Qu’est-ce que l’usinage suisse ? Le type, l’application et les avantages

Qu’est-ce que l’usinage suisse ?

L’usinage suisse, également appelé machine suisse ou tour automatique suisse, est unique en ce sens qu’il permet d’effectuer des opérations d’usinage simultanément. Plus d’un outil peut ainsi travailler simultanément sur une tâche, ce qui augmente la productivité sans nécessiter de réglages complexes. Une telle efficacité est caractéristique des tours suisses et surpasse les tours conventionnels où le matériau ne bouge pas.

Le tour suisse se distingue par l’utilisation d’un mécanisme d’alimentation de l’axe Z qui déplace la barre à travers un mandrin automatisé. À l’inverse, les centres de tournage CNC ont des mandrins qui ne font que tourner, ce qui limite les mouvements de production. Ils augmentent la précision de l’usinage, tout en permettant des opérations multizones difficiles.

Depuis ses origines suisses de la fin du XIXe siècle, destinées à la fabrication de montres de précision, l’usinage a parcouru un long chemin. La technique a été développée à l’origine pour répondre aux exigences rigoureuses de la fabrication de composants horlogers, dans un souci de précision et de rentabilité ; elle a toutefois été adaptée et affinée au fil du temps pour répondre à des applications variées dans différentes industries de haute précision.

Les machines CNC suisses modernes sont à l’apogée de cette progression en combinant la précision traditionnelle avec des systèmes de contrôle numériques. En choisissant l’usinage CNC suisse, les opérateurs bénéficient de capacités améliorées en termes de complexité et d’une précision inégalée lors de la production de ces pièces, ce qui montre bien à quel point l’intégration de ces deux technologies a affecté l’usinage suisse.

Comment fonctionnent les machines suisses ?

Une machine suisse est équipée d’un ravitailleur qui alimente systématiquement le matériau et assure le bon déroulement des opérations. Cela réduit l’engagement humain au minimum, tout en augmentant l’efficacité de la production, ce qui rend l’ensemble systématique et plus rationnel.

La poupée de cette machine est essentielle car elle fixe et fait tourner la pièce à usiner. Entraînée par la broche principale, elle peut contrôler le mouvement de rotation avec précision, ce qui est essentiel pour obtenir d’excellents résultats d’usinage. Les porte-outils disposés tout autour de la pièce à usiner ajoutent un mouvement multidirectionnel qui améliore la capacité de coupe complexe de cette machine.

Les tours suisses sont très précis. Cela est principalement dû à une douille de guidage qui maintient solidement la pièce à usiner à proximité des outils de coupe. En réduisant la déviation et le broutage, il est possible de réaliser des opérations de tournage, de fraisage ou de perçage de précision.

Enfin, la plupart des machines suisses modernes sont commandées par CNC, ce qui permet une programmation détaillée des mouvements et de la vitesse comme jamais auparavant. Ces machines font preuve d’une grande finesse lors du découpage, ce qui permet à chaque pièce usinée d’être parfaite, conformément à ses spécifications.

Applications industrielles de l’usinage suisse

Industrie médicale

Par exemple, l’usinage suisse dans l’industrie médicale est très important en raison de sa capacité à produire des pièces très précises et de petite taille qui sont nécessaires pour divers instruments médicaux. Les matériaux à partir desquels les vis à os en titane sont usinées ont une faible conductivité thermique et donc un rapport d’aspect élevé. Elles sont fabriquées à l’aide de machines suisses, qui peuvent surmonter ces obstacles et produire des vis avec des tolérances très serrées pour garantir le bien-être et le confort des patients. Le titane est également utilisé dans la fabrication d’outils chirurgicaux, d’implants orthopédiques, d’inserts dentaires et de cathéters.

Industrie aérospatiale

Le besoin de précision et de fiabilité des pièces nécessite l’utilisation de l’usinage suisse dans l’industrie aérospatiale. Parmi les exemples de composants fabriqués à l’aide de machines suisses, on peut citer les fixations d’avions, les raccords hydrauliques et les boîtiers de capteurs. L’application de cette technologie garantit le respect strict des normes de fabrication grâce à sa capacité à traiter des matériaux légers tout en respectant des limites de tolérance rigoureuses. En outre, cette méthode peut être utilisée pour fabriquer des systèmes complexes tels que ceux que l’on trouve sur les moteurs de vaisseaux spatiaux, les commandes de cockpit, etc.

Industrie électronique

La demande de composants électroniques plus petits mais très précis ne cesse d’augmenter dans le secteur de l’électronique. La technologie d’usinage suisse permet de produire divers composants électroniques, tels que des connecteurs, des douilles, des sondes de contact, etc. Elle permet de s’assurer que ces éléments répondent aux normes de précision et de qualité requises pour les appareils électroniques grand public ou les semi-conducteurs avant même qu’ils n’entrent dans les chaînes de production. La précision est essentielle pour maintenir la fonctionnalité et la durabilité des produits électroniques.

Industrie automobile

Dans l’industrie automobile, l’usinage suisse est très utilisé, en particulier lorsqu’il s’agit d’assurer la précision et la durabilité des pièces. Des pièces telles que des bagues, des arbres, des composants d’injection de carburant, des unités de système de freinage sont fabriquées à l’aide de machines suisses. Les constructeurs automobiles s’appuient sur des processus sophistiqués en plusieurs étapes, tels que l’usinage suisse, pour fabriquer des pièces automobiles de qualité supérieure capables d’améliorer les performances globales ainsi que les normes de sécurité.

Industrie de la défense

Il ne fait aucun doute que les géométries complexes et les tolérances très faibles nécessitent une certaine forme d’usinabilité suisse dans l’industrie de la défense. Les hélicoptères, les missiles, les navires et les chars d’assaut doivent présenter des niveaux de précision et de cohérence très élevés, ce que les machines suisses peuvent offrir. Elle garantit que les percuteurs, les boulons et les gâchettes sont fabriqués conformément aux spécifications, ce qui améliore les performances et la sécurité du matériel militaire.

Instruments de musique

L’usinage suisse est extrêmement utile pour créer des composants délicats et précis utilisés dans les instruments de musique. Par exemple, les petites pièces complexes des instruments à vent ou des cuivres, les accordeurs de guitares et les tendeurs de tambours sont fabriqués à l’aide de machines suisses. Cela garantit l’uniformité de la construction et la qualité du son à chaque fois que l’on utilise l’un de ces outils grâce aux techniques d’usinage suisses.

Considérations importantes pour l’utilisation de l’usinage CNC suisse

Les prix élevés et les temps d’usinage prolongés vous posent-ils problème ? Des dessins inappropriés et des angles vifs sont les erreurs les plus courantes qui peuvent entraver l’usinage CNC suisse. Suivez ces principes clés pour améliorer l’efficacité et la qualité des produits.

Dessins techniques détaillés

Les dessins techniques doivent inclure toutes les dimensions, tolérances, matériaux et finitions requis, afin d’indiquer aux opérateurs comment fabriquer des pièces parfaites. Par conséquent, des spécifications claires facilitent la production des composants requis dans un premier temps.

Utilisation de trous de taille standard

L’utilisation de trous de taille standard universelle est plus facile et moins coûteuse à usiner que d’autres tailles. L’utilisation d’un diamètre de 5 mm, largement répandu, ne nécessite pas d’outils supplémentaires, ce qui améliore l’efficacité et réduit les coûts.

Conception avec des coins arrondis

L’utilisation d’un congé de 3 mm minimum dans les rayons intérieurs des pièces peut améliorer l’opération d’usinage en minimisant l’usure de l’outil et en éliminant les problèmes tels que le broutage, ce qui augmente la durée de vie des outils d’usinage.

Spécification de la tolérance optimale

Il est recommandé de n’utiliser des tolérances strictes que lorsqu’elles sont nécessaires, afin de contrôler les coûts de fabrication. Bien qu’elles soient nécessaires dans des applications telles que l’aérospatiale, des tolérances plus strictes dans des applications qui ne requièrent pas des niveaux de précision aussi rigoureux ne font qu’augmenter les coûts de production.

Stratégie relative à l’épaisseur de la paroi

Sont exclues les parois excessivement minces, à savoir celles qui sont inférieures à 0,5 mm. Dans les métaux, elle est d’environ 5 mm et est essentielle pour éviter des situations telles que le broutage et la déformation au cours du processus d’usinage. Dans les matières plastiques, l’épaisseur de la paroi doit être correcte pour permettre à la structure de résister à la pression exercée sur elle pendant la production, tout en permettant de créer une surface lisse sur la matière plastique.

Considérations relatives à la géométrie de l’outil

Les contraintes liées à la géométrie des outils d’usinage utilisés doivent être prises en compte dans la conception, en particulier lorsque des formes fines et complexes, telles que des évidements et des profils profonds, ont été incorporées dans la conception et qu’elles doivent pouvoir être réalisées sans devoir recourir à de nombreuses finitions manuelles.

Efficient Machine Setup

Il montre également comment les orientations et les trajectoires des outils peuvent être planifiées pour améliorer la productivité de l’usinage en réduisant le temps de préparation jusqu’à 20 %, ce qui permet de réduire les coûts de main-d’œuvre et d’augmenter le rendement de la production.

Sélection intelligente des matériaux

La sélection des matériaux pour l’usinage est très importante en fonction de la fonction de la pièce et de l’environnement dans lequel elle doit être utilisée. Par exemple, le choix du titane, en raison de sa résistance et de sa faible densité, est vital pour l’amélioration des performances dans l’aérospatiale.

Conception pour une meilleure fonctionnalité

Il est possible de concevoir des pièces de manière à ce qu’elles soient fonctionnelles et faciles à usiner, c’est-à-dire que le besoin d’outils spéciaux peut être éliminé pour contribuer à réduire le temps nécessaire aux processus de fabrication.

Prise en compte du temps d’usinage

La simplification de la géométrie des pièces permet de réduire considérablement le temps d’usinage. La réduction de la complexité de la conception permet de réduire le temps de cycle jusqu’à 30 % et, par conséquent, le coût de production.

Avantages des machines suisses

Vous avez des problèmes d’inefficacité et d’incohérence dans le processus de découpe ? Vous ne pouvez pas aller de l’avant à cause des mauvaises finitions, des délais plus longs et des nombreux réglages. Faites de votre ligne de production un leader de l’industrie en vous équipant de machines swiss dotées de précision, de vitesses plus rapides et d’une manipulation polyvalente des matériaux.

• Peu de réglages et d’opérations: Les machines-outils suisses sont conçues pour traiter des pièces complexes qui comportent à la fois des fonctions de fraisage et de tournage en un seul réglage. Par conséquent, il n’est pas nécessaire de procéder à de multiples réglages de la machine, ce qui permet de gagner du temps et de minimiser les erreurs.
• Meilleure qualité des finitions de surface: La précision des machines suisses permet d’obtenir des finitions extrêmement lisses sur les surfaces. Ceci est particulièrement important lorsque des détails fins ou l’esthétique sont requis dans la conception des pièces.
• FVitesses d’usinage plus rapides et délais d’exécution plus courts: Grâce à leur vitesse élevée, les machines suisses peuvent effectuer plusieurs tâches à la fois. Ce faisant, elles réduisent le temps de production, ce qui se traduit par des périodes d’attente plus courtes. Il est donc plus facile que jamais de respecter des délais serrés.
• Moins de broutage et de déviation: La pièce est soutenue à côté de l’outil de coupe pendant les opérations d’usinage, ce qui rend le broutage et la déviation moins fréquents sur les machines suisses. Ces caractéristiques sont importantes pour l’usinage de composants longs et minces qui ont tendance à vibrer.
• Tolérances étroites : Les machines suisses peuvent produire des tolérances très étroites garantissant le respect de spécifications précises pour chaque composant. Ce haut niveau de précision est particulièrement important pour les industries telles que l’aérospatiale et la médecine, où même de légères déviations peuvent être inacceptables.
• Les machines suisses sont capables de traiter une large gamme de matériaux tels que les métaux, les plastiques, les composites, etc. Grâce à cette flexibilité, elles conviennent donc à de nombreuses applications dans divers secteurs industriels.
• Haute précision et répétabilité: Apprécié car il permet d’obtenir des résultats répétables grâce auxquels des coupes nettes sont produites sans qu’il y ait beaucoup de défauts. Ces procédés sont indispensables pour maintenir la qualité sur de grandes quantités de produits sur les lignes de production.
• Efficacité grâce aux axes multiples et à l’automatisation: Les machines suisses possèdent des axes multiples, ce qui leur permet d’effectuer de nombreux processus à la fois. En outre, les niveaux élevés d’automatisation permettent de réduire au minimum l’intervention manuelle dans le processus de production, ce qui le rend plus efficace et plus productif.

Limites de l’usinage suisse

• Le diamètre des barres à utiliser sur les machines suisses est généralement limité entre 2 mm et 38 mm, ce qui rend nécessaire un diamètre constant.
• Un outillage coûteux : L’outillage des machines suisses est spécialisé par nature ; il est donc coûteux et présente des restrictions de taille et des limitations géométriques.
• Moins de dissipation de la chaleur : Lors d’opérations de longue durée, l’huile utilisée comme lubrifiant dissipe la chaleur moins efficacement que l’eau, ce qui pose des problèmes.
• Augmentation du temps de réglage : Les temps de réglage sont plus longs en raison de la multiplicité des outils et des exigences de programmation des machines suisses.
• Limites de taille : Le diamètre et la longueur des pièces de grande taille ne sont pas compatibles avec les machines suisses.
• Coûts d’investissement élevés : En général, les machines suisses sont plus coûteuses que les équipements d’usinage de base.
• Fonctionnement en fonction des compétences : L’utilisation et la programmation des machines suisses requièrent un niveau de compétence plus élevé.

Comparaison entre l’usinage suisse et l’usinage CNC

Précision et productivité

Usinage suisse

Cette technique d’usinage est considérée comme très complexe et efficace car elle permet d’effectuer un certain nombre de tâches en une seule fois grâce à sa poupée mobile dotée d’une douille de guidage, ce qui permet d’obtenir une précision et une productivité élevées.

Usinage traditionnel

Elle produit des pièces qui ne sont pas aussi précises que celles des autres techniques, car les opérateurs doivent effectuer des opérations en séquence, ce qui entraîne des temps de cycle plus longs.

Qualité des produits

Usinage suisse

Cette technique présente un minimum de marques d’outils ou de bavures et utilise des liquides de refroidissement à base d’huile pour réduire le frottement et l’accumulation de chaleur, ce qui permet d’éliminer les processus de finition secondaires inutiles.

Usinage traditionnel

La précision de ce type de produit dépend souvent du travail de post-production, ce qui signifie que les pièces doivent être soumises à davantage de procédures avant d’être considérées comme des produits finis.

Comparaison des coûts

Usinage suisse

Toutefois, si le coût unitaire peut être supérieur à celui de l’usinage traditionnel pour les petites quantités, le tournage suisse est coûteux au départ, mais devient très économique pour les grands volumes en raison de la réduction du temps de cycle grâce à des installations multi-opérations simultanées.

Usinage traditionnel

Par exemple, si l’usinage traditionnel peut sembler bon marché pour les petites séries en raison des faibles coûts d’installation, il est relativement peu rentable pour les grandes séries en raison des longues durées de cycle qu’il implique.

Applications des méthodes d’usinage

Usinage suisse

Ces industries ont besoin de méthodes de fabrication capables de produire des micro-dispositifs tels que les microlasers, ce qui rend la technologie d’usinage suisse idéale.

Usinage traditionnel

Il s’agit notamment des constructeurs automobiles qui fabriquent différentes pièces de carrosserie telles que des blocs moteurs, ainsi que des constructeurs de logements qui bâtissent des murs ou des toits en utilisant respectivement des plaques d’acier ou du bois.

Différences opérationnelles

Usinage suisse

En outre, l’utilisation d’un support de douilles coulissantes permettant l’utilisation de plusieurs fraises à l’intérieur de la machine et d’un stock de barres à alimentation automatique contribue à réduire la déflexion pendant la production, ce qui permet de produire des pièces complexes très précises avec une déflexion minimale grâce au processus de tournage suisse.

Usinage CNC traditionnel

D’autre part, ses outils de coupe sont stationnaires alors que c’est la pièce à usiner qui est déplacée par la machine elle-même, ce qui entraîne une augmentation du temps de cycle pour les pièces, ce qui peut entraîner une déviation, mais qui pourrait être réduit grâce à une programmation minutieuse et à une alimentation manuelle des matériaux.

Différences spécifiques mises en évidence

Aspect	Usinage suisse	Usinage CNC traditionnel
Mouvement de la tête	Poupée mobile pour un meilleur contrôle.	La poupée fixe limite la précision.
Processus d’usinage	L’usinage segmenté améliore la précision.	Les opérations séquentielles augmentent les temps de cycle.
Coolant Type	Utilise de l’huile pour une meilleure lubrification.	Utilise des liquides de refroidissement à base d’eau.
Post-traitement	Une finition secondaire minimale est nécessaire.	Nécessite souvent une finition supplémentaire.
Coût	Économique pour les grandes séries.	Moins économique pour les grandes séries.