Usinage de tournage

Qu’est-ce que le tournage CNC ?

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Le tournage CNC, également connu sous le nom de tournage à commande numérique par ordinateur, est un processus d'usinage moderne utilisé pour créer des composants cylindriques en enlevant de la matière d'une pièce. Cela implique l'utilisation de machines contrôlées par ordinateur, généralement des tours, pour façonner avec précision la pièce selon des instructions programmées. Les outils de coupe sont guidés par le système de contrôle informatique pour atteindre des niveaux élevés de précision et d’efficacité. Le tournage CNC est largement utilisé dans la fabrication pour sa capacité à produire des pièces personnalisées avec des tolérances et une répétabilité serrées, ce qui le rend adapté à une variété de matériaux et de volumes de production.

Comment fonctionne le tournage CNC ?

1. Confirmez la géométrie et la taille de la pièce

Avant de commencer le processus de tournage, il est essentiel de vérifier la géométrie et les dimensions de la pièce conformément aux dessins CAO fournis. Cela implique de confirmer des détails tels que le diamètre, la longueur, les exigences en matière d'état de surface, les tolérances d'usinage et d'autres paramètres pertinents de la pièce.

2. Choisissez le bon outil de tournage

Au cours du processus de tournage CNC, les fabricants doivent choisir avec soin un outil adapté au matériau et à la géométrie de la pièce, en tenant compte de facteurs tels que les arêtes de coupe, les angles et la dureté. Simultanément, ils doivent établir les paramètres du processus, notamment la vitesse de rotation, l'avance, la profondeur de coupe et d'autres paramètres pertinents.

3. Ajustez l’arbre de mouvement du tour

Avant de commencer le processus de tournage, il est essentiel de calibrer les différents axes de mouvement du tour, y compris l'arbre d'alimentation longitudinal, l'arbre d'alimentation transversal et l'arbre principal. Ce réglage est crucial pour garantir que l'outil de tournage peut couper avec précision la pièce dans la position et la direction prévues.

4. Paramétrage du processus de coupe

En fonction du matériau de la pièce à usiner et des besoins d'usinage spécifiques, nous prédéfinissons la vitesse du tour, l'avance, la profondeur de coupe et d'autres paramètres pour obtenir le résultat d'usinage souhaité. Cette approche proactive garantit que le processus d’usinage s’aligne sur les exigences prévues et aboutit à la qualité et à la précision attendues.

5. Processus de tournage

Lors du processus de tournage, il est essentiel de manœuvrer l'outil de tournage le long des axes axiaux et transversaux de la pièce pour effectuer des opérations de coupe ou de meulage. Il est important de maintenir un espace de contact minimal entre l'outil de tournage et la surface de la pièce pour garantir une coupe précise et efficace.

6. Contrôle

Une fois le processus de tournage terminé, Keming Machine Shop effectue une inspection approfondie de la pièce pour vérifier la conformité aux paramètres spécifiés, notamment les dimensions, la forme et la finition de surface. Cette inspection vise également à identifier les défauts, déformations ou autres problèmes ayant pu survenir lors du processus d'usinage.

Prenons comme exemple le tournage CNC d’une pièce d’arbre. Il est crucial d’analyser les caractéristiques structurelles, les spécifications de taille et les défis potentiels d’usinage de la pièce. Compte tenu des exigences strictes en matière de rugosité de surface, nous optons pour des outils en acier rapide pour faciliter la coupe à grande vitesse. En pratique, nous commençons par sécuriser la pièce sur le tour CNC, puis configurons la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe appropriées. Ensuite, le système CNC est lancé pour mettre l'outil de tournage en mouvement le long de la trajectoire prédéterminée. Tout au long du processus d'usinage, des ajustements continus des paramètres de coupe sont effectués pour maintenir un équilibre entre qualité de coupe et efficacité. Enfin, une analyse complète des résultats d’usinage nous permet de déterminer si la précision dimensionnelle et la rugosité de surface de la pièce correspondent aux spécifications de conception.

Types d'opérations de tournage CNC

Virage en ligne droite

Le tournage linéaire est un processus d'usinage qui utilise des outils de coupe pour réduire uniformément le diamètre de la pièce. Cette technologie est spécifiquement conçue pour atteindre une épaisseur prédéterminée du matériau. En éliminant rapidement une partie de la matière, il évite efficacement les altérations du diamètre du produit. Ce processus est parfois appelé usinage grossier et nécessite un usinage ultérieur pour atteindre la précision dimensionnelle.

Moletage

Cette opération consiste à créer des motifs irréguliers, inclinés ou croisés sur la surface de la pièce par usinage. Le motif résultant améliore généralement l'adhérence en augmentant la friction. Il est particulièrement adapté à la fabrication de boulons et d'écrous destinés aux trous filetés. Il est important de souligner que cette opération peut nécessiter l’utilisation d’un outil de moletage spécialement conçu.

Segmentation

La segmentation est une technique d'usinage qui consiste à utiliser un outil de coupe à un seul point pour créer une rainure profonde dans le matériau, supprimant ainsi efficacement les sections internes. Comme son nom l'indique, ce processus aboutit à la production de pièces séparées ou à la découpe de sections du matériau d'origine.

Tournage conique

Le tournage conique est le processus consistant à diminuer progressivement le diamètre du matériau d’une extrémité à l’autre. Ceci est obtenu grâce au mouvement angulaire entre le matériau et l'outil de coupe, conduisant à une transition et une réduction progressive du diamètre de la pièce. Semblable à d’autres opérations de tournage, le résultat final du tournage conique est un produit cylindrique.

Enfilage

Le filetage, en tant que processus de tournage CNC, implique que l'outil de coupe se déplace le long du matériau pour créer des filetages sur la surface externe de la pièce. Ces filetages sont constitués de rainures en spirale avec des longueurs et un espacement spécifiques.

Rainurage

Cette opération de tournage implique la création d’une coupe étroite, ou rainure, dans la pièce. Cela implique l’utilisation d’une tête d’outil tranchante pour découper une rainure de la même largeur que l’outil de coupe. En utilisant une gamme d'outils de coupe, des rainures plus larges peuvent également être usinées.

Matériaux de tournage CNC courants

Métal:

Les matériaux métalliques, tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre, le titane et le nickel, sont couramment utilisés dans les processus de tournage CNC en raison de leur haute résistance, de leur dureté et de leur excellente conductivité électrique. Ces matériaux trouvent de nombreuses applications dans l’aérospatiale, la construction automobile, la production de machines et d’autres industries. Lors de l’usinage de matériaux métalliques, il est essentiel de choisir des outils de coupe et des paramètres d’usinage appropriés en fonction de la dureté et de la résistance du matériau.

Plastique:

Le plastique est un autre matériau répandu pour le tournage CNC, largement utilisé dans les articles du quotidien, les produits électroniques, les équipements de communication, etc. Les matériaux plastiques présentent généralement une excellente résistance à l’usure, à la corrosion et une faible densité. Différents types de plastiques varient en termes de résistance et de rigidité. Lors de l'usinage de matières plastiques à l'aide de tours CNC, une attention particulière doit être portée à la vitesse de coupe, à l'avance et à l'utilisation de liquides de refroidissement.

Matériaux composites:

Les matériaux composites utilisés dans le tournage CNC, tels que la fibre de carbone et la fibre de verre, sont connus pour leur légèreté, leur haute résistance et leur rigidité. Ils sont largement employés dans les secteurs de l’aérospatiale, de la construction navale, des équipements sportifs et autres. L'usinage des matériaux composites nécessite une attention particulière dans la sélection des outils de traitement et le contrôle des paramètres de traitement pour éviter les fissures et les dommages à ces matériaux.

Avantages du tournage CNC

Précision:

Le tournage CNC offre l’avantage significatif d’une haute précision. Contrairement au tournage mécanique traditionnel, qui repose sur un contrôle manuel et est sensible aux facteurs humains, le tournage CNC utilise le mouvement de l'outil contrôlé par ordinateur pour obtenir un usinage précis et garantir l'exactitude de la taille des pièces.

Efficacité:

Un autre avantage clé du tournage CNC est sa grande efficacité. Le tournage mécanique traditionnel nécessite un réglage manuel de la position et de la vitesse de l'outil, ce qui entraîne une efficacité de traitement moindre. Le tournage CNC, quant à lui, exploite des programmes de traitement pré-écrits pour permettre un fonctionnement automatique, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de l'usinage. De plus, le tournage CNC peut effectuer plusieurs processus simultanément, améliorant encore davantage l'efficacité globale.

Automatisation:

Le tournage CNC se caractérise par un haut degré d'automatisation. Grâce au système de contrôle informatique, les tours CNC peuvent réaliser des changements d'outils, des mesures, des corrections et d'autres fonctions automatiques. Cela réduit non seulement l'intensité du travail de l'opérateur, mais améliore également la stabilité et la fiabilité de l'usinage.

Flexibilité et diversité :

Le tournage CNC offre également flexibilité et diversité. En modifiant le programme de traitement, différentes pièces peuvent être usinées pour répondre à diverses exigences du produit. De plus, le tournage CNC peut gérer l'usinage de formes complexes, telles que des courbes et des surfaces, répondant aux besoins de diverses pièces.

Limites du tournage CNC

Lors de l’évaluation du tournage CNC en tant que processus d’usinage, il est important de considérer ses limites avant de prendre une décision. Le tournage CNC est principalement adapté à l'usinage de pièces symétriques le long de l'axe de rotation. Cependant, pour les pièces aux formes asymétriques, des méthodes d’usinage alternatives doivent être utilisées. De plus, le tournage CNC n'est pas adapté aux pièces aux sections inégales et dans de tels cas, d'autres techniques d'usinage telles que le fraisage CNC sont plus appropriées.

Types de tours CNC

Le tournage CNC utilise principalement des tours, mais il existe de nombreux types de machines, chacune adaptée à des opérations de tournage spécifiques. Il existe quatre principaux types de tours CNC couramment utilisés dans les projets d'usinage :

Tour CNC horizontal

Ces tours couvrent toutes les fonctionnalités standard d'un tour typique et sont utilisés dans une grande variété d'applications industrielles. Ils sont particulièrement adaptés aux opérations de tournage et d’alésage.

Tour CNC vertical

Semblable aux tours horizontaux, la principale différence réside dans la manière dont ils maintiennent la pièce. Dans ce cas, le matériau est placé verticalement en partant du bas, puis tourné et découpé. Ces machines sont donc idéales pour les opérations avec un espace limité.

Centre de tournage horizontal

Un centre de tournage horizontal est un équipement fermé doté de capacités de perçage et de fraisage. Comme son nom l'indique, les centres de tournage montent l'outil dans une orientation horizontale et le font tourner progressivement pour couper la pièce, en utilisant la gravité pour faciliter l'enlèvement de matière.

Centre de tournage vertical

Le centre de tournage vertical combine les caractéristiques d'un centre de tournage horizontal et d'une fraiseuse CNC. La conception maintient le mandrin rotatif près du sol pour faciliter la manipulation de grandes pièces.

Exemples de pièces de tournage CNC

Pièces d'arbre :

Les arbres sont des composants allongés en forme de tige, souvent utilisés dans les systèmes mécaniques pour la transmission de puissance et le support de charge. Il est crucial d'obtenir une précision et une qualité de surface élevée lors du tournage d'arbres, ce qui nécessite souvent un tournage de précision et un tournage du diamètre extérieur sur un tour. Les pièces d'arbre sont largement utilisées dans diverses industries telles que les machines-outils, les vélos, les automobiles, les navires, l'aérospatiale, etc.

Pièces cylindriques :

Les pièces cylindriques constituent une catégorie courante dans le tournage CNC et comprennent des composants tels que des hélices, des vérins hydrauliques, des roulements, des brides, des cames et des manivelles. L'usinage de pièces cylindriques nécessite une expertise dