Types d'opérations de tournage : comment choisir la bonne

Les tours CNC effectuent plusieurs opérations d'usinage pour obtenir des caractéristiques spécifiques des pièces. Le tournage est généralement associé au travail au tour. Cependant, ce n’est qu’un aspect de ses capacités. Le tour est un appareil de fabrication complet, capable de gérer divers types d’opérations de tournage.

Différents types d'opérations de tournage résultent des variations des extrémités de l'outil et de la relation cinématique entre l'outil et la pièce. Les processus suivent des procédures distinctes pour répondre aux spécifications de conception. Cependant, chaque opération peut produire des résultats distincts pour des projets individuels.

Il est donc nécessaire de comprendre les différents types d’opérations de tournage et leurs particularités. Cet article examinera 10 des opérations les plus vitales effectuées sur un tour, expliquant leurs processus et leurs applications. Vous apprendrez également comment choisir celui qui convient le mieux à votre projet. Allons droit au but.

Comment fonctionne l’opération de tournage ?

Le tournage est un processus d'usinage utilisé pour créer des pièces cylindriques, dans lequel l'outil de coupe se déplace selon une trajectoire linéaire pendant que la pièce tourne. Ce processus est généralement effectué sur un tour, qui est une machine-outil qui maintient et fait tourner la pièce contre un outil de coupe fixe.

Les étapes de base impliquées dans une opération de tournage sont :

• Installer: Le machiniste commence par calibrer et configurer l’appareil de tournage CNC pour assurer des performances optimales. Ensuite, la pièce est solidement fixée à la broche du tour pour une rotation stable.
• Sélection des outils : l'étape suivante consiste à choisir les outils de coupe et à les positionner dans la tourelle à outils pour des changements d'outils efficaces. Le choix dépend des exigences du matériau et de la conception.
• Chargement du programme : le machiniste charge ensuite le programme d'usinage CNC dans le système et termine la configuration. Ce programme guide la rotation de la pièce et contrôle le mouvement de l'outil de coupe.
• Opération d'usinage : Une fois le programme chargé, le Opération d'usinage CNC commence. La pièce tourne et l'outil de coupe la façonne en fonction de la conception programmée. Les paramètres de coupe sont ajustés pour des taux d’enlèvement de matière et une précision dimensionnelle optimaux.
• Surveillance en temps réel : des capteurs surveillent les conditions pendant le tournage pour des ajustements en temps réel, garantissant ainsi la cohérence et le respect des normes de qualité.

Types d'opérations de tournage

Le processus de tournage peut impliquer plusieurs opérations différentes, selon le résultat que vous souhaitez obtenir. Avant d'aborder les différents types d'opérations de tournage CNC, voici un bref aperçu de ce que vous devez savoir à leur sujet :

Types d'opérations de tournage	Description	Avantages	Applications
Tournant	Façonne les pièces en rotation à l’aide d’un outil de coupe à point unique.	Efficacité, précision, polyvalence, évolutivité	Arbres, bagues, axes, axes, divers composants de rotation
Tapotement	Forme des filetages de vis à l'intérieur de trous pré-percés à l'aide d'un taraud.	Connexions solides, standardisation, démontage/réutilisabilité	Création de trous filetés pour l'assemblage dans diverses industries
Threading	Sculpte des filetages externes sur le diamètre extérieur d'une pièce.	Assemblage robuste et standardisé, polyvalence, évolutivité	Fabrication de tiges filetées, boulons, fixations, etc.
Forage	Affine et agrandit les trous existants dans les pièces.	Précision dimensionnelle, état de surface, capacité	Agrandissement des trous pré-percés pour roulements, arbres, etc.
Moletage	Améliore la capacité de préhension des surfaces de la pièce en créant des motifs texturés.	Adhérence, sécurité, esthétique améliorées	Les poignées, boutons et pièces de machine nécessitent une prise sûre
Alésage	Affine la précision et la finition de surface des trous existants.	Exactitude dimensionnelle, état de surface, précision	Applications nécessitant des ajustements précis, comme les boîtiers de roulements
Forage HORIZONTAUX	Crée des trous cylindriques dans les pièces.	Polyvalence, efficacité, intégration	Création de trous pour les fixations, les broches et d'autres processus d'usinage
Face à	Aplatit les faces d'extrémité des pièces cylindriques.	Surface de référence, polyvalence, intégration	Création de surfaces plates et carrées pour les surfaces de contact, les roulements, etc.
Gorges	Coupe des rainures ou des canaux autour de la circonférence de la pièce.	Canaux fonctionnels, tronçonnage, esthétique	Création de canaux pour les joints toriques, les anneaux d'arrêt, séparation de composants individuels
Séparation	Sépare les composants terminés du stock de barres brutes.	Efficacité, automatisation, rentabilité	Produire plusieurs pièces identiques à partir d'une seule barre de matériau

