Techniques de tour CNC : trucs, astuces et informations

L'usinage CNC nécessite l'utilisation de divers équipements et processus CNC, dont les tours. Le tour CNC est conçu pour effectuer diverses opérations, telles que la découpe, le perçage et le tournage, et pour manipuler des matériaux tels que le métal, le bois et le plastique. 

La fonction principale d'un tour CNC est de produire des pièces cylindriques grâce à un processus appelé tournage CNC. Ce processus consiste à faire tourner la pièce autour d'un outil rotatif qui façonne le matériau dans la forme souhaitée. Par conséquent, les pièces tournées CNC sont connues pour leur haute précision, leur excellente finition de surface et leurs géométries complexes.

Cet article traitera de diverses techniques de tournage CNC, de conseils et d'astuces d'usinage au tour, d'outils d'usinage, etc.

Qu'est-ce qu'un tour CNC ?

Il s'agit d'un équipement de fabrication soustractive qui peut effectuer diverses opérations d'usinage, notamment la découpe, le tournage, le filetage, le taraudage, le perçage, l'alésage, etc. Le tour CNC comprend généralement des capacités d'usinage à 3, 4 et 5 axes, capables d'enlever du matériau dans plusieurs directions. Parallèlement, certaines machines comprennent également une sous-broche pour les tâches complexes.

Tour CNC enlevant le matériau

L'intégration de la technologie de commande numérique par ordinateur (CNC) sur les machines automatise complètement le mouvement des outils de coupe et le processus d'enlèvement de matière. Par conséquent, les opérations de tournage atteignent une précision aussi faible que 

Les codes CNC G et M automatisent tous les mouvements de l'outil et d'autres fonctions auxiliaires comme les applications de liquide de refroidissement. Ici, Logiciel CAD / CAM crée les modèles 3D et les convertit en instructions lisibles par CNC, appelées codes G.

Composants d'un tour CNC

Un tour comprend plusieurs composants, chacun responsable de certaines fonctions spécifiques, et qui exécutent collectivement les opérations d'usinage du tour CNC. La machine comprend ces composants pour maintenir la pièce et la fraise, exécuter la rotation de la pièce et le mouvement de l'outil, et charger les programmes CNC. 

Voici les composants du tour ;

• Banc de tour : Il s'agit d'une structure de base robuste, généralement fabriquée en fonte, qui soutient les composants de la machine et permet au chariot de se déplacer le long de celle-ci.
• La broche principale : Il s'agit du centre de la machine qui fait tourner la pièce à un régime fixe, facilitant l'enlèvement de matière lors de l'alimentation de l'outil.
• Mandrin et pince : Ils ont tous deux essentiellement la même fonction. Le mandrin est fixé à la broche et maintient les barres de travail de plus grand diamètre. D'autre part, la pince maintient les pièces de petit diamètre.
• Tourelle d'outils : La tourelle contient plusieurs outils, ce qui permet d'effectuer un usinage séquentiel de lamelles CNC pour obtenir la forme finale en une seule configuration.
• Chariot porte-outils : Il s'agit d'un ensemble mobile qui maintient le déplacement de l'outil de coupe sur les axes en fonction des capacités de la machine. En gros, le chariot porte-outils guide les outils pour des enlèvements de matière précis. 
• Poupée: Il s'agit du boîtier de la broche qui comprend le mécanisme d'engrenage et de servomoteur nécessaire pour contrôler la broche (couple, vitesse, etc.). 
• Contre-pointe : Le tournage longitudinal et d'autres opérations de tournage CNC similaires nécessitent un support pour la pièce afin d'éviter toute déformation.
• Contrôleur CNC: Un panneau d'interface utilisé pour saisir le code G et gérer les variables d'usinage, la profondeur de coupe, la vitesse, etc.

Quelle est la fonction principale d'un tour CNC ?

À la base, un tour CNC est conçu pour faire tourner une pièce sur son axe tandis que divers outils, fonctionnant sous des directives contrôlées par ordinateur, sculptent et façonnent le matériau. Cette fonction principale contraste avec les fraiseuses, où le matériau reste stationnaire et les outils tournent. Dans les tours, la rotation de la pièce combinée au mouvement linéaire des outils facilite les opérations telles que la coupe, le ponçage, le perçage et le tournage.

