Le développement de la technologie CNC (Computerised Numerical Control) a révolutionné de nombreux secteurs industriels, y compris la fabrication mécanique. Dans ce contexte, les fraiseuses CNC, tant verticales qu'horizontales, sont devenues des outils indispensables dans les ateliers et les usines du monde entier. Par conséquent, le choix entre les fraiseuses verticales et les fraiseuses horizontales est une question clé pour de nombreux fabricants. Dans cet article, nous allons comparer en détail ces deux types de machines CNC, en analysant leurs avantages, leurs inconvénients et leurs applications optimales. Notre guide vous permettra de mieux comprendre lequel de ces outils sera la meilleure solution pour vos besoins de production spécifiques.
Qu'est-ce qu'une fraiseuse verticale?
La technologie du travail des métaux nécessite une production spécifique et des outils spécifiques pour chacun de ses processus, et la fraiseuse verticale est l'un des outils les plus adaptés et les plus fascinants pour ceux qui sont passionnés par la production, l'usinage et le traitement des métaux et de leurs propriétés. Vous trouverez ci-dessous tout ce qu'il faut savoir sur cette machine. Une fraiseuse verticale est une machine-outil qui enlève le métal d'une pièce à l'aide d'un outil rotatif - appelé fraise -, une pièce rotative dotée de plusieurs dents, lèvres ou plaques en métal dur. Il s'agit d'un outil électrique doté d'un mouvement longitudinal et d'un mouvement rotatif qui intervient dans le processus d'usinage en enlevant de la matière, soit par abrasion, soit par enlèvement de copeaux. Dans ce type de machine, la broche est positionnée perpendiculairement à la table, ce qui facilite idéalement l'usinage par étapes ou en alternance pour créer différentes pièces de manière mécanisée, en réalisant des rainures droites, des rainures en forme ou des évidements. La fraiseuse verticale est utilisée pour
- l'usinage de surfaces planes,
- réaliser des rainures,
- arrondir,
- les roues dentées,
- rainures,
- décoration.
En outre, ces machines peuvent traiter une grande variété de matériaux, tels que:
- le bois,
- le métal,
- les carreaux,
- les plastiques.
Quelles sont les fonctions d'une fraiseuse verticale?
La fonction d'une fraiseuse verticale est d'utiliser une fraise pour dégrossir les matériaux. En outre, ces outils cylindriques utilisent des arêtes de coupe pour découper les pièces ou les produits à fabriquer. Selon ce principe, il est possible de réaliser pratiquement n'importe quel projet, à condition que la machine puisse utiliser les outils nécessaires et déplacer les pièces fabriquées dans tous les axes requis. Grâce aux progrès technologiques, la fraiseuse verticale est devenue un outil très polyvalent pour les entreprises de métallurgie, car elle offre une grande flexibilité dans la production de pièces industrielles. Le terme même de "fraiseuse verticale" est dérivé du positionnement vertical de la broche, la partie de la machine qui maintient et fait tourner l'outil de coupe, tel que la fraise.
Fonctions de la fraiseuse verticale
- Fraisage: c'est la fonction première de la fraiseuse, qui consiste à enlever avec précision la matière de la surface à usiner. La fraiseuse verticale peut fraiser un large éventail de surfaces, notamment plates, courbes et angulaires, et produire des rainures et des trous.
- Perçage: Grâce à la position verticale de sa broche, la fraiseuse verticale peut également faire office de perceuse, ce qui permet de percer des trous avec précision.
- Alésage et filetage: la fraiseuse verticale peut aléser des trous jusqu'à un certain diamètre et effectuer un filetage, c'est-à-dire créer des filets pour les boulons et les écrous.
- Usinage de surface: cet outil permet de lisser la surface et d'obtenir un niveau de finition élevé.
- Programmabilité: l'une des principales caractéristiques des fraiseuses verticales à commande numérique est la possibilité de programmer des parcours d'outils, ce qui permet de produire automatiquement des pièces complexes avec une précision et une répétabilité élevées.
En fonction du modèle et de la configuration spécifiques, une fraiseuse verticale peut offrir encore plus de fonctions et de possibilités.
Quels sont les avantages d'une fraiseuse verticale?
La fraiseuse verticale est un outil facile à usiner, même s'il peut sembler compliqué au premier abord. Elle est incontestablement intuitive, même pour l'opérateur inexpérimenté, qui peut travailler avec plusieurs machines en même temps. Ce type de machine réduit la fatigue de l'opérateur et lui offre une plus grande sécurité, un exemple de simplicité et de fiabilité. En outre, la fraiseuse verticale permet d'améliorer la précision, la cohérence et la qualité des produits fabriqués. Sa simplicité permet de changer de conception ou de modèle en très peu de temps, ce qui permet d'exécuter rapidement les commandes urgentes.
Quels sont les inconvénients d'une fraiseuse verticale?
Les fraiseuses verticales à commande numérique présentent de nombreux avantages, mais il est également important de tenir compte de certaines limites et de certains inconvénients:
- Coût: les fraiseuses CNC, y compris les modèles verticaux, peuvent être assez onéreuses, tant en termes de coûts d'achat initiaux que de coûts d'exploitation permanents. Cela inclut la nécessité d'un entretien régulier et du remplacement des pièces.
- Limitation de la taille et de la forme des pièces: Les fraiseuses verticales présentent certaines limites en termes de taille et de forme des pièces qui peuvent être efficacement usinées, en particulier par rapport aux fraiseuses horizontales. Par exemple, les pièces longues et lourdes peuvent être difficiles à maintenir dans une position stable sur une fraiseuse verticale.
- Performance lors d'un usinage lourd: Malheureusement, les fraiseuses verticales peuvent ne pas être aussi efficaces que les fraiseuses horizontales lors d'opérations d'usinage lourdes telles que le fraisage profond.
- Usure de l'outil: Sur les fraiseuses verticales, en particulier celles qui fonctionnent à grande vitesse, les outils de coupe peuvent s'user plus rapidement, ce qui augmente les coûts d'exploitation.
Il est important de tenir compte de ces facteurs lors du choix d'une fraiseuse pour une application spécifique.
Quels sont les types de fraiseuses verticales?
Il existe deux types de fraiseuses verticales :
- stationnaires
- tournantes.
Une fraiseuse verticale à axe fixe se compose d'une partie, la table, qui supporte la table de travail afin qu'elle puisse se déplacer perpendiculairement à la broche, qui se déplace parallèlement à son propre axe. En raison de la disposition de ses axes, ce type de fraiseuse est adapté au rainurage et à la réalisation de rainures d'une profondeur considérable dans des travaux de longue durée.
Quant à la fraiseuse à tourelle verticale, sa caractéristique la plus intéressante est que la broche ne bouge pas lors de la coupe ou de l'usinage de la pièce. La table a un mouvement longitudinal et est perpendiculaire à la broche.
Comment est construite une fraiseuse verticale?
En résumé, il s'agit d'une machine-outil dotée d'une broche verticale. Dans ce cas, la fraise est placée sur une broche qui tourne pour produire un mouvement de coupe. La principale limitation de cette machine-outil est la force perpendiculaire à l'axe à laquelle la fraise peut être soumise lors de l'avance de la table. Parmi les fraiseuses verticales, on peut distinguer :
les produits à tête basculante - qui offrent une bonne polyvalence,
les machines à tête fixe, qui perdent en polyvalence mais gagnent en robustesse.
Dans certains cas, sur les fraiseuses verticales à tête basculante, la broche de fraisage présente un décalage axial.
Qu'est-ce qu'une fraiseuse horizontale?
Une fraiseuse horizontale est un type de fraiseuse dans lequel la broche, la partie de la machine qui fait tourner l'outil de coupe, est positionnée horizontalement. Cette orientation influe sur les types d'opérations qui peuvent être effectuées avec une fraiseuse horizontale, ainsi que sur les types de pièces qui peuvent être efficacement usinées avec elle. Contrairement aux fraiseuses verticales, qui sont plus couramment utilisées pour les pièces de surface et de forme complexe, les fraiseuses horizontales sont généralement utilisées pour des opérations d'usinage plus lourdes, telles que :
- le fraisage profond,
- en particulier le fraisage de rainures,
- le fraisage de poches.
Comment est construite une fraiseuse horizontale?
Maintenant que nous avons compris la fonction principale que peut remplir une fraiseuse horizontale, il est temps d'en apprendre davantage sur sa construction:
- La table: c'est là que l'on place la pièce à ébaucher. Elle doit être solidement fixée pour assurer la sécurité de l'opérateur.
- Les volants: ils assurent le mouvement dans les axes cartésiens et permettent de déplacer la matière maintenue sur la table.
