Tournage CNC est le meilleur procédé d'usinage pour créer des pièces cylindriques (symétriques axialement) et façonner différentes caractéristiques sur leur surface. types de tournage CNC Les opérations sont utilisées pour retirer la matière de la pièce en rotation et obtenir la forme conçue.
Le tournage droit, le tournage étagé, le dressage, le rainurage, le filetage, le moletage et d'autres opérations sont effectués sur une tour CNC en fonction des caractéristiques et des fonctionnalités du modèle/conception 3D.
Comprendre les procédés et les types de tournage est essentiel pour choisir le tour le plus adapté à votre projet. Voyons donc les différents types, l'outillage, les applications et le tour à choisir.
Qu'est-ce que le tournage et comment fonctionne-t-il ?
Le tournage est l'un des procédés d'usinage fondamentaux utilisés dans la fabrication de pièces à symétrie axiale. Il consiste à enlever de la matière d'une pièce en rotation à l'aide d'un outil se déplaçant parallèlement ou perpendiculairement à l'axe de rotation de la pièce.
On utilise pour cela un tour conventionnel ou un tour CNC. Les tours conventionnels nécessitent une avance manuelle, tandis que les machines CNC la contrôlent via des programmes informatiques et atteignent des tolérances plus strictes.
Le tournage produit des surfaces internes et externes, des contours, des trous et d'autres éléments géométriques avec précision et des finitions lisses.
Fonctionnement du tournage CNC
fonctionnement du tournage CNC
- Conception et préparation : Créez une conception détaillée (2D ou 3D), puis exportez-la vers un logiciel de FAO. L'optimisation des trajectoires d'outils pour plusieurs opérations et la vérification des codes G sont essentielles.
- Configuration de la machine: Insérez la pièce dans le mandrin de la machine et l'outil dans le porte-outil. Vous pouvez ajuster la contre-pointe si la barre de travail est longue et nécessite un support. Vérifiez ensuite l'avance, le régime, la profondeur de coupe et les autres paramètres.
- Découpe/Enlèvement de matière : Démarrez la machine et effectuez un tournage CNC intensif si des matériaux volumineux doivent être enlevés pour l'ébauche. Surveillez ensuite le processus en continu.
- Se séparer : Une fois la forme souhaitée créée, découpez le composant fini, ébavurez-le et nettoyez-le. Vous pouvez ensuite utiliser un pied à coulisse, un micromètre ou une MMT pour l'inspection.
Si vous souhaitez en savoir plus à ce sujet, lisez l’article «Tour CNC vs tournage», qui fournit un aperçu comparatif.
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10 types d'opérations de tournage
Il existe plusieurs types d'opérations de tournage réalisables sur un tour avec un outillage et des réglages adaptés. Chacune d'elles a une utilisation spécifique et permet de créer des formes et des caractéristiques distinctes.
Parmi les types d'usinage les plus courants, on trouve le tournage rectiligne, le tournage étagé, le tournage conique, le moletage, le perçage, le surfaçage, le rainurage, l'alésage et le tronçonnage. La section suivante les détaille.
1. Virage droit 
Tournage droit
L'outil se déplace longitudinalement sur toute la longueur de la pièce. Réduisez le diamètre de manière constante pour obtenir une pièce parfaitement cylindrique au diamètre souhaité. L'outil de coupe et l'axe de rotation de la pièce sont parallèles. Pour des résultats précis, l'avance, la profondeur de coupe, la vitesse de broche et d'autres paramètres doivent être pris en compte.
Tiges, arbres, axes et autres composants mécaniques similaires. Il s'agit d'une étape de préparation de surface pour les opérations de tournage ultérieures. Des opérations secondaires peuvent être réalisées sur des pièces tournées droites pour réaliser des éléments tels que des trous, des filetages, des chanfreins, etc.
2. Tournage par étapes
Tournage pas à pas
Le tournage par paliers consiste en un déplacement net du diamètre sur toute la longueur. Au lieu d'une augmentation ou d'une diminution progressive, la transition de diamètre entre deux sections se fait à angle droit. L'outil de coupe enlève la matière pas à pas, selon la longueur et le diamètre du palier souhaités. De plus, un arbre tourné par paliers comporte plusieurs sections de diamètres différents.
Les arbres étagés sont idéaux pour l'assemblage de plusieurs pièces et la prévention du glissement axial, comme un arbre entraîné par un motoréducteur dans un véhicule. Ils sont également utilisés dans les boîtes de vitesses, les roulements, les ensembles de transmission, les convoyeurs, les bras robotisés, etc.
Cependant, un inconvénient majeur de tournage CNC par étapes Il s'agit d'un gaspillage de matière. Un volume important de matière doit être retiré de l'arbre pour obtenir des diamètres variables.