Tournant

Les virages sont les plus fréquents opération sur un tour CNC. Cette opération façonne une pièce en rotation à l'aide d'un outil de coupe monopoint. L'outil, positionné selon un angle et une vitesse d'avance spécifiques, enlève de la matière de la pièce à mesure qu'elle tourne, réduisant ainsi son diamètre pour obtenir la forme cylindrique souhaitée. Le parcours d'outil peut être droit pour les sections à diamètre constant ou suivre un contour programmé pour les formes coniques ou courbes. Il existe deux opérations principales de tournage : l’ébauche et la finition.

Le tournage d'ébauche vise à réduire rapidement la pièce à une épaisseur quasi finale, en privilégiant la vitesse plutôt que la précision et la qualité de la surface. Le tournage de finition vise cependant à obtenir des dimensions précises et une finition lisse.

Il existe cependant d’autres types de tournage plus larges :

• Tournage pas à pas: Il forme deux surfaces avec un changement soudain de diamètre, créant une caractéristique en forme de marche.
• Tournage conique: Ce processus génère une pente progressive entre deux surfaces de diamètres différents en déplaçant l'outil de coupe et la pièce selon un angle l'un par rapport à l'autre.
• Chanfreinage: Il façonne un bord incliné, lissant la transition nette entre deux surfaces de diamètres variables.
• Tournage de contour: L'outil de coupe se déplace le long d'une trajectoire prédéfinie pour sculpter la surface de la pièce. Obtenir la forme souhaitée peut nécessiter plusieurs passes avec un outil de contourage, bien que certains outils puissent obtenir la même forme en un seul passage.

Le tournage permet de créer une vaste gamme de composants rotatifs symétriques. Les arbres, bagues, axes, axes et autres pièces nécessitant des caractéristiques cylindriques précises dépendent fortement des opérations de tournage. La possibilité d’obtenir différents diamètres et longueurs sur une seule pièce en fait un processus très polyvalent. Malgré ses nombreux avantages, ce procédé est principalement adapté à la création d'entités de rotation. Les géométries complexes peuvent nécessiter des processus d'usinage supplémentaires pour les éléments non cylindriques.

Tapotement

Cette opération de tournage consiste à utiliser un outil de taraudage pour découper des filetages dans une pièce en la pénétrant axialement à travers un trou existant. Un taraud, qui est un outil de coupe multipoint, est utilisé pour fonctionner. La pièce tourne lentement sur une plaque frontale, tandis qu'un dispositif spécial supporte le taraud sur une broche de poupée mobile. Différentes géométries de tarauds créent différents profils de filetage comme le filetage métrique, impérial ou le filetage grossier unifié (UNC). La taille du trou détermine la taille de foret compatible pour l'outil de taraudage. 

Le taraudage est essentiel pour créer des trous filetés dans les composants à des fins d'assemblage. Il est largement utilisé dans presque toutes les industries, des appareils électroménagers aux pièces automobiles et composants aérospatiaux. Des trous correctement taraudés fournissent des méthodes solides et standardisées pour fixer les composants, permettant un démontage et un remontage faciles en cas de besoin.

Cependant, un trou percé avec précision et de la bonne taille est crucial pour un taraudage réussi. Une taille de trou inappropriée peut entraîner des filetages dénudés ou des composants affaiblis. Le processus peut également affaiblir le matériau de la pièce autour du trou, en particulier dans les matériaux plus tendres. Une sélection minutieuse du matériau du taraud et des paramètres de coupe est nécessaire pour minimiser cet effet.