- Tête: c'est là que se trouve le dispositif qui maintient et fixe l'élément de coupe, communément appelé cutter.
- Moteur: partie indispensable de la fraiseuse horizontale, où l'on trouve la puissance, le régime et le couple. Ces caractéristiques dépendent du modèle et de l'application de la fraiseuse horizontale.
- Boîte de vitesses: en fonction du matériau que nous voulons travailler, nous aurons besoin d'une vitesse ou d'une autre. Cette partie de la fraiseuse nous permet d'ajuster la vitesse afin que la finition soit la meilleure possible.
Il existe de nombreux types de fraiseuses horizontales et, en fonction de leur configuration, les éléments de base susmentionnés pour créer une opération d'usinage peuvent varier.
Comment utiliser la fraiseuse horizontale?
Pour démarrer la fraiseuse, il faut tout d'abord disposer d'une grande pièce de matériau solide avec laquelle on veut travailler. À partir de ce bloc solide, nous pouvons commencer à donner la forme souhaitée, en étant capables de réaliser n'importe quel type de pièce. Ensuite, pour pouvoir effectuer les coupes, nous avons besoin d'une tête dans laquelle la fraise sera intégrée et qui sera chargée d'effectuer les mouvements. En ce qui concerne ces mouvements, il existe différents types de fraises sur le marché, qui sont utilisées de différentes manières. Ils permettent d'obtenir un certain nombre de détails et de formes uniques lors de l'usinage. Dans le cas présent, la fraiseuse horizontale dispose d'une fraise qui s'étend vers l'extérieur. Par conséquent, les mouvements que nous pourrons effectuer seront des mouvements au-dessus ou au-dessous de la pièce que nous voulons rendre rugueuse.
Quels sont les avantages des fraiseuses horizontales?
Les fraiseuses horizontales sont particulièrement efficaces pour la production de pièces grandes et lourdes, telles que celles utilisées dans l'industrie aérospatiale ou automobile. Elles peuvent également être configurées avec plusieurs broches, ce qui permet d'usiner simultanément plusieurs faces d'une pièce. Bien que les fraiseuses horizontales soient moins polyvalentes que les fraiseuses verticales, elles sont extrêmement efficaces dans l'exécution de leurs tâches spécifiques, ce qui en fait un outil précieux dans de nombreux environnements de fabrication.
Quels sont les inconvénients des fraiseuses horizontales?
Tout comme les fraiseuses verticales, les fraiseuses horizontales présentent également des limites et des inconvénients qu'il convient de connaître. Il s'agit notamment des points suivants
- L'encombrement : Les fraiseuses horizontales sont généralement plus grandes que les fraiseuses verticales et peuvent nécessiter plus d'espace dans l'atelier. Cela peut être un problème si l'espace est limité.
- Coût : malheureusement, les fraiseuses horizontales ont tendance à être plus chères que les fraiseuses verticales, tant en termes de coûts d'achat initiaux que de coûts d'exploitation. En outre, les outils utilisés dans les fraiseuses horizontales peuvent être plus coûteux à remplacer.
- Limites d'accès : Sur les fraiseuses horizontales, l'accès à la pièce peut être difficile en raison de la position de la broche et de la table. Il peut donc être difficile de positionner la pièce avec précision.
- Performances en cas d'usinage délicat : Si les fraiseuses horizontales sont plus efficaces pour l'usinage lourd, elles ne sont pas aussi précises que les fraiseuses verticales pour l'usinage CNC délicat et détaillé.
Comme pour les fraiseuses verticales, il est essentiel de comprendre les spécificités de votre opération d'usinage et de choisir le bon type de fraiseuse.
Quelle est la différence entre une fraiseuse horizontale et une fraiseuse verticale?
La principale différence entre les fraiseuses horizontales et verticales, comme leur nom l'indique, est l'orientation de l'axe. Les fraiseuses horizontales ont des fraises sur un axe horizontal parallèle à la table de fraisage, tandis que les fraiseuses verticales ont un axe perpendiculaire à la table de fraisage.
En raison de cette différence, chaque fraiseuse est utilisée pour des tâches d'usinage différentes.
