Le tournage CNC a facilité l’usinage de pièces qui auraient été difficiles il y a plusieurs décennies. Cette technique est précise et garantit la cohérence lors de la production de pièces de haute qualité. Il utilise un stationnaire outil de coupe pour enlever de la matière d'une pièce en rotation. En conséquence, elle produit des composants de différentes formes et tailles qui répondent à des spécifications et des tolérances strictes.
Il est crucial de comprendre les principes fondamentaux du tournage CNC de précision pour maximiser ses avantages et augmenter la productivité. Cet article contient toutes les réponses aux questions liées au tournage CNC. Il expliquera en profondeur le processus de fabrication par tournage, les types d’opérations que vous pouvez utiliser et les applications des pièces tournées CNC dans les industries manufacturières.
Qu'est-ce que le tournage CNC ?
Le tournage CNC est un processus d'usinage soustractif qui enlève de la matière d'une pièce qui tourne à grande vitesse. La pièce est fixée à un mandrin qui effectue un nombre variable de tours par minute. Lorsque l'outil de coupe entre en contact avec la pièce en rotation, il enlève de la matière et sculpte la forme souhaitée. Les tours CNC travaillent principalement avec des pièces cylindriques ou oblongues. Il peut également être utilisé pour fabriquer d'autres formes telles que des disques, des cônes illustrés, des hexagones ou un mélange.
Comment faire fonctionner un tour CNC
Le processus de fabrication en tournage est simple. Cela se déroule en 4 étapes
Création d'un modèle CAO
La première étape du tournage CNC consiste à préparer un modèle 2D ou 3D de la conception finale à l'aide d'un logiciel de CAO. Il existe de nombreux types de logiciels que l’on peut utiliser. SOLIDWORKS, Fusion 360 et AutoCAD sont les plus courants. Il est facile de préparer des modèles CAO pour des conceptions simples. Toutefois, les conceptions plus complexes nécessiteront les services d’un expert.
Conversion au format compatible CNC
L’étape suivante consiste à convertir la conception électronique dans un langage compréhensible par la machine. Pour ce faire, vous utilisez un logiciel de FAO tel que Mastercam, solidCAM ou CAMWorks. Le logiciel de FAO vérifie si le modèle comporte des erreurs, donne des instructions pour l'outil de tournage et définit les paramètres de machine nécessaires.
Préparer le tour CNC
Avant d'effectuer l'opération de tournage, vous devez installer et configurer la machine. Malgré l'automatisation, un opérateur joue un rôle crucial dans la préparation du tour CNC. Pour faire ça,
- Arrêtez la machine et chargez la pièce sur le mandrin.
- Ensuite, sélectionnez les outils et fixez-les sur la tourelle à outils.
- Calibrez en réglant correctement les outils et la pièce.
- Vérifiez et optimisez les paramètres nécessaires.
- Téléchargez le code CNC et préparez-vous pour l'opération de tournage.
Remarque : une vitesse de tournage faible et une avance élevée sont préférables pour une forme brute. Pour des finitions plus lisses et des pièces avec des exigences de tolérance précises, optez pour une vitesse de tournage élevée et une avance plus faible.
Produire les pièces tournées CNC
Il est maintenant temps de redonner vie à votre idée. Il existe de nombreuses opérations de tournage que l’on peut utiliser. Dès que vous exécutez le programme, la machine fonctionne en continu jusqu'à la fin du programme ou jusqu'à ce qu'elle soit éteinte. Le temps de chargement, de coupe et d'inactivité détermine le temps de cycle de tournage. Vous devrez peut-être faire fonctionner la machine plusieurs fois. Cela dépend de la complexité de la pièce.
Types de CNC Opérations de tournage
Les opérations d’usinage sur tour CNC peuvent être internes ou externes. Les opérations externes agissent sur le diamètre extérieur de la pièce tandis que les opérations internes agissent sur le diamètre intérieur. Il est cependant plus difficile de réaliser des opérations internes. Cela entraîne une accumulation de copeaux supplémentaires et nécessite des outils plus longs.
Examinons en détail les deux catégories d'opérations CNC
Opérations de tournage externe (spécifiques)
Tournant
Lors du processus de tournage, l'outil enlève progressivement de la matière le long du côté de la pièce dans le but de réduire le diamètre extérieur. Cette opération peut être soit grossière, soit finale. En tournage ébauche, les pièces finales sont précises avec une finition de surface rugueuse. Cependant, la surface de la pièce finale lors du tournage de finition est fine et brillante. De plus, la surface de la pièce tournée peut présenter plusieurs caractéristiques. Cela peut aller des marches et des cônes aux chanfreins et contours.
Tournage dur
Le tournage dur est similaire aux opérations normales de tournage CNC. Cependant, les experts le réservent aux aciers trempés avec des valeurs de dureté allant de 58 Rc à 68 Rc. L'insert à point unique produit des pièces précises qui répondent aux tolérances strictes des industries. Le tournage dur est une alternative à la rectification CNC. Comparé à la rectification, le tournage dur est efficace, plus rapide et plus rentable.
Face à
Il arrive souvent qu’une pièce soit plus longue que ce qu’elle devrait être. Le surfaçage vise à réduire la longueur d'une pièce. En dressage, l'extrémité de la pièce est située perpendiculairement à l'axe de rotation et se déplace contre l'outil. Ce processus lisse la pièce en produisant la longueur souhaitée.
Gorges
L'opération de rainurage consiste à créer une coupe étroite dans une pièce. La taille de la coupe est liée à la largeur de l'outil de coupe. Plus l’outil est large, plus la rainure qu’il peut produire est grande. Les très grandes rainures nécessitent plusieurs passes et un temps plus long. Notez que la rainure peut être située à l'extérieur ou sur la surface de la pièce.
Séparation
Lors du tronçonnage, l'outil de coupe se déplace radialement sur le côté de la pièce. Lorsqu'il atteint le diamètre intérieur ou le noyau, il divise ou coupe une section de la matière première. Cette opération concerne les pièces usinées à la forme et à la taille requises.
Opérations de tournage interne (non spécifiques)
Forage
L'alésage consiste à faire tourner une pièce pré-percée sur une plaquette. Au fur et à mesure que la pièce tourne, l'insert coupe les bords du trou pour créer diverses caractéristiques. Les opérations d'alésage aident à élargir les trous plus petits, à redresser les trous et à masquer défauts de moulage sous pression.
Forage Horizontaux
Le perçage utilise un foret pour percer des trous dans une pièce en éliminant lentement les matériaux en excès. La taille de l’outil de forage déterminera le diamètre du trou. Il est important de calibrer correctement le tour CNC pour garantir la précision.
Threading
Cette opération fait appel à un outil de filetage avec un insert indexable qui se déplace axialement le long du côté de la pièce. Cet outil a un bruit pointu à 60 degrés qui coupe les filetages sur les surfaces extérieures. Les fils sont de longueurs variables et certains peuvent nécessiter plus d'un seul passage.
Moletage
L'opération de moletage sur un tour CNC crée des crêtes à motifs sur une pièce métallique. Ces motifs dentelés sont fonctionnels car ils améliorent l'adhérence. Il peut également servir à des fins esthétiques pour améliorer l’apparence d’une pièce.
Alésage
L'alésage utilise des outils spécialisés pour agrandir les trous pré-percés et améliorer leur finition de surface. C'est similaire à l'alésage et au forage. Cependant, elle enlève une plus petite quantité de matière et agit principalement comme technique de post-traitement.
Types de tours CNC
Vous pouvez utiliser quatre principaux types de tours CNC pour votre projet. Ils comprennent
Centres de tournage horizontaux
Il s'agit d'une machine fermée qui utilise un axe de broche horizontal. Au fur et à mesure que la pièce tourne, l’outil de coupe la façonne. Il est plus adapté aux pièces plus longues et cylindriques. Ce centre de tournage CNC ne bénéficie pas de la gravité. En conséquence, les copeaux s’accumulent autour des outils de coupe et peuvent être difficiles à éliminer. Ce type de machine a des applications dans la fabrication d’outils de précision et de pièces automobiles personnalisées.
Centres de tournage verticaux
Ici, la pièce est sur une broche verticale. L’outil de coupe travaille également verticalement pour usiner la pièce vers le haut ou vers le bas. Ce type convient aux pièces complexes car il intègre des fonctions supplémentaires de fraisage et de perçage. Il est largement utilisé dans les applications structurelles et dans la création de prototypes à des fins expérimentales. La direction verticale de ce type de machine facilite l’élimination des copeaux et accélère les changements d’outils.
Tours horizontaux
Ici, la pièce est placée parallèlement au sol car la broche est en position horizontale. Cette machine a une faible capacité portante et une rigidité limitée, ce qui la rend adaptée aux composants de petite et moyenne taille. Il atteint des tolérances strictes lors de la production d’accessoires électriques et d’équipements médicaux.
Tours verticaux
Contrairement aux tours horizontaux, la broche est ici en position verticale. C’est une option parfaite pour les magasins disposant d’un espace limité. Cette machine a une excellente capacité de charge, ce qui la rend adaptée aux composants lourds tels que les pièces marines et éoliennes. La configuration verticale ajoute de la flexibilité aux pratiques d'usinage, en s'adaptant aux différentes exigences d'espace et de poids.
Composants du tour CNC
Il est important de comprendre comment fonctionne chaque partie d’un tour CNC pour obtenir le meilleur résultat. Ce qui suit identifie les tours CNC pour ce qu'ils sont
Poupée
La poupée mobile est la centrale électrique d'un tour CNC. Il abrite la broche qui fait tourner la pièce. La poupée mobile se déplace le long de l'axe X et se trouve sur le côté gauche de la machine. Il détermine le diamètre maximum de la pièce sur laquelle il est possible de travailler.
Contre-pointe
La poupée mobile se trouve à l'extrémité opposée de la poupée mobile et se déplace sur le même axe. Sa fonction principale est de soutenir les pièces longues et d’éviter qu’elles ne s’écartent.
Broche
Les experts considèrent la broche comme l’épine dorsale du tour CNC. Il sécurise et fait tourner la pièce. La plupart des machines ont une seule broche. Cependant, certains en possèdent plusieurs pour réaliser une opération d’usinage.
Mandrin
Le mandrin est un élément important de la machine car il maintient la pièce pendant que vous travaillez dessus. Le mandrin est fixé à la poupée et entraîné en rotation par la broche. En tournant, la pièce s'enlève dans la même direction.
Lit de tour
C'est la base de la machine où l'on monte la pièce. Il sert de fondation qui soutient et relie d’autres composants. Habituellement, il est doté de trous que le machiniste peut utiliser pour fixer des gabarits de maintien. Cela garantit que la pièce reste en place pour éviter les erreurs.
Le chariot
Le chariot monte et contrôle le mouvement de l'outil de tournage. Il maintient la tourelle à outils vers le haut et la guide contre la pièce à usiner. Les parties principales d'un chariot sont la tourelle, le chariot transversal et la selle. Le chariot se déplace le long du lit par rapport à la pièce.
Tourelle d'outils
Les tourelles à outils sont les porte-outils. Ils peuvent contenir plusieurs outils en même temps dans le bon ordre. Cela permet des changements rapides entre les outils de coupe et réduit le nombre d’étapes nécessaires au traitement d’une pièce.
Panneau de configuration
C’est le cerveau derrière toutes les opérations de tournage CNC. Le panneau de commande interprète le code G et le traduit en instructions. Il détermine la position de l'outil et permet à l'opérateur d'ajuster les programmes avant de lancer le processus d'usinage.
Avantages du tournage CNC
Le processus de tournage CNC présente de nombreux avantages, notamment
- Le tournage CNC produit des pièces précises en éliminant les erreurs humaines grâce à l'utilisation de logiciels de CAO et de CAO.
- Les centres de tournage offrent une flexibilité de fabrication car ils sont compatibles avec de nombreux matériaux et différentes tailles de pièces.
- Les tours CNC sont efficaces et rapides, permettant aux pièces d'arriver sur le marché à temps sans compromettre la qualité.
- De plus, le tournage CNC est une méthode précise car elle garantit la cohérence des lots de production.
- L'usinage par tournage est un processus sûr car il est entièrement fermé et empêche les matériaux de s'envoler.
Inconvénients du tournage CNC
Malgré ses nombreux avantages, le tournage CNC présente quelques inconvénients. Voici quelques inconvénients du processus de fabrication de pièces tournantes
- Le coût de mise en place et d’entretien d’un tour CNC est élevé.
- L'usinage sur tour CNC est soumis à des restrictions de taille et peut ne pas être en mesure d'accueillir de très grandes pièces.
- Le processus de tournage étant une méthode soustractive, il génère une quantité considérable de déchets.
Quels sont les matériaux les plus appropriés pour le tournage CNC ?
