Usinage CNC métal ou plastique : comment choisir entre tournage et fraisage ?

Premièrement : Usinage CNC métal vs. plastique : les grandes différences qui comptent

Avant de nous plonger dans le tournage et le fraisage, commençons par les bases : le métal et le plastique ne se distinguent pas seulement par leur aspect, ils réagissent différemment à la découpe, au façonnage et à la finition. Ces différences influencent tout, des outils utilisés à la vitesse du processus.

1. Dureté du matériau et usure des outils

Les métaux (comme l'aluminium, l'acier inoxydable ou le laiton) sont plus durs et plus abrasifs que les plastiques (comme l'ABS, le PEEK ou le nylon). Cela signifie :

• Le métal nécessite des outils plus résistants : nous utilisons des outils en carbure ou en acier rapide (HSS) pour le métal, car ils résistent aux frottements. Par exemple, le fraisage de l'aluminium nécessite une fraise en carbure capable de supporter une chaleur de 300 à 400 °C (572 à 752 °F).
• Le plastique nécessite des outils plus tranchants et plus doux : des outils émoussés peuvent « salir » le plastique au lieu de le couper (imaginez couper du beurre avec un couteau émoussé). Nous utilisons des outils en carbure poli pour le plastique : ils coupent proprement sans faire fondre ni déformer le matériau.

L'usure des outils est également un facteur de coût important. Un outil en carbure pour l'acier inoxydable peut durer 500 pièces avant de devoir être remplacé ; le même outil pour le plastique ABS peut durer 2 000 pièces. Utiliser un outil en métal sur du plastique sans réglage revient à gaspiller de l'argent en le changeant prématurément.

Un client nous a un jour contactés avec un problème : il utilisait un outil en acier inoxydable pour usiner des boîtiers de capteurs en plastique ABS, et ses outils s'usaient après 300 pièces (au lieu de 2 000). Nous avons opté pour un outil en carbure poli spécifique au plastique. Sa durée de vie a été multipliée par six et il a économisé 800 $ par mois sur ses coûts d'outillage.

2. Risques de chaleur et de déformation

La découpe génère de la chaleur, et le métal et le plastique gèrent la chaleur de manière opposée :

• Le métal dissipe la chaleur (principalement) : l'aluminium et l'acier supportent des températures élevées, ce qui permet aux machines CNC de fonctionner plus rapidement (par exemple, 10 000 tr/min pour le fraisage de l'aluminium) sans déformer la pièce. Nous utilisons toujours du liquide de refroidissement pour éviter la surchauffe de l'outil, mais la pièce elle-même reste stable.
• Le plastique fond ou se déforme facilement : l'ABS commence à ramollir à 105 °C (221 °F), une température bien inférieure à la tolérance du métal. Si la machine tourne trop vite, le frottement de l'outil fait fondre le plastique, laissant des bords rugueux ou des formes déformées. Pour le plastique, nous ralentissons la vitesse (par exemple, 5 000 à 7 000 tr/min pour l'usinage de l'ABS) et utilisons un refroidissement par air (et non par liquide de refroidissement, qui peut pénétrer dans le plastique et provoquer un gonflement).

Un client du secteur des pièces automobiles a essayé d'usiner des clips en plastique à la même vitesse que l'aluminium. 80 % des clips se sont déformés et il a dû mettre au rebut tout le lot. Nous avons ajusté la vitesse et opté pour un refroidissement par air ; leur lot suivant a enregistré un taux de réussite de 99,5 %.

3. Besoins en matière de finition de surface

La finition souhaitée dépend souvent du matériau :

• Le métal nécessite souvent un post-traitement : l'aluminium usiné peut présenter une finition mate (Ra 1,6 µm) dès la sortie de la machine, mais pour une pièce visible, un brillant (Ra 0,8 µm) sera nécessaire, par exemple par polissage ou anodisation. L'acier inoxydable peut nécessiter une passivation pour éviter la rouille.
• Le plastique peut obtenir des finitions lisses directement à la machine : des outils polis et des vitesses plus lentes permettent d'obtenir une finition lisse (Ra 0,8 µm) sur l'ABS ou le PEEK sans intervention supplémentaire. Cela permet un gain de temps : inutile de poncer ou de peindre, sauf si vous souhaitez une couleur personnalisée.

4. Limites de tolérance

Les deux matériaux peuvent atteindre des tolérances serrées, mais le plastique a un hic :

• Le métal conserve mieux les tolérances à long terme : un support en aluminium avec une tolérance de ± 0,01 mm restera ainsi pendant des années : le métal ne se dilate ni ne se contracte beaucoup avec les changements de température.
• Le plastique se déforme avec la température et l'humidité : l'ABS peut se dilater de 0,2 à 0,4 % en cas d'absorption d'humidité, ce qui signifie qu'une tolérance de ± 0,01 mm peut dériver à ± 0,02 mm en conditions humides. Pour les pièces en plastique nécessitant des tolérances serrées (comme les boîtiers de capteurs), nous séchons le matériau avant l'usinage et utilisons des plastiques traités thermiquement (comme le PEEK renforcé de fibres de verre), plus stables.

Tournage CNC vs. Fraisage : quand choisir quel procédé ?

Maintenant que vous connaissez les différences entre le métal et le plastique, parlons des deux procédés CNC les plus courants : le tournage et le fraisage. La principale différence réside dans la forme : à quoi ressemble votre pièce ?

Qu'est-ce que le tournage CNC ? (Idéal pour les pièces rotatives et symétriques)

Le tournage utilise un outil rotatif et un outil de coupe fixe (ou inversement) pour façonner des pièces rondes ou symétriques autour d'un axe. Imaginez un tour : la pièce tourne et l'outil emporte la matière pour créer des formes telles que des arbres, des manchons ou des boulons.

Quand utiliser le tournage :

• Pièces rondes ou cylindriques : Arbres pour transmissions automobiles, bagues en plastique pour charnières de portes, manchons métalliques pour câblage.
• Caractéristiques simples et symétriques : rainures, filetages ou cônes (par exemple, une goupille métallique conique pour aligner deux pièces).
• Rapide et économique pour les pièces rotatives : le tournage est plus rapide que le fraisage pour les pièces rondes : vous pouvez fabriquer un arbre métallique en 2 minutes, contre 5 minutes avec le fraisage.

Notes sur les matériaux pour le tournage :

• Tournage des métaux : Idéal pour l'aluminium, le laiton et l'acier inoxydable. Nous utilisons un liquide de refroidissement pour refroidir les outils et assurer la fluidité des pièces.
• Tournage plastique : Possible, mais plus délicat. Il faut des vitesses lentes (3 000 à 5 000 tr/min) et des outils bien affûtés pour éviter la fusion. Le tournage est adapté aux bagues ou boutons en plastique, mais pas aux formes complexes.

Un atelier de réparation automobile avait besoin de 500 arbres métalliques pour un kit de réparation de transmission. Nous avons utilisé le tournage : chaque arbre a pris 2,5 minutes à fabriquer et nous avons livré les 500 en 3 jours. Avec le fraisage, cela aurait pris 6 jours et coûté 30 % de plus.

Qu'est-ce que le fraisage CNC ? (Idéal pour les formes complexes et irrégulières)

Le fraisage utilise un outil de coupe rotatif pour enlever de la matière d'une pièce fixe. C'est comme utiliser une défonceuse pour sculpter le bois : on peut créer des surfaces planes, des trous, des fentes et des formes complexes (comme des supports à trous multiples ou des bords incurvés).

Quand utiliser le fraisage :

• Pièces de formes irrégulières : Supports en aluminium pour moteurs de voiture, boîtiers de capteurs en plastique, plaques de montage métalliques à trous multiples.
• Caractéristiques complexes : Fentes, poches (zones en retrait) ou trous non symétriques (par exemple, un support avec des trous à différents angles).
• Pièces nécessitant une précision dans plusieurs directions : Les fraiseuses (en particulier les fraiseuses à 5 axes) peuvent couper sous plusieurs angles, créant ainsi des pièces qui s'intègrent dans des espaces restreints (comme sous le tableau de bord d'une voiture).

Notes sur les matériaux pour le fraisage :

• Fraisage des métaux : les fraiseuses 3 axes sont adaptées aux supports simples ; les fraiseuses 5 axes aux pièces complexes (comme les composants aérospatiaux). Nous ajustons la vitesse en fonction de la dureté du métal : plus lente pour l'acier inoxydable, plus rapide pour l'aluminium.
• Fraisage plastique : Idéal pour les pièces plastiques complexes (comme les boîtiers de capteurs ABS). Nous utilisons un refroidissement par air et des outils tranchants pour éviter les déformations. Les plastiques renforcés de fibres de verre (comme le nylon renforcé de fibres de verre) sont parfaits pour le fraisage : ils sont résistants et respectent bien les tolérances.

Un client du secteur de l'électronique grand public avait besoin de 1 000 boîtiers en plastique pour un GPS automobile. Le boîtier présentait un bord incurvé, deux trous de fixation et une zone en retrait pour l'écran, parfaits pour l'usinage 3 axes. Nous avons livré les 1 000 boîtiers en 5 jours, sans aucune déformation.

La zone grise : quand utiliser les deux (processus hybrides)

Certaines pièces nécessitent à la fois tournage et fraisage. Par exemple :

• Un boulon métallique : Tournez l'arbre cylindrique (tournage), puis fraisez la tête hexagonale (fraisage).
• Un bouton en plastique : Tournez la base ronde (tournage), puis fraisez une fente pour un tournevis (fraisage).

L'essentiel est d'exécuter les étapes dans le bon ordre : généralement, le tournage commence (pour créer la forme de base), puis le fraisage (pour ajouter des détails complexes). Cela permet de gagner du temps et de garantir la précision.

Honscn gère les pièces hybrides en interne ; inutile de les envoyer à deux ateliers différents. Nous tournons la forme de base, puis transférons la pièce vers une fraiseuse (souvent sur la même ligne de production) pour y ajouter les caractéristiques finales.

Comment Honscn vous aide à choisir (et à exécuter) le bon processus

La plus grande erreur que nous constatons chez nos clients est de choisir un procédé en fonction de ce qu'ils ont déjà utilisé plutôt que des besoins de la pièce. Un client peut essayer de fraiser un arbre rond (perte de temps) parce qu'il n'a jamais utilisé le tournage, ou utiliser le tournage pour un boîtier en plastique complexe (et se retrouver avec une pièce bancale).

Honscn élimine les incertitudes grâce à trois avantages clés :

1. Adaptation matériau-processus (nous n'imposons pas une solution unique)

Nous partons de la conception et du matériau de votre pièce, puis nous vous recommandons le procédé le plus adapté, sans privilégier une machine ou une autre. Voici comment cela fonctionne :

• Étape 1 : Examen de conception gratuit : Vous nous envoyez votre fichier CAO (même un croquis fonctionne), et nous examinons :
  • Matériau (aluminium ? ABS ? PEEK ?)
  • Forme (ronde ? irrégulière ? symétrique ?)
  • Tolérances (±0,01 mm ? ±0,1 mm ?)
  • Quantité (10 prototypes ? 10 000 unités de production ?)
• Étape 2 : Recommandation de processus : Nous vous indiquons précisément le processus à utiliser et pourquoi. Par exemple :
  • « Votre arbre en aluminium est rond : le tournage sera 30 % plus rapide et moins cher que le fraisage. »
  • « Votre boîtier en ABS présente des bords incurvés et de nombreux trous. Le fraisage 3 axes est la solution idéale, avec un refroidissement par air pour éviter toute déformation. »
• Étape 3 : Estimation du coût et du délai : Nous vous fournissons un devis et un délai clairs, afin que vous sachiez à quoi vous attendre.

Une start-up fabriquant un outil de diagnostic automobile nous a contactés avec un projet de sonde métallique. Ils souhaitaient l'usiner (ayant déjà utilisé ce procédé pour des pièces en plastique), mais la sonde était de forme cylindrique simple. Nous leur avons recommandé le tournage : ils ont économisé 25 % sur le coût et ont reçu les pièces deux jours plus tôt.

2. Équipement interne pour les deux processus (pas de sous-traitance)

Nous disposons de 12 machines CNC au total : 6 centres de tournage (pour les pièces rotatives) et 6 fraiseuses (3 axes et 5 axes pour les pièces complexes). Cela signifie :

• Pas de transfert vers d'autres ateliers : si votre pièce nécessite à la fois tournage et fraisage, nous réalisons tout en interne. Vous n'avez pas à vous coordonner avec deux fournisseurs ni à craindre de perdre des pièces pendant le transport.
• Qualité constante : La même équipe prend en charge votre pièce du début à la fin. Elle connaît les spécificités du matériau (par exemple, « cet ABS nécessite 5 000 tr/min ») et les exigences du procédé (par exemple, « cet arbre en aluminium nécessite un liquide de refroidissement à 20 °C »).
• Délais d'exécution rapides : Nous pouvons passer rapidement d'un processus à l'autre. Par exemple, nous avons fabriqué 200 pièces hybrides (arbre tourné + tête fraisée) en 4 jours ; si nous avions externalisé un seul processus, cela aurait pris 8 jours.

Un distributeur de pièces automobiles avait besoin de 500 boulons métalliques hybrides (arbre tourné + tête hexagonale fraisée). Nous avons d'abord réalisé le tournage (2 minutes par arbre), puis transféré les boulons vers une fraiseuse 3 axes (1 minute par tête). Les 500 boulons ont été fabriqués en 3 jours, avec un contrôle qualité complet.

3. Expertise dans les matériaux délicats (plastiques, métaux traités thermiquement, etc.)

Nous ne travaillons pas uniquement avec des matériaux « faciles » : nous nous spécialisons dans ceux que les autres ateliers évitent :

• Plastiques thermosensibles : Nous maîtrisons l'usinage du PEEK (qui fond à 343 °C) et du PVC (qui dégage des fumées toxiques en cas de surchauffe). Nous utilisons des systèmes de ventilation et de contrôle de température spécifiques pour garantir la sécurité des pièces et des travailleurs.
• Métaux durs : l'acier inoxydable (316L) et le titane sont difficiles à usiner, mais nos fraiseuses 5 axes et nos outils carbure les traitent avec aisance. Nous avons fabriqué des supports en titane pour systèmes d'échappement automobiles avec des tolérances de ± 0,005 mm.
• Matériaux composites : Le nylon chargé de verre ou les plastiques renforcés de fibres de carbone (PRFC) sont parfaits pour les pièces automobiles (résistance et légèreté), mais ils sont abrasifs. Nous utilisons des outils diamantés pour prévenir l'usure, ce que la plupart des ateliers ne proposent pas.

Un constructeur automobile de luxe avait besoin de 100 supports en plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC) pour ses panneaux de porte. D'autres ateliers les ont refusés, car le PRFC est abrasif et difficile à usiner. Nous avons utilisé des outils de fraisage diamantés et des vitesses lentes : les 100 supports ont tous passé les tests de tolérance avec succès, et le client en commande désormais 1 000 par trimestre.

Témoignages de clients réels : Comment Honscn a corrigé les erreurs de processus et de matériaux

Examinons deux clients qui ont commencé avec le mauvais processus ou le mauvais matériau, jusqu’à ce que nous intervenions.

Histoire 1 : Atelier de réparation automobile (mauvais processus pour les arbres métalliques)

Un atelier de réparation automobile texan avait besoin de 200 arbres métalliques pour la réparation de transmissions de voitures anciennes. Il avait fait appel à un atelier utilisant le fraisage (car il ne disposait pas d'équipement de tournage) pour fabriquer les arbres.

Le problème :

• Le fraisage a pris 6 minutes par arbre (contre 2 minutes avec le tournage), l'atelier a donc manqué son délai de 5 jours.
• 30 % des arbres étaient déséquilibrés (le fraisage ne peut pas obtenir la même symétrie que le tournage), ils ne pouvaient donc pas s'insérer dans les transmissions.
• Le coût était de 15 $ par arbre (contre 10 $ par arbre avec tournage) — ils ont payé 1 000 $ de plus.

La solution de Honscn :

• Nous avons recommandé le tournage (puisque les arbres étaient cylindriques, pas de caractéristiques complexes).
• Nous avons utilisé un outil de tournage en carbure et un liquide de refroidissement pour garder les arbres en aluminium lisses.
• Nous avons réalisé 200 fûts en 3 jours (2 minutes par fût) et avons vérifié la symétrie de chacun d'eux.

Résultats :

• 100% des arbres s'insèrent dans les transmissions.
• Le magasin a économisé 1 000 $ (le coût est tombé à 10 $ par arbre).
• Ils commandent désormais tous leurs axes métalliques chez nous. Nous avons réalisé 5 lots supplémentaires, sans aucun défaut.

Histoire 2 : Client électronique (mauvais processus pour les boîtiers en plastique)

Une entreprise d'électronique californienne avait besoin de 500 boîtiers en plastique ABS pour la caméra de recul d'une voiture. Elle avait fait appel à un atelier qui essayait de tourner les boîtiers (le tournage étant plus rapide pour les pièces rondes).

Le problème :

• Le boîtier comportait un évidement carré pour l'objectif de l'appareil photo. Le tournage ne permet pas de réaliser des éléments carrés, l'atelier a donc dû fraiser l'évidement séparément (en ajoutant 3 minutes par pièce).
• 25% des boîtiers se sont déformés lors du tournage (l'atelier utilisait une vitesse trop élevée : 8 000 tr/min au lieu de 5 000 tr/min).
• Le délai total a été de 8 jours (contre 5 jours comme prévu).

La solution de Honscn :

• Nous avons recommandé le fraisage 3 axes (car le boîtier avait des caractéristiques carrées et nécessitait une précision dans plusieurs directions).
• Nous avons utilisé un outil en carbure poli et un refroidissement par air (5 000 tr/min) pour éviter la déformation.
• Nous avons usiné l'ensemble du boîtier en une seule fois, sans avoir recours à un deuxième processus.

Résultats :

• 500 logements livrés en 4 jours (délais dépassés).
• Seuls 2 boîtiers ont été rejetés (taux de défaut de 0,4 %).
• Le client a économisé 800 $ (l’absence d’étape de fraisage supplémentaire a entraîné une réduction des coûts de main-d’œuvre).

Comment choisir : une liste de contrôle rapide pour votre pièce

Vous hésitez entre le tournage, le fraisage, le métal ou le plastique ? Utilisez cette liste de contrôle pour affiner votre recherche :

1. Quelle est la forme de votre pièce ?

• Rond/cylindrique/symétrique → Tournant (plus rapide, moins cher).
• Irrégulier/avec trous/fentes/bords courbes → Fraisage (plus flexible).
• A la fois rond et irrégulier → Hybride (tournage d'abord, puis fraisage).

2. Quel matériau utilisez-vous ?

• Métal (aluminium, acier inoxydable, laiton) :
  • Pièce ronde → Tournage (utiliser du liquide de refroidissement, des outils en carbure).
  • Pièce complexe → Fraisage (3 axes pour simple, 5 axes pour délicat).
• Plastique (ABS, PEEK, nylon) :
  • Pièce ronde → Tournage (vitesse lente, refroidissement par air, outils polis).
  • Pièce complexe → Fraisage (vitesse lente, refroidissement par air, éviter le liquide de refroidissement).
• Composite (CFRP, nylon chargé de verre) :
  • Pièce complexe → Fraisage (outils diamantés, vitesse lente).

3. Quelle est votre tolérance ?

• Serré (±0,01 mm à ±0,05 mm) :
  • Métal → Tournage ou fraisage 5 axes (le métal conserve mieux les tolérances).
  • Plastique → Fraisage 5 axes avec plastique traité thermiquement (par exemple PEEK).
• Lâche (±0,1 mm à ±0,5 mm) :
  • Métal → Fraisage ou tournage 3 axes (les deux fonctionnent).
  • Plastique → Fraisage 3 axes (ABS ou nylon conviennent).

4. De combien de pièces avez-vous besoin ?

• 10 à 500 pièces (petit lot) :
  • Tournage ou fraisage (les deux fonctionnent, choisissez en fonction de la forme).
• Plus de 1 000 pièces (production de masse) :
  • Tournage (plus rapide pour les pièces rondes) ou fraisage automatisé (pour les pièces complexes).

Conclusion : Le bon processus = de meilleures pièces, des coûts plus bas

Choisir entre métal et plastique, tournage et fraisage, ne relève pas du hasard. Il s'agit d'adapter les propriétés du matériau aux atouts du procédé :

• Utilisez le tournage pour les pièces rondes (en métal ou en plastique) pour économiser du temps et de l'argent.
• Utilisez le fraisage pour les pièces complexes (en métal ou en plastique) pour obtenir la forme dont vous avez besoin.
• Laissez la dureté du matériau et la tolérance à la chaleur guider vos choix de vitesse et d’outils.

Honscn a pour mission de vous simplifier la tâche. Nous ne nous contentons pas d'usiner des pièces : nous vous aidons à choisir la bonne solution dès le départ. Que vous fabriquiez 10 arbres métalliques pour une réparation automobile ou 10 000 boîtiers en plastique pour un nouveau produit, nous vous recommanderons le meilleur matériau, le meilleur procédé et les meilleurs outils pour un travail impeccable (et dans le respect de votre budget).

Prêt à arrêter de deviner ? Envoyez-nous la conception de votre pièce (même un croquis) et expliquez-nous vos besoins. Nous vous fournirons une recommandation de procédé gratuite, un devis clair et un calendrier, sans engagement. Assurons la réussite de votre prochain projet CNC.