Lorsque nous discutons des stratégies de production avec nos clients, nous constatons souvent une certaine confusion concernant la terminologie industrielle. Il n'est pas rare qu'un responsable des achats nous demande d'expliquer la différence entre les technologies CNC et HMC avant de finaliser une commande de corps de pompe ou de corps de vanne. Cela revient un peu à demander la différence entre un « véhicule » et un « camion ». Dans notre usine, nous considérons la CNC comme la technologie globale qui alimente l'automatisation, tandis que la HMC fait référence à une configuration machine spécifique et hautement performante, conçue pour les tâches lourdes.
La CNC (commande numérique par ordinateur) est la technologie générale ou le « cerveau » qui utilise un logiciel informatique pour contrôler les machines-outils, tandis que le HMC (centre d'usinage horizontal) est un type spécifique de machine CNC ou le « corps ». Le HMC se caractérise par une orientation horizontale de la broche, ce qui en fait le choix idéal pour la production en série de pièces complexes à plusieurs faces, telles que les corps de pompe.
Pour vous aider à prendre la meilleure décision pour votre prochain projet, nous devons clarifier ces définitions et explorer la comparaison réelle : l'usinage vertical (VMC) par rapport à l'usinage horizontal (HMC).
Qu'est-ce que la CNC ? (Le terme générique)
Lorsque nous programmons nos équipements pour une nouvelle série de production, nous utilisons la technologie CNC dans presque tous les départements de l'usine. Que nous découpions des barres de métal brut ou que nous gravions les derniers détails, le système de contrôle sous-jacent reste le même. Nous nous appuyons sur cette automatisation pour éliminer les erreurs humaines et garantir que chaque pièce répond à des normes strictes. niveaux de tolérance . Si la machine utilise le code G pour déplacer les moteurs à partir d'un fichier de conception numérique, elle relève de la catégorie CNC.
CNC signifie « Computer Numerical Control » (commande numérique par ordinateur), qui est la méthode d'automatisation utilisée pour piloter divers outils de fabrication. Ce terme désigne un large éventail de machines, notamment les fraiseuses, les tours, les routeurs, les lasers et plus particulièrement les HMC, qui utilisent toutes des instructions numériques pour façonner les matériaux avec précision.
Comprendre le « cerveau » de la fabrication
Pour bien comprendre nos capacités de production, il est utile de considérer la CNC comme le « cerveau » de l'opération. Il ne s'agit pas d'une machine en soi, mais plutôt du système qui indique à la machine ce qu'elle doit faire. Dans notre usine, les systèmes CNC lisent des codes, généralement code G —qui contient les coordonnées précises et les instructions de vitesse.
Cette technologie nous permet d'automatiser des mouvements qui seraient impossibles ou incroyablement lents à réaliser manuellement pour un opérateur humain. La technologie CNC étant la technologie dominante, poser la question « Quelle est la différence entre CNC et HMC ? » relève techniquement d'une erreur de catégorie. HMC est une machine CNC.
Le champ d'application des applications CNC
Nous utilisons des commandes CNC pour une vaste gamme de machines. Il est important de reconnaître que cette technologie ne se limite pas à la découpe du métal.
Types de machines CNC que nous utilisons
| Type de machine | Fonction principale | Configuration des axes |
|---|---|---|
| Fraiseuse CNC (VMC) | Découpe verticale pour pièces plates | 3 axes à 5 axes |
| Tour CNC | Tournage de pièces cylindriques | 2 axes à plusieurs axes |
| Routeur CNC | Découpe de matériaux/feuilles plus tendres | 3 axes |
| CNC HMC | Découpe horizontale pour pièces massives | 4 axes (standard) |
Comme vous pouvez le constater, la CNC est la technologie fondamentale. Cependant, c'est la configuration physique de la machine, c'est-à-dire la façon dont elle maintient l'outil et la pièce, qui détermine son efficacité. Cela nous amène à la puissance spécialisée de notre usine : le HMC.
Qu'est-ce qu'un HMC ? (Le spécialiste horizontal)
Dans notre usine, les centres d'usinage horizontaux sont les véritables moteurs de la production en série. Nous installons spécifiquement ces machines pour traiter des projets complexes qui nécessitent d'accéder à plusieurs côtés d'une pièce. Contrairement aux fraiseuses verticales standard que l'on peut voir dans un atelier de prototypage, nos centres horizontaux sont conçus pour fonctionner en continu. La principale différence que nous constatons au quotidien réside dans l'orientation : la broche est montée horizontalement, parallèlement au sol, ce qui modifie fondamentalement la façon dont le outil de coupe interagit avec le matériau.
HMC signifie « centre d'usinage horizontal », une machine CNC où la broche et l'outil de coupe sont orientés horizontalement plutôt que verticalement. Ces machines sont généralement équipées d'un dispositif de fixation « tombstone » sur une table rotative, ce qui permet à nos ingénieurs d'usiner quatre côtés différents d'une pièce en une seule configuration pour une efficacité maximale.
L'avantage « Tombstone »
La fonctionnalité magique du HMC est ce que nous appelons le « Tombstone ». Imaginez une grande tour rectangulaire posée sur une table rotative à l'intérieur de la machine. Comme la broche arrive par le côté (comme un poinçon plutôt qu'un crayon qui descend), nous pouvons monter des pièces sur les quatre faces de cette tour.
Lorsque nous configurons une tâche, nous fixons la pièce à usiner sur ce support. La machine table tournante peut faire pivoter la pierre tombale pour présenter l'avant, l'arrière, le côté gauche et le côté droit de la pièce à la fraise. Cette fonctionnalité est révolutionnaire en termes d'efficacité.
Pourquoi l'orientation est-elle importante ?
Dans une configuration verticale standard, l'outil est suspendu vers le bas. Dans un centre d'usinage horizontal, l'outil reste à l'horizontale. Cela peut sembler être un détail mineur, mais cela résout d'énormes problèmes techniques.
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Rigidité : les structures horizontales sont souvent plus lourdes et plus rigides, ce qui nous permet de couper plus rapidement des métaux plus résistants.
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Capacité : Nous pouvons charger davantage de pièces. Si nous plaçons 4 pièces de chaque côté d'une pierre tombale, et que celle-ci comporte 4 côtés, nous usinons 16 pièces en un seul cycle.
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Complexité : cela transforme une tâche complexe nécessitant plusieurs configurations en une opération simple et unique.
La véritable bataille : VMC (vertical) contre HMC (horizontal)
Le choix entre une machine à commande verticale (VMC) et une machine à commande horizontale (HMC) est un calcul que notre équipe de production effectue pour chaque nouvelle commande. Si les VMC sont excellentes pour les plaques plates et les travaux simples, elles ont plus de mal avec les géométries complexes des corps de pompe ou des boîtes de vitesses. Nous expliquons souvent à nos clients que, tandis qu'une VMC lutte contre la gravité, une HMC utilise la gravité à son avantage. Cette différence fondamentale en physique a une incidence sur tout, depuis le finition de surface de votre part au coût final de la production.
La principale différence réside dans l'évacuation des copeaux et l'efficacité de la configuration : les fraises VMC sont verticales, ce qui entraîne l'accumulation des copeaux métalliques sur la pièce, tandis que les fraises HMC sont horizontales, ce qui permet à la gravité d'évacuer naturellement les copeaux. De plus, les HMC peuvent accéder aux quatre côtés d'une pièce sans rotation manuelle, tandis que les VMC n'accèdent généralement qu'à un seul côté.
1. Le facteur gravité : évacuation des copeaux
L'un des principaux problèmes auxquels nous sommes confrontés dans l'usinage est celui des « copeaux ».—le copeaux métalliques créé pendant la découpe.
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Dans un VMC : La fraise se trouve au-dessus. Lorsqu'elle coupe, les copeaux tombent directement sur la pièce à usiner. S'ils s'accumulent, la fraise risque de les recouper, ce qui endommagerait la finition de surface ou casserait l'outil. Nous devons pulvériser du liquide de refroidissement à haute pression pour les éliminer.
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Dans un HMC : La fraise se trouve sur le côté. Dès qu'un copeau est coupé, la gravité le tire vers le convoyeur situé en dessous, ce qui permet de garder la zone de coupe propre. Il en résulte une meilleure finition de surface et une durée de vie plus longue des outils pour vos pièces.
2. Efficacité : nombre de côtés
C'est en matière d'efficacité que le HMC se distingue véritablement.
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VMC (1 côté) : Une VMC ne peut généralement atteindre que la surface supérieure. Si votre pièce nécessite des trous sur le côté, un opérateur doit arrêter la machine, desserrer la pièce, la retourner et la resserrer. Cela entraîne des « erreurs de resserrage », ce qui réduit la précision.
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HMC (4 côtés) : Grâce à la table rotative, nous pouvons usiner l'avant, le côté gauche, le côté droit et l'arrière sans jamais desserrer la pièce. Cela garantit un alignement parfait entre les différentes faces.
3. Capacités de production
Pour les petites séries ou les prototypes, nous utilisons souvent des centres d'usinage verticaux (VMC) car ils sont plus faciles à configurer. Cependant, les centres d'usinage horizontaux (HMC) sont les rois de la production de masse. La plupart de nos HMC sont équipés de changeurs automatiques de palettes . Cela signifie que pendant que la machine découpe la « palette A » à l'intérieur, notre opérateur charge les pièces brutes sur la « palette B » à l'extérieur. Une fois le cycle terminé, ils échangent leurs places en quelques secondes. La broche ne s'arrête jamais de tourner.
Comparaison : VMC vs HMC
| Caractéristique | Centre d'usinage vertical (VMC) | Centre d'usinage horizontal (HMC) |
|---|---|---|
| Direction de la broche | Verticale (vers le bas comme un crayon) | Horizontale (sur le côté comme un poinçon) |
| Côtés usinés | 1 côté (standard) | 4 côtés (standard avec tombstone) |
| Évacuation des copeaux | Mauvaise (les copeaux s'accumulent sur la pièce) | Excellente (les copeaux tombent) |
| Quantité idéale | Faible volume / Prototypes | Volume élevé / Production en série |
| Idéal pour | Plaques plates, pièces à simple face | Corps de pompe, boîtiers de soupape, boîtes de vitesses |
Pourquoi utilisons-nous le HMC pour les pièces moulées de précision ?
Lorsqu'un client nous envoie un dessin pour un corps de pompe ou un corps de vanne complexe, nous transmettons presque immédiatement le projet à notre service HMC. Ces produits spécifiques, courants dans l'industrie du contrôle des fluides, comportent généralement des brides, des orifices d'entrée et des orifices de sortie sur plusieurs faces de la pièce moulée. Si nous devions tenter de réaliser cette opération sur une machine verticale, le taux d'erreur augmenterait considérablement en raison de la manipulation manuelle constante nécessaire pour atteindre chaque face.
Nous utilisons des centres d'usinage horizontaux pour les pièces moulées par coulée de précision, telles que les corps de pompe, car ces pièces nécessitent généralement un perçage et un taraudage sur plusieurs côtés. Une fois la pièce moulée fixée sur un support, le centre d'usinage horizontal la fait tourner pour usiner l'entrée, la sortie et les brides en une seule fois, garantissant ainsi une perpendicularité parfaite et des délais de livraison nettement plus courts.
Résoudre le problème du « fromage suisse »
Les pièces telles que les corps de soupapes sont essentiellement des blocs métalliques qui doivent être percés dans toutes les directions. Nous appelons cela le défi « Swiss Cheese » (fromage suisse).
Si nous utilisions un VMC, le processus ressemblerait à ceci :
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Pièce de serrage. Partie supérieure de la machine.
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Desserrer. Tourner à 90 degrés. Régler. Côté machine 1.
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Desserrer. Tourner à 90 degrés. Régler. Côté machine 2.
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Répétez...
Chaque fois que nous desserrons le serrage, nous risquons de perdre le « point zéro » (le centre précis). Cela conduit à des trous qui ne s'alignent pas parfaitement.
La solution HMC pour les pièces moulées
Avec un HMC, nous serrons la pièce moulée une seule fois.. La machine fait pivoter la pièce vers l'outil. Cela garantit que l'orifice d'entrée est parfaitement perpendiculaire (90 degrés) à l'orifice de sortie, car le mouvement de la machine est beaucoup plus précis que celui d'une main humaine retournant une pièce.
Candidats idéaux pour l'usinage HMC
Si votre projet implique l'un des éléments suivants, nous vous recommandons vivement la production HMC :
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Corps de pompe : nécessitent un usinage sur au moins 3 à 4 faces.
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Boîtes de vitesses : nécessite des alésages de roulements précis sur les côtés opposés.
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Collecteurs : une canalisation complexe nécessite un accès sous tous les angles.
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Blocs moteurs : l'exemple classique des besoins d'usinage multifaces.
Comparaison des coûts : HMC en vaut-il la peine ?
Nous savons que les coûts initiaux liés à l'outillage pour les fixations HMC peuvent sembler intimidants par rapport aux simples étaux VMC. Cependant, le prix affiché de la machine ou de la fixation ne reflète qu'une partie de la réalité. Bien qu'une HMC représente un investissement important pour notre usine, coûtant environ trois à quatre fois plus cher qu'une fraiseuse verticale standard, le gains d'efficacité nous permettent de vous proposer un prix unitaire réduit pour les commandes importantes.
Bien qu'une machine HMC coûte 3 à 4 fois plus cher qu'une machine VMC standard, elle est souvent plus rentable pour les commandes à grand volume. Une machine HMC peut effectuer le travail de trois machines VMC grâce à ses changeurs de palettes et à son accès multilatéral, ce qui réduit considérablement le « coût par pièce » des composants OEM complexes.
Analyse de l'investissement
Pour vous aider à comprendre où va votre argent, nous décomposons les coûts en « tarif machine » et « temps de cycle ».
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Coût de la machine : Oui, le tarif horaire d'un HMC est plus élevé. La machine est plus complexe et consomme plus d'énergie.
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Durée du cycle : C'est là que se font les économies. Une machine HMC peut usiner une pièce en 10 minutes, alors qu'une machine VMC met 40 minutes (y compris le retournement et le réglage).
Le seuil de rentabilité en termes de volume
Si vous avez besoin de 10 pièces, le temps de configuration d'une HMC n'en vaut peut-être pas la peine. Mais si vous avez besoin de 1 000 corps de pompe, la HMC est clairement la solution gagnante.
Matrice coûts-avantages
| Facteur | Faible volume (1 à 50 pièces) | Volume élevé (plus de 500 pièces) |
|---|---|---|
| Stratégie VMC | Moins cher. configuration minimale, étaux standard. | Cher. Coûts de main-d'œuvre élevés pour le chargement/retournement manuel. |
| Stratégie HMC | Cher. Temps de configuration élevé pour les tombstones. | Moins cher. Fabrication « sans éclairage », cycles rapides. |
Foire aux questions sur l'usinage HMC ?
Notre équipe commerciale répond fréquemment à des questions techniques spécifiques posées par des ingénieurs et des responsables des achats qui évaluent nos capacités. Nous constatons que le fait de clarifier ces détails techniques dès le départ contribue à renforcer la confiance dans nos processus de contrôle qualité. Il est essentiel de distinguer les termes qui se ressemblent afin de comprendre exactement quel type de matériel sera utilisé pour fabriquer vos composants.
HMC signifie « centre d'usinage horizontal », une machine CNC avec une broche horizontale conçue pour l'usinage multitranche. Elle diffère d'un tour, qui fait tourner la pièce elle-même ; un HMC fait tourner l'outil de coupe tandis que la pièce reste immobile sur un bloc ou un socle.
Un tour est-il identique à un centre d'usinage horizontal (HMC) ?
C'est la confusion la plus courante que nous observons.
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Tour : la pièce tourne solidement dans un mandrin, et l'outil est fixe (la plupart du temps). Ceci est utilisé pour les formes cylindriques telles que les arbres ou les goupilles.
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HMC : L'outil tourne, et la pièce est fixe (bien qu'elle puisse pivoter pour faire face à l'outil). Ceci est utilisé pour les formes anguleuses telles que les corps de soupapes.
Ils sont tous deux « horizontaux », mais ils accomplissent des tâches opposées.
Pourquoi les machines HMC sont-elles si chères ?
Les clients demandent souvent pourquoi le tarif horaire pour le travail sur HMC est plus élevé. Ces machines sont conçues pour la production industrielle de masse.
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Complexité : ils sont équipés de tables rotatives (4e axe) et de changeurs automatiques de palettes.
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Qualité de fabrication : ils sont dotés d'un châssis en fonte plus lourd afin de supporter des forces de coupe plus élevées sans vibrer.
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Longévité : ils sont conçus pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, sans interruption.
Conclusion
En résumé, la CNC est la technologie qui pilote l'automatisation, tandis que la HMC est la configuration machine spécifique que nous utilisons pour les charges lourdes. Si les VMC ont leur place pour les pièces plates simples, elles ne peuvent rivaliser avec l'efficacité des HMC lorsqu'il s'agit de composants complexes à plusieurs côtés, tels que les corps de pompe et les boîtes de vitesses.
Si votre pièce présente des caractéristiques sur plusieurs côtés et nécessite une précision rigoureuse, vous avez besoin d'une usine équipée de centres d'usinage horizontaux (HMC). Dans notre usine, nous exploitons cette technologie pour garantir votre pièces moulées de précision sont usinés à la perfection, avec des délais d'exécution plus courts et des coûts unitaires réduits pour les commandes en volume.
Vous avez besoin de pièces complexes à plusieurs faces usinées à la perfection ? Notre usine est équipée de centres d'usinage horizontaux de pointe pour traiter vos commandes de pièces moulées lourdes. Obtenez dès aujourd'hui un devis précis.
Notes de bas de page
1. Guide de référence pour les normes standard de tolérance d'usinage CNC.
2. Aperçu technique de la programmation en code G pour les opérations de fraisage.
3. Explication des centres d'usinage verticaux (VMC) et de leurs applications.
4. Définitions et formules pour les outils de fraisage et de coupe.
5. Comment les tables rotatives ajoutent des axes aux centres d'usinage.
6. Comprendre les valeurs de rugosité de surface et les normes de finition.
7. Meilleures pratiques pour la gestion des copeaux dans les opérations CNC.
8. Avantages des systèmes de pool de palettes pour la productivité dans le secteur manufacturier.
9. Informations stratégiques sur l'efficacité du débit et les temps de cycle.