D'une part, la fraiseuse horizontale est utilisée pour le rainurage avec un large éventail de combinaisons en termes de types et de profondeurs de rainures. D'autre part, sur une fraiseuse verticale, nous pouvons travailler sur des pièces avec usinage en décalage et inclure des pièces rotatives qui, en finition continue, sont idéales pour les travaux de faible volume. Comme vous pouvez le constater, la différence entre les deux machines est palpable, il suffit de regarder les types de finitions que chaque machine génère et les coupes terminées qu'elle vise à réaliser. Toutes deux peuvent accepter des composants ou des accessoires qui leur confèrent des caractéristiques supplémentaires, mais elles ne peuvent pas être utilisées pour les mêmes tâches, car elles ont été développées pour des domaines différents au sein de l'industrie de la CNC.
Quelle fraiseuse génère le plus de coûts - verticale ou horizontale?
Les fraiseuses verticales et horizontales sont des éléments clés de la plupart des ateliers d'usinage CNC, mais elles diffèrent en termes de coût. Pour choisir entre ces deux types de machines, il est nécessaire de prendre en compte plusieurs facteurs liés à cet aspect.
Coût d'achat
Les fraiseuses verticales sont généralement moins chères que les fraiseuses horizontales. Elles sont souvent choisies par les petites et moyennes entreprises qui se lancent dans l'usinage CNC ou qui disposent d'un budget limité.
Coût d'entretien
Les fraiseuses horizontales peuvent générer des coûts de maintenance plus élevés. En raison de leur conception complexe, elles peuvent nécessiter une maintenance et un entretien plus fréquents. Le remplacement des outils des fraiseuses horizontales peut également être plus coûteux.
Coûts d'exploitation
Les fraiseuses verticales ont tendance à être plus économes en énergie, ce qui se traduit par des coûts d'exploitation moins élevés. Les fraiseuses horizontales, bien que plus efficaces en termes de production, consomment souvent plus d'énergie.
Rentabilité
Bien que les fraiseuses horizontales soient plus coûteuses à l'achat et à l'entretien, elles peuvent être plus rentables à long terme. Grâce à leur capacité à effectuer des opérations d'usinage lourdes et à réaliser des coupes de précision, elles peuvent accélérer la production et accroître l'efficacité.
Le choix final entre une fraiseuse verticale et une fraiseuse horizontale dépend d'un certain nombre de facteurs, tels que le type d'usinage, l'espace disponible, le budget et les objectifs à long terme de l'entreprise.
Tendances et avenir de la technologie du fraisage
Dans le monde de l'usinage CNC, les tendances technologiques ne manquent pas. Les fraiseuses verticales et horizontales continuent d'évoluer, s'adaptant aux exigences changeantes de l'industrie. Quel type de machine vaut la peine d'être choisi en raison de l'évolution du marché et quelles sont les tendances qui le façonnent actuellement ?
L'automatisation
L'automatisation accrue est une tendance qui concerne les deux types de fraiseuses. Avec les progrès technologiques, les fraiseuses sont de plus en plus souvent équipées de systèmes de contrôle avancés et de robots capables d'automatiser le processus de fraisage. Si l'automatisation peut être coûteuse au départ, elle permet en pratique d'accroître considérablement l'efficacité et de réduire les erreurs à long terme.
Numérisation
Les outils numériques tels que les systèmes CAO/FAO sont de plus en plus utilisés dans les fraiseuses, ce qui permet de concevoir et de programmer avec précision les opérations de fraisage. Les fraiseuses verticales et horizontales bénéficient de ces technologies modernes, qui permettent la création rapide et précise de pièces complexes.
Développement durable
De plus en plus sensibilisés à l'environnement, les fabricants de fraiseuses s'efforcent de créer des machines plus économes en énergie et moins nocives pour l'environnement. Cela concerne aussi bien les fraiseuses verticales que les fraiseuses horizontales.
Technologies hybrides
Une autre tendance importante est l'émergence de fraiseuses hybrides, qui combinent les fonctions de fraisage vertical et horizontal. Ces machines sont capables d'effectuer différentes opérations d'usinage, ce qui leur confère une plus grande flexibilité et une meilleure efficacité.
En résumé, les fraiseuses verticales et horizontales ont un bel avenir dans le monde de l'usinage CNC. Les deux types de machines évoluent pour répondre aux demandes croissantes de l'industrie, et le choix entre les deux dépend des besoins spécifiques et des objectifs de production. Chacun de ces produits a ses avantages et ses inconvénients, mais avant de les utiliser, nous devons définir l'objectif que nous voulons atteindre.