Le tournage CNC peut travailler avec une variété de matériaux pour donner des pièces finales de haute qualité. Différents matériaux nécessitent des considérations spécifiques en termes de vitesse de tournage, d'avance et d'outillage. Voici une liste de certains matériaux de tournage CNC de précision courants :
Les métaux
La plupart des pièces tournées CNC sont fabriquées à partir de métaux car elles sont dures et peuvent résister aux rigueurs de l'opération. Les machinistes utilisent souvent du laiton, de l'aluminium, du titane et de l'acier.
Les matières plastiques
Les plastiques tels que le nylon, l'ABS, le PTFE et l'acrylique ont des applications dans le tournage CNC. Ils sont légers, solides et faciles à travailler.
Le bois
Le tournage CNC de précision peut également usiner des matériaux en bois, notamment le noyer, le chêne et l'érable. Ce processus crée des boiseries artistiques détaillées avec une finition impeccable.
Le verre
Bien que le verre ne soit pas aussi courant que d’autres matériaux, il est réalisable pour certaines applications de tournage CNC. Avec les bons paramètres, il est possible d’usiner différents types de verre avec des épaisseurs variables.
Cire
La cire trouve une application dans le prototypage lors de l'utilisation de processus de tournage CNC. Il est économique et facile à découper pour créer des détails. prototypes rapides.
Applications du tournage CNC
Le tournage CNC est un processus important dans le secteur manufacturier. Presque toutes les pièces de forme cylindrique et conique sont le résultat de ce processus. Cette section abordera brièvement certaines industries qui dépendent fortement du tournage CNC
Composants aérospatiaux
Le tournage CNC a révolutionné l'industrie aérospatiale. Il s’agit d’une méthode inestimable car elle permet de fabriquer des composants aérospatiaux légers avec une marge d’erreur nulle. Les fabricants utilisent le tournage pour produire des filetages, des vis, des arbres, des broches de connecteur et des écrous.
Pièces automobiles
L'usinage par tournage joue un rôle crucial dans l'industrie automobile. Il est reproductible, accélère la production et stimule les ventes. Les tours CNC sont utiles lors de la fabrication de pièces automobiles telles que des blocs-cylindres et des composants de tableau de bord.
Industrie électronique
Parce qu'il ne nécessite pas d'outillage spécialisé, le tournage CNC permet de produire des pièces dans l'industrie électronique dans un court laps de temps. Il est compatible avec les métaux et les plastiques pour créer des composants électroniques d'étude.
Industrie du pétrole et du gaz
Le tournage CNC de précision aide à fabriquer, réparer et entretenir des pièces de machines lourdes dans l’industrie pétrolière et gazière. Il s’agit de la méthode la plus fiable et la plus précise pour fabriquer des pièces telles que des axes, des pistons, des tiges et des cylindres.
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Pour aller plus loin
Le tournage CNC est crucial dans le secteur de la fabrication, offrant précision et polyvalence à une large gamme de composants. Cet article a expliqué les différents types de tours disponibles, les opérations de tournage CNC ainsi que leurs avantages et inconvénients. S'il te plaît communiquez avec nous si vous avez des questions sur quoi que ce soit sur l'usinage CNC.
FAQs
Quels sont les paramètres clés du tournage CNC ?
Certains paramètres déterminent le résultat des opérations de tournage CNC. Ils incluent la vitesse de coupe, l'avance, la profondeur de coupe, la géométrie de l'outil, le débit du liquide de refroidissement et la vitesse de broche.
Quels sont les outils utilisés en tournage CNC ?
Les outils courants du tournage CNC sont les outils de tournage, les barres d'alésage, les lames de tronçonnage, les outils de filetage et les alésoirs.
Combien coûte le tournage CNC ?
Le coût d'achat et de mise en place d'un système de tournage CNC varie. Il couvre les dépenses liées aux machines, aux outils logiciels, aux coûts d'outillage, à la consommation d'énergie et aux coûts de main-d'œuvre.
Comment se comparent le tournage et le fraisage CNC ?
Bien que le tournage et le fraisage soient des techniques d’usinage CNC populaires. Malgré leurs similitudes, ils diffèrent sur de nombreux points. Dans le fraisage CNC, c'est l'outil de coupe qui tourne pour façonner une pièce fixe. Cela le rend idéal pour les surfaces irrégulières et planes.
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