Comment ça marche ? Processus d'usinage sur tour CNC

Le processus d'usinage au tour Il s'agit d'une méthode complexe et extrêmement précise de création de pièces. Elle consiste à tourner le matériau pendant qu'il est coupé par un outil rotatif contrôlé par des instructions informatiques. Le processus est très efficace et peut produire des formes complexes en toute simplicité. Voici un guide étape par étape pour vous aider à comprendre son fonctionnement :

1. Conception CAO/Modélisation 3D 

Chaque projet de tour CNC commence par une visualisation du produit final. Cette étape conceptuelle est cruciale car elle pose les bases des étapes suivantes. Les ingénieurs ou les concepteurs de produits traduisent les idées en une conception technique détaillée à l'aide de logiciels de CAO tels qu'AutoCAD et SolidWorks. La conception intègre chaque détail, courbe, profondeur et dimension du produit final souhaité.

2. Traduction de dessins en langage machine

Cette étape est connue sous le nom de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Elle consiste à traduire la conception en un fichier G-code, un langage spécialisé que les machines CNC comprennent. Le G-code sert de guide au tour CNC pour savoir comment manœuvrer, où couper et à quelle profondeur pénétrer.

3. Test et vérification

Avant de lancer le processus d'usinage à grande échelle, il est courant d'exécuter des simulations. Cette étape est essentielle pour identifier et corriger les éventuelles erreurs ou inefficacités du code G. Les simulations imitent le processus de tournage réel dans un environnement virtuel. Les ingénieurs ont ainsi une idée claire de la manière dont la machine interprétera les instructions.

4. Étape d'usinage 

Ensuite, le tour CNC suit les instructions du code G pour effectuer les opérations de tournage. Au fur et à mesure que la pièce tourne, l'outil de coupe se déplace le long du chemin souhaité, enlevant de la matière et façonnant la pièce.

5. Post-traitement et finition de surface

Les pièces usinées au tour comportent souvent des bavures, des marques d'outils et d'autres irrégularités de surface mineures. Ainsi, si leur application nécessite des propriétés de surface et un aspect spécifiques, un traitement supplémentaire peut être effectué. Par exemple, l'ébavurage, le polissage, le revêtement par poudre, le placage, etc. 

De plus, vous pouvez lire un Manuel d'instructions du tour CNC ici pour connaître les détails sur le fonctionnement et comment vous pouvez effectuer diverses opérations pour façonner nos pièces et produits,

Quels sont les avantages de l’automatisation dans l’usinage au tour CNC ?

Le chariot porte-outils commence à se déplacer de manière linéaire et verticale en suivant les instructions du code G CNC, ce qui garantit tout d'abord un niveau de précision élevé en raison de l'absence d'intervention humaine dans le mouvement. 

Les avantages de l'automatisation des tours CNC incluent :

• Rétroaction en temps réel : Les tours CNC modernes surveillent en permanence leurs actions et les comparent aux commandes saisies. Cette surveillance vigilante signifie que tout écart mineur est rapidement repéré et corrigé, garantissant ainsi un produit final impeccable.
• Réplication cohérente : La précision des tours CNC signifie qu’ils peuvent reproduire le même design encore et encore sans presque aucune variation. Cette répétabilité est inestimable pour la production à grande échelle, garantissant la cohérence sur plusieurs lots.
• La sécurité d'abord: La majeure partie du processus étant automatisée, l’interaction humaine est limitée, ce qui réduit considérablement les risques potentiels pour la sécurité associés aux opérations manuelles.
• Efficace et économique : Les tours CNC automatisés fonctionnent selon des instructions strictes, garantissant un gaspillage minimal. Leur conception efficace garantit des opérations rapides, ce qui se traduit par des temps de production plus rapides.

Quelles sont les opérations d'usinage du tour CNC ?

Un tour CNC effectue diverses opérations à l'aide d'outils séquentiels fixés à la pince. Voici les techniques ou opérations d'usinage courantes sur un tour CNC.