3. Tournage conique 
Tournage conique
Tournage conique Procédé de création d'une forme conique (ou conique) par réduction progressive du diamètre sur la longueur. De la même manière, les alésages ou les trous sont également coniques à l'aide de plaquettes. L'augmentation ou la diminution du diamètre s'exprime en « conicité par unité de longueur » ou « angle de conicité ».
Conicité par unité de longueur = (diamètre d'extrémité le plus grand - diamètre d'extrémité le plus petit) / longueur
Angle de conicité (tan θ) = (D−d)/2L
Sur un tour combiné, la butée combinée permet de fixer l'outil de coupe à l'angle souhaité, ce qui est essentiel pour le tournage conique. À mesure que l'outil incliné avance dans la matière, le diamètre diminue progressivement à un rythme constant. Par conséquent, vous pouvez utiliser l'outil de forme, le réglage de la contre-pointe, la butée combinée et les méthodes combinées d'avance pour réaliser le tournage conique de la pièce.
Les caractéristiques coniques sont essentielles pour le jeu, l'ajustement, l'assemblage et les fonctionnalités personnalisées. Le tournage conique est essentiel à la fabrication de moteurs automobiles, de trains d'atterrissage d'avions, de broches de machines, d'engrenages, etc.
4. ennuyeux
Alésage CNC
L'alésage est réalisé sur un tour pour agrandir le trou existant dans l'arbre afin que la pièce correspondante s'y adapte parfaitement. Ce procédé utilise une plaquette monopointe qui tourne et agrandit le trou par un léger enlèvement de matière. Cette méthode de tournage est idéale pour affiner les trous et obtenir une précision optimale. De plus, l'alésage CNC permet de préparer une surface interne lisse pour le filetage au tour.
Certains exemples d'application de l'alésage comprennent les cylindres de moteurs d'automobiles, les boîtiers de roulements, les corps de soupapes, les pièces de machines lourdes et les systèmes hydrauliques.
5. Moletage 
Processus de moletage
Le moletage est le procédé permettant de créer une surface antidérapante pour une meilleure adhérence. Une surface rugueuse et uniforme est ainsi obtenue selon des motifs droits, diagonaux ou en losange. Pour ce faire, le tour utilise des molettes ou des molettes. Fixées au porte-outil, elles s'impriment sur la pièce en rotation et leurs dents roulent sur la surface, créant ainsi le motif.
Outre l'amélioration de l'adhérence, les motifs texturés sont bénéfiques pour l'esthétique, l'emmanchement, la résistance au glissement et le marquage des pièces tournées CNC. On peut observer des applications sur les manches d'outils, les boutons de voiture et certains objets esthétiques.
6. Faire face
Tournage du visage
Le surfaçage réduit la longueur et aplanit la surface d'extrémité de la pièce cylindrique. Il prépare ainsi la face d'extrémité pour les usinages ultérieurs, tels que le perçage et le rainurage. Pour cela, l'outil de coupe se déplace le long du rayon de travail, perpendiculairement à l'axe de rotation.
Ce type d'opération de tournage est utilisé pour produire des surfaces d'accouplement lisses de roulements, d'arbres et d'autres composants mécaniques nécessitant un assemblage de précision.
7. Rainurage
Processus de rainurage
Il s'agit de réaliser des coupes étroites à la surface ou à l'intérieur d'une pièce cylindrique. Un outil de coupe monopointe enlève de la matière et forme des coupes étroites de taille identique à la largeur de l'outil.
Les rainures ont des fonctions à la fois fonctionnelles et esthétiques. Elles servent aux canaux de joints toriques, aux dispositifs de retenue des bagues, aux encliquetages, aux canaux de lubrification et à la répartition des contraintes. En revanche, elles peuvent compromettre la résistance mécanique des composants.
8. Tournage de filetage 
Filetage au tour
Le filetage au tour utilise une mèche filetée qui alimente la matière et crée des rainures hélicoïdales à la surface de pièces cylindriques, au pas et à la longueur souhaités. Bien que ce procédé soit plus adapté aux filetages extérieurs, il est également possible d'utiliser des trous filetés.
En filetage au tour, la trajectoire de l'outil doit être optimisée avec soin pour contrôler le pas, la profondeur et les angles de flanc des filets. Par conséquent, les filetages plus profonds peuvent nécessiter plusieurs passes.
Ce type de tournage convient aux profils de filetage personnalisés et aux pièces de grands diamètres : par exemple, vis d'assemblage et fixations pour l'automobile, la construction et les machines lourdes.
9. Forage 
Perçage au tour
Le perçage au tour est principalement utilisé pour percer des trous dans des arbres nécessitant des opérations secondaires comme l'alésage et le filetage. Ce procédé nécessite soit un foret, soit un outil pointu de la taille de trou requise.
