point de repère indicatif.
Comparaison des différences de coûts des matières premières métalliques
Facteur clé : usinabilité du matériau
Outre le coût des matériaux, l'usinabilité est un autre facteur déterminant du coût. Les matériaux difficiles à usiner nécessitent plus de temps et d'efforts, et en usinage CNC, le temps, c'est de l'argent. Le coût d'usinage d'une pièce est directement proportionnel au temps consacré à son usinage. Les matériaux difficiles à usiner consomment également davantage de ressources, telles que le fluide de coupe, l'électricité et les outils de coupe.
Conception et géométrie
Amélioration de la conception CAO pour l'usinage CNC
La conception et la forme d'une pièce ont un impact significatif sur les coûts d'usinage CNC.
En règle générale, plus une pièce est complexe, plus son coût de fabrication est élevé. Les pièces complexes peuvent nécessiter des machines plus sophistiquées, des temps d'usinage plus longs, de multiples opérations d'usinage et d'assemblage, davantage de ressources et un contrôle qualité plus rigoureux ; autant d'éléments qui influent sur le coût de la pièce.
En usinage CNC, certaines caractéristiques et conceptions de pièces entraînent inévitablement une augmentation des coûts. Il s'agit notamment des angles internes aigus, des parois fines, des cavités profondes, des diamètres de perçage non standard et du marquage. Ces éléments, ainsi que d'autres caractéristiques coûteuses que nous avons mentionnées, ont une incidence importante sur les coûts et doivent être évités autant que possible, sauf nécessité absolue. De plus, des exigences de conception spécifiques, telles que la rugosité de surface ou les options de tolérance, peuvent nécessiter plusieurs opérations d'usinage et contrôles qualité.
De plus, en théorie, les pièces plus grandes sont plus chères car elles nécessitent davantage de matières premières, de ressources et de temps de fabrication.
Volume de production : Des lots plus importants entraînent des coûts réduits. Plus le nombre de pièces augmente, plus le coût unitaire de fabrication d'un jeu complet de pièces identiques diminue. Cette réduction proportionnelle des coûts s'explique par la suppression des coûts de préparation répétitifs. Les coûts de préparation, incluant la conception CAO, la fabrication FAO et l'installation des machines, sont tous réalisés en une seule étape pour la fabrication d'un même jeu de pièces.
Procédés de finition de surface
Les pièces usinées par commande numérique peuvent être utilisées directement. Cependant, certaines applications spécifiques nécessitent des étapes de post-traitement, telles que le traitement thermique, la finition de surface et la peinture, afin d'améliorer leurs performances, leurs propriétés et leur esthétique. Tous ces procédés de finition de surface augmentent le coût de fabrication des pièces.