1. Faire face

Tour CNC face

Le dressage est l’une des opérations fondamentales du tour CNC. Il est principalement utilisé pour produire une surface plane à l’extrémité d’une pièce. L’objectif principal du surfaçage est de garantir que la pièce est coupée à la longueur souhaitée. À l'aide d'un outil de dressage, la matière est retirée de l'extrémité de la pièce, obtenant ainsi une finition lisse et une longueur précise.

2. Tournage

Le tournage est l’opération de tour par excellence. Il s’agit de faire tourner la pièce tandis que l’outil de coupe se déplace parallèlement à l’axe de rotation. Cette technique est utilisée pour réduire le diamètre d'une pièce à la mesure souhaitée.

Tour CNC tournant

En fonction du sens de déplacement de l'outil de coupe, types de tournage Le tournage peut être classé en tournage droit et tournage conique. L'outil se déplace d'une extrémité de la pièce à l'autre, garantissant un diamètre constant tout au long du tournage droit. D'autre part, l'outil se déplace à un angle par rapport à l'axe de la pièce pendant tournage conique.

3. Forage

Perçage sur tour CNC

Bien que traditionnellement associé aux perceuses à colonne, forage sur un tour CNC offre une plus grande précision. La pièce tourne pendant que le foret fixe y perce des trous. Cette technique permet de créer des trous précis et placés avec précision, essentiels pour de nombreuses applications d'ingénierie.

4. ennuyeux

Alésage de tour CNC

Un successeur du forage, ennuyeux est utilisé pour agrandir un trou déjà existant. Cette technique garantit une plus grande précision en termes de diamètre et d’état de surface. Un outil de coupe à pointe unique est utilisé et l'opération ajuste la taille du trou, garantissant le plus haut niveau de précision.

5. Rainurage

Rainurage sur tour CNC

Le rainurage, comme son nom l'indique, consiste à découper des rainures dans une pièce. Ces rainures peuvent être découpées soit radialement, pour produire des sièges de joint torique, soit axialement, pour créer des évidements. La précision du tournage CNC garantit que ces rainures sont cohérentes et répondent aux exigences de conception spécifiques.

6. Filetage

Filetage sur tour CNC

Cette technique de tournage permet de créer des rainures hélicoïdales (filetages) sur une pièce. Cette technique est essentielle pour la production de vis, de boulons et d'autres éléments de fixation. Les tours CNC peuvent produire des filetages internes et externes avec une précision irréprochable.

Souvent appelé « tronçonnage », le tronçonnage consiste à couper un morceau d’une pièce à usiner. Un outil de coupe étroit se déplace perpendiculairement à la rotation de la pièce, coupant une section. Cette technique garantit que la section coupée a une surface lisse, minimisant ainsi le besoin de finition supplémentaire.

7. Moletage

Pièce de moletage CNC

Les techniques de moletage CNC sont utilisées pour créer un motif de petites saillies en forme de losange sur la surface de la pièce. Le but est d'améliorer l'adhérence et l'apparence. Il convient aux poignées et aux boutons.

8. Tournage conique 

Le procédé de tournage conique consiste à ajuster l'angle d'avance du tour ou à utiliser un accessoire conique pour déplacer l'outil de coupe à un angle, créant ainsi un profil conique. Ce procédé est utilisé pour produire des composants tels que des cônes, des pièces décoratives et certains types d'arbres.

9. Alésage 

L'alésage fait référence à affinage des trous percés pour une finition supérieure et des tolérances serrées. Un alésoir dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du trou tourne à basse vitesse pour parfaire les dimensions du trou et le terminer par un enlèvement de matière mineur.

Quels matériaux conviennent à l'usinage au tour CNC ?

Les tours CNC peuvent travailler avec différents types de matériaux, métal, plastique, bois, etc. L'utilisation d'une géométrie de matériau d'outil appropriée peut tourner des matériaux durs comme l'acier à outils et les alliages de titane.

Certains matériaux couramment utilisés dans le tournage CNC comprennent :

Les métaux

Le tour à métaux CNC est parfaitement adapté à l'usinage de divers métaux et alliages, notamment l'aluminium, l'acier, l'acier inoxydable, le laiton, le cuivre et le titane. Chaque métal possède des propriétés et des caractéristiques d'usinabilité uniques, qui affectent des facteurs tels que la vitesse de coupe, la vitesse d'avance et le choix de l'outil.