L'outil est placé sur la contre-pointe et la pièce sur le mandrin, sa face étant positionnée juste devant l'outil. Lors de la rotation de la pièce, l'outil se déplace sur toute sa longueur et forme un trou. Cette opération crée des trous pour le passage de la lubrification, le goujon, les goupilles, le filetage et le taraudage dans plusieurs composants industriels.
10. La séparation
Opération de séparation
Une fente étroite sépare une section d'une longue pièce. Cette opération est particulièrement utile lorsqu'un grand nombre de pièces identiques sont fabriquées à partir d'une longue barre cylindrique. L'outil crée toutes les caractéristiques d'une section et la découpe pour en faire la pièce finale. Il s'agit donc d'une étape finale du cycle, une fois la forme et la taille souhaitées obtenues.
Cette opération permet de réduire le temps de cycle et de rationaliser le processus de fabrication. L'opération de tronçonnage en fin de cycle d'usinage élimine la nécessité de multiples réglages.
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Comment choisir les bonnes opérations de tournage ?
Le choix des opérations de tournage les mieux adaptées à votre projet dépend de différents facteurs, notamment le type de matériau, les caractéristiques de conception, la précision requise et l'état de surface. Parfois, une seule opération suffit pour obtenir les pièces finales, mais la conception nécessite généralement plusieurs opérations de tournage.
Tenez compte des facteurs suivants lors du choix des opérations de tournage :
- Type d'ouvrage: Tenez compte de la dureté, de l'usinabilité et d'autres propriétés. Les métaux tendres peuvent perdre de leur résistance lors de certaines opérations de tournage, comme le rainurage.
- Caractéristiques de conception: Des arbres, des épaulements et des rainures simples peuvent être réalisés par tournage, surfaçage et filetage standard. En revanche, des contre-dépouilles complexes et des alésages profonds peuvent nécessiter des opérations spécialisées.
- Précision requise : Les opérations de tournage standard peuvent atteindre une tolérance de ± 0.1 mm, alors que seuls les opérations d'alésage et autres opérations de post-traitement peuvent réaliser des trajectoires plus précises.
- Finition de surface: Le tournage standard peut produire des pièces aussi lisses que Ra 0.8 µm, tandis que le surfaçage, l'alésage et le post-polissage sont nécessaires pour une finition d'une rugosité inférieure à 0.8 µm.
De plus, la comparaison des opérations de tournage dans le tableau ci-dessous peut vous aider à obtenir un aperçu comparatif.
| Opération | Interet | Fonctionnalités clés | Applications courantes |
| Tournage droit | Réduire le diamètre sur la longueur | Outil/axe de travail parallèle, forme des cylindres | Arbres, tiges, broches ; préparation pour les opérations secondaires |
| Tournage pas à pas | Créer des diamètres variables par étapes | Transitions à angle droit, sections multiples | Arbres de boîte de vitesses, pièces de transmission, bras robotisés |
| Tournage conique | Former des formes coniques | Le diamètre change progressivement à un rythme constant | Pièces de moteur, fusées, train d'atterrissage, engrenages |
| Forage | Agrandir les trous existants | Des inserts à pointe unique sont utilisés et améliorent également la précision | Cylindres de moteur, boîtiers de paliers, corps de soupapes |
| Moletage | Créer une surface de préhension texturée | Motifs droits, diagonaux ou en losange | Manches d'outils, boutons, pièces décoratives |
| Face à | Aplatir la face d'extrémité | L'outil se déplace radialement ; il réduit la longueur et affine la surface | Sièges de roulement, extrémités d'arbre, préparation pour le perçage |
| Gorges | Couper des canaux étroits | Crée des rainures internes/externes | Sièges de joints toriques, chemins de lubrification, ajustements par encliquetage |
| Tournage de fil | Produire des rainures hélicoïdales | Contrôle la hauteur, la profondeur et l'angle de flanc | Vis, boulons, attaches et grandes pièces filetées |
| Forage Horizontaux | Faire les trous initiaux | Foret monté dans la contre-pointe | Trous de lubrification, goupilles cylindriques, trous de pré-filetage |
| Séparation | Séparer la pièce finie de la barre | La fente étroite coupe la section | Production en série de pièces identiques |
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Conclusion
Le tournage est le procédé d'usinage idéal pour produire des pièces cylindriques complexes et précises. Les variations de l'opération de tournage permettent de créer des formes et des caractéristiques variées. De plus, une variété de matériaux peut être usinée CNC pour obtenir les pièces et produits souhaités, même des alliages durs comme l'acier à outils et le carbure de tungstène.
Des facteurs tels que la sélection des bons types d'opérations de tournage, le type de matériau, l'optimisation du parcours de l'outil, la sélection de l'outil et les paramètres d'usinage ont un impact sur la finition et la précision de la pièce finale. les pièces. Vous devez donc suivre attentivement ces considérations.
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