Threading

Contrairement au taraudage, le filetage sculpte des filetages externes sur le diamètre extérieur d'une pièce en rotation. Un outil de filetage dédié avec un profil spécifique (correspondant au type de filetage souhaité) coupe progressivement le motif de filetage sur la pièce à mesure qu'elle tourne. Ces filetages forment des rainures hélicoïdales uniformes ayant des longueurs et des pas spécifiés. Le parcours d'outil garantit un contrôle précis de la profondeur, du pas et de l'angle de flanc du filetage. 

Pour créer des fils plus profonds, l'outil devra peut-être effectuer plusieurs passes. Une bonne configuration de la machine est essentielle pour obtenir un filetage précis. Si plusieurs passes sont nécessaires pour des filetages plus profonds, le tour doit être réglé pour garantir que l'hélice démarre à chaque fois à partir de la même position.

Le filetage est essentiel pour la fabrication de tiges filetées, de boulons, de fixations et d'autres composants conçus pour être vissés dans des trous taraudés. Cette opération est importante dans diverses industries, notamment les secteurs de l'automobile et des machines, où les connexions filetées sont essentielles à l'assemblage et à la fixation des composants. Cependant, comparé aux opérations de tournage plus simples, le filetage peut prendre du temps, en particulier pour les profils de filetage complexes ou les pièces de grand diamètre. L'obtention d'une finition de surface lisse et de haute qualité sur les filetages peut nécessiter des passes d'usinage supplémentaires ou un outillage spécialisé.

Forage

L'alésage affine et agrandit un trou existant dans une pièce à l'aide d'un outil de coupe à point unique similaire au tournage. L'outil d'alésage, généralement une barre mince dotée d'un bord tranchant, enlève de la matière du diamètre intérieur du trou. Cela améliore sa précision et permet d'obtenir une surface cylindrique plus lisse. L'alésage peut être effectué le long de la ligne médiane de la pièce (alésage axial) ou radialement pour créer des trous qui se croisent à des angles spécifiques.

Cette technologie est essentielle pour agrandir les trous pré-percés afin d'accueillir des roulements, des arbres ou d'autres composants nécessitant un ajustement précis. Il est largement utilisé dans les blocs moteurs, les carters d'engrenages et d'autres composants de machines où des caractéristiques internes précises et de haute qualité sont essentielles. De plus, il peut corriger des trous qui ne sont pas parfaitement ronds.

Notez que l’alésage ne peut pas créer de trou ; cela ne fonctionne qu'avec des trous pré-percés. La précision et la taille de ce trou peuvent influencer le résultat de l’opération. Ce processus est généralement lent et convient aux pièces de petite taille. 

Moletage

Cette opération crée des motifs dentelés sur la surface d'une pièce, améliorant ainsi la friction de préhension et l'apparence visuelle. Ce processus utilise un outil spécialisé doté de roues cylindriques (molettes) contenant des dents qui roulent contre la surface de la pièce pour former des motifs. Le motif le plus courant est en forme de losange. Cela crée des zones surélevées sur la surface qui améliorent l'adhérence et empêchent le glissement lors de la manipulation.

Le moletage est fréquemment utilisé sur les poignées, boutons et autres composants nécessitant une prise sûre pour la sécurité et la fonctionnalité de l'utilisateur. Il est courant dans les outils, les pièces de machines et les objets du quotidien pour lesquels une surface antidérapante est essentielle. De plus, il peut être utilisé à des fins décoratives pour créer des motifs de composants en ligne droite.

Cependant, le processus de moletage affaiblit légèrement la couche superficielle du matériau en raison de l'action de pression de l'outil. En outre, il se peut qu’il ne soit pas adapté à tous les matériaux ou applications.

Alésage

L'alésage suit les opérations de perçage ou d'alésage pour affiner la précision et l'état de surface d'un trou existant. Il agrandit un trou dans la pièce en pénétrant axialement par l'extrémité et en s'adaptant au diamètre de l'outil. Un alésoir cannelé, d'un diamètre légèrement plus grand que le trou, enlève progressivement des quantités minimes de matière. Cela permet d'obtenir un diamètre plus précis et une finition de surface interne plus lisse.

Cette opération de tournage est cruciale dans les applications nécessitant des ajustements précis entre les composants, tels que les boîtiers de roulements ou les corps de vannes. Il est largement utilisé dans diverses industries où des tolérances strictes et des finitions de surface lisses sont essentielles à la fonctionnalité et aux performances.

Comme l'alésage, l'alésage nécessite un trou pré-percé ou percé d'un diamètre spécifique pour accueillir l'alésoir. Il est mieux adapté pour affiner les trous existants plutôt que pour en créer de entièrement nouveaux. De plus, il enlève un minimum de matière et peut ne pas convenir pour agrandir considérablement un trou. 

Forage HORIZONTAUX

L'opération de perçage enlève de la matière de l'intérieur d'une pièce pour créer un trou. Ce trou a un diamètre correspondant à la taille du foret. Un bon positionnement de la mèche est essentiel pour des performances optimales. Par conséquent, les machinistes positionnent les forets sur un porte-foret à poupée mobile ou un porte-outil de tour pendant que le matériau tourne dans un mandrin ou une plaque frontale. L'avance et la taille du foret déterminent la profondeur et la précision du trou.

Le perçage est largement utilisé pour créer des trous pour les fixations, les broches et les chevilles, ou pour d'autres processus d'usinage comme le taraudage ou l'alésage. Il est crucial pour l’assemblage de composants, la création de pièces et diverses autres applications dans presque tous les secteurs.

Cependant, la précision et la qualité du trou peuvent être affectées par des facteurs tels que la taille du foret, l'avance et les propriétés du matériau. Des paramètres incorrects peuvent entraîner un placement imprécis du trou, des écarts de taille ou des bavures autour du trou. De plus, la création de géométries de trous complexes peut nécessiter des processus d'usinage supplémentaires.

Face à

Lors de l'usinage, les pièces à usiner sont souvent plus longues que la pièce finale. Le surfaçage résout ce problème en usinant l’extrémité d’une pièce parallèlement à l’axe de rotation. L'outil se déplace le long du rayon de la pièce, enlevant une fine couche de matériau pour obtenir la longueur de pièce souhaitée et une surface de face lisse.

Cette opération est essentielle pour créer une surface plane et carrée pour les surfaces de contact perpendiculaires, les roulements ou pour d'autres processus d'usinage. C'est une opération fondamentale pour de nombreux composants nécessitant un positionnement et un assemblage précis. Par exemple, cela garantit qu'un roulement repose bien sur une surface usinée.

Cependant, le parement ne peut pas créer de surfaces inclinées ou courbes sur des géométries complexes. En fonction de l'état initial de l'extrémité de la pièce, une quantité importante de matière peut être enlevée.

Gorges

Également connu sous le nom de striction, le rainurage crée une coupe étroite dans le matériau de base. La taille de la coupe dépend de la largeur de l'outil de coupe. Des rainures plus larges nécessitent que l'outil effectue plusieurs passes le long d'un seul chemin. Il existe deux types de rainures : frontale et externe. Lors du rainurage frontal, l'outil de coupe réalise une rainure étroite sur la face de la pièce, tandis que le rainurage externe enlève de la matière par un mouvement radial sur le côté de la pièce.

Le rainurage répond à diverses fins fonctionnelles et esthétiques. Il peut créer des canaux pour les joints toriques ou les anneaux d'arrêt, essentiels à l'étanchéité ou à la retenue des composants. Les rainures peuvent également être utilisées pour séparer des composants individuels d'une barre plus longue ou pour créer des canaux pour la lubrification ou l'écoulement du fluide. 

Cependant, les rainures affaiblissent la section transversale globale de la pièce, en particulier pour les rainures profondes. Ceci doit être pris en compte lors de la phase de conception pour garantir que le matériau restant peut résister aux contraintes opérationnelles. La sélection de la géométrie appropriée de l'outil de coupe est cruciale pour obtenir le profil de rainure souhaité et minimiser l'usure de l'outil.

Séparation

La séparation est l'opération finale permettant de séparer un composant terminé du stock de barres brutes. Ici, un outil de forme spécifique coupe progressivement la pièce à mesure qu'elle tourne, pour finalement atteindre le centre où la pièce se détache et tombe. Un récupérateur de pièces est souvent utilisé pour récupérer la pièce séparée. Cette opération a lieu une fois que la pièce a été usinée à la taille et à la forme requises. 

Ce processus est essentiel pour les séries de production à grand volume où plusieurs pièces identiques sont créées à partir d’une seule barre de matériau. Il rationalise le processus de production en complétant la création de la pièce dans une seule configuration de tournage CNC. Cependant, il est important de noter qu'une programmation incorrecte peut entraîner des surfaces de joint inégales ou une génération excessive de rebuts.

Comment choisir les bonnes opérations de tournage

Si le tournage CNC ouvre la possibilité de réaliser une large gamme de produits, le choix de la bonne opération est la clé de la réussite de votre projet. Examinons les différentes considérations pour vous mettre sur la bonne voie. 

Type d'ouvrage

Différents matériaux ont une usinabilité variable. Certaines opérations de tournage peuvent fragiliser une pièce en fonction de la matière. Par exemple, des rainures profondes usinées dans une pièce en aluminium tendre peuvent réduire considérablement sa résistance globale. À l’inverse, les matériaux plus durs comme l’acier peuvent résister à des coupes plus profondes sans compromettre leur intégrité structurelle.

Les matériaux ductiles comme l'aluminium ou le laiton peuvent se déformer légèrement sous la pression de coupe lors du tournage. Cette ductilité peut être bénéfique pour obtenir des finitions lisses. D'un autre côté, les matériaux fragiles comme la fonte peuvent se fissurer ou s'écailler s'ils sont soumis à une force excessive lors d'opérations telles que le perçage ou le moletage. La sélection d’opérations qui minimisent les contraintes sur les matériaux fragiles permet d’éviter ces problèmes.

Précision dimensionnelle

Chaque opération de tournage CNC offre un niveau de précision différent. Les opérations telles que le tournage et le dressage excellent dans la création de caractéristiques très précises telles que des formes cylindriques et des surfaces planes. À l’inverse, le perçage et le moletage peuvent avoir une précision inhérente légèrement inférieure en raison de facteurs tels que la déflexion du foret ou les vibrations de l’outil.

Il est donc toujours préférable de prendre en compte la précision souhaitée. De même, plus pointu, plus rigide outils de tour Créez des coupes plus nettes et des tolérances plus serrées par rapport aux outils émoussés. Un outil émoussé peut rendre la pièce légèrement plus grande ou plus petite que prévu. Ainsi, vous devez examiner attentivement la précision inhérente à chaque opération et le niveau de tolérance souhaité pour sélectionner la bonne opération.

Finition de surface

Différents types d’opérations de tournage sur tours ont des capacités inhérentes en matière de finition de surface. Le tournage et le dressage créent généralement des finitions plus lisses que le perçage ou le moletage. De plus, des opérations telles que l'alésage et le polissage sont spécifiquement utilisées pour améliorer la finition de surface après un processus d'usinage initial. Comprendre l'impact de la finition de surface souhaitée sur la fonctionnalité et l'esthétique de votre pièce vous aidera à sélectionner l'opération de tournage CNC la plus adaptée.

Forme et caractéristiques

Différentes opérations de tournage créent diverses formes et caractéristiques. Le tournage crée des formes cylindriques tout en faisant face aux extrémités aplaties. Le filetage sculpte les filetages externes et le taraudage crée des filetages internes pour les vis. Choisir la mauvaise opération ne permettra tout simplement pas d’obtenir le résultat souhaité. 

Cependant, la force du tournage CNC réside dans sa capacité à combiner plusieurs opérations sur une seule pièce. Une pièce complexe peut nécessiter un tournage pour obtenir la forme cylindrique, puis un perçage de trous, puis un taraudage de ces trous pour créer des inserts filetés. La possibilité de combiner efficacement les opérations sur les tours CNC crée des pièces complexes dans une seule configuration. Connaître les capacités de chaque opération et la manière dont elles fonctionnent ensemble vous aidera à choisir une opération réussie.

Conclusion

Le tournage joue un rôle crucial dans Usinage CNC, permettant des coupes précises pour créer des composants complexes. Sa polyvalence s'étend au travail avec divers matériaux et à la production de formes diverses. Les différents types d’opérations de tournage disponibles le rendent encore plus utile dans plusieurs situations. Cependant, la longue liste de technologies rend difficile la sélection de l’option optimale pour votre projet. 

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