Les matières plastiques

De nombreux matériaux plastiques peuvent également être usinés à l'aide d'un tour CNC, notamment l'ABS, le nylon, le PEEK, le polycarbonate et l'acrylique. Les plastiques nécessitent généralement des vitesses de coupe plus lentes et un outillage spécialisé pour éviter la fusion ou la déformation pendant le processus de tournage.

Le bois

Bien qu'il ne soit pas aussi courant que le métal ou le plastique, le bois peut également être tourné sur un tour CNC. Ce processus est souvent utilisé pour créer des composants personnalisés, tels que des pieds de meubles ou des pièces décoratives.

Composites

Les matériaux composites, tels que la fibre de carbone et la fibre de verre, peuvent également être usinés par tournage CNC. Ces matériaux nécessitent souvent des outils et des techniques spécialisés pour éviter le délaminage ou d'autres dommages pendant le processus d'usinage.

Comment choisir le bon matériel ?

Il n'existe pas de réponse exacte concernant le matériau le plus adapté à l'usinage de la mousse. Cela dépend des spécifications de la conception CAO que vous souhaitez usiner. Voici quelques considérations sur la façon de choisir le bon matériau :

• Faites des recherches avant de choisir : Chaque matériau, qu'il s'agisse de l'aluminium, de l'acier ou d'un polymère, possède des propriétés distinctes telles que la dureté, l'usinabilité et la conductivité thermique. Une compréhension approfondie garantit que vous sélectionnez un matériau adapté à l’application souhaitée.
• Sensibilité à la température : De nombreux matériaux subissent des changements dimensionnels en raison des variations de température. Si la précision est essentielle, envisagez de préchauffer le matériau ou de le laisser se stabiliser dans l'environnement de l'atelier avant l'usinage.
• Considérations sur les matériaux en stock : Bien que les tours CNC soient puissants, il est souvent plus efficace de commencer avec un matériau de stock dont la taille et la forme sont plus proches du produit final. Cela réduit la quantité d’usinage nécessaire, économisant du temps et du matériel.

Formes et caractéristiques du tournage sur tour CNC

Les tours sont spécialisés dans les formes cylindriques et coniques et les caractéristiques de leurs surfaces. La barre de travail tourne à grande vitesse et le chariot porte-outils ou le porte-outils porte divers outils de formes et de caractéristiques diverses.

• Articles cylindriques : Le tour CNC peut produire des éléments cylindriques pleins et creux, tels que des arbres, des pistons, des rouleaux, des manchons, des entretoises, etc.
• Articles coniques : Le tour peut réaliser des formes coniques en ajustant l'angle et la trajectoire de l'outil pendant le processus d'usinage. Exemples : bouchons coniques, roulements coniques, embouts et capuchons coniques, outils à fraiser, etc. 
• Cônes : Les pièces coniques sont créées en ajustant progressivement la position de l'outil de coupe par rapport à l'axe de rotation.
• Sujets: Le filetage au tour peut réaliser des filetages internes et externes.
• Combinaisons/Caractéristiques complexes : En combinant diverses opérations de tournage, les tours CNC peuvent créer des profils et des géométries complexes qui seraient difficiles ou impossibles avec des techniques d'usinage manuelles

Importance de la programmation CNC dans les opérations de tournage

La principale raison de la haute précision des opérations de tournage CNC est le mouvement automatique des outils, qui est dicté par la programmation CNC. Vous pouvez donc comprendre à quel point les codes G et M précis sont essentiels. Une erreur mineure de programmation peut entraîner un mauvais alignement et entraîner l'échec du processus d'usinage. 

Voici quelques conseils sur la façon dont vous pouvez optimiser votre programmation CNC pour l'usinage au tour ; 

1. Utiliser le logiciel CAO/FAO

Les logiciels modernes de conception et de fabrication assistées par ordinateur permettent non seulement une conception détaillée, mais génèrent également un code machine optimisé. Cela garantit des parcours d'outils efficaces, réduit le temps d'usinage et minimise les erreurs humaines.

2. Simuler avant d'exécuter

Avant d'envoyer le programme au tour, exécutez une simulation. Cet aperçu visuel peut aider à identifier les collisions potentielles, les parcours d'outils inefficaces ou les zones nécessitant un affinement. Mieux vaut détecter les erreurs dans une simulation que sur la machine réelle !

3. Programmation modulaire

Si vous produisez plusieurs composants ou variantes d'une pièce, envisagez d'écrire des programmes modulaires. Ceux-ci vous permettent de réutiliser des sections de code pour des opérations courantes, rationalisant ainsi le processus de programmation et garantissant la cohérence.

Étude de cas : vilebrequins avec tournage CNC

Les vilebrequins sont des composants essentiels des moteurs à combustion interne, responsables de la conversion du mouvement linéaire du piston en mouvement rotatif. Ces composants nécessitent un usinage précis pour garantir un fonctionnement fluide, des performances élevées et une durabilité à long terme. Le tournage CNC est une méthode populaire pour produire des vilebrequins en raison de sa capacité à créer des formes et des géométries complexes avec une grande précision.

Le processus de tournage CNC commence avec une pièce en métal solide, qui est fixée au mandrin ou à la pince du tour à métaux CNC. Le tour CNC suit ensuite les instructions du code G programmé, effectuant diverses opérations de tournage pour façonner les tourillons principaux et de bielle, les âmes et les contrepoids du vilebrequin.

Une fois le processus de tournage terminé, le vilebrequin peut subir des processus d'usinage supplémentaires, tels que le meulage ou le polissage, pour obtenir la finition de surface et la précision dimensionnelle souhaitées. L'efficacité, la précision et la polyvalence du tournage CNC en font une méthode idéale pour produire des vilebrequins de haute qualité destinés aux applications automobiles, marines et industrielles.

résumer

Les opérations de tournage CNC améliorent considérablement les capacités de fabrication et produisent des pièces complexes de haute qualité avec une précision et une efficacité exceptionnelles. Vous pouvez prendre des décisions éclairées et optimiser vos projets de tournage CNC en comprenant le processus de tournage CNC, les types d'opérations de tournage, les matériaux appropriés et les différentes formes qui peuvent être créées.

Si vous recherchez un partenaire fiable et expérimenté pour vos besoins de tournage CNC, Prolean vous propose services de tournage avec plus de 100 options de matériaux. Notre équipe d'experts est prête à vous aider à atteindre vos objectifs de fabrication et à fournir des pièces tournées CNC de haute qualité et de précision.

FAQ

Qu'est-ce que l'usinage sur tour CNC ?

L'usinage sur tour CNC est un processus dans lequel un ordinateur contrôle un tour pour effectuer diverses opérations, garantissant précision et cohérence.

En quoi un tour CNC diffère-t-il d'un tour traditionnel ?

Alors que les deux machines effectuent des opérations similaires, un tour CNC est automatisé et piloté par des instructions informatisées, garantissant une précision et une répétabilité supérieures.

Quels matériaux peuvent être utilisés dans un tour CNC ?

Les tours CNC peuvent traiter une multitude de matériaux, depuis les métaux comme l'aluminium et l'acier jusqu'aux plastiques et à la céramique.

Pourquoi Prolean est-il un premier choix pour les services de tours CNC ?

Prolean offre un mélange unique de machines avancées, d'expertise qualifiée et d'engagement envers la qualité, ce qui en fait un choix incontournable pour les besoins des tours CNC.

Comment puis-je optimiser mes opérations de tour CNC ?

Une maintenance régulière, le choix des bons outils, la compréhension des propriétés des matériaux et une programmation efficace sont essentiels.

Les tours CNC peuvent-ils gérer des conceptions complexes ?

Oui, grâce à des logiciels et des outils avancés, les tours CNC peuvent créer des conceptions complexes et complexes avec précision.

Quelle est la différence entre un tour CNC et un centre de tournage CNC ?

Alors que les deux machines effectuent des opérations de tournage CNC, un centre de tournage CNC comprend généralement des fonctionnalités et des capacités supplémentaires, telles que l'outillage en direct, plusieurs broches ou des opérations secondaires telles que le fraisage ou le perçage.

Quels types de matériaux peuvent être utilisés en tournage CNC ?

Le tournage CNC peut s'adapter à une large gamme de matériaux, y compris les métaux, les plastiques, les composites et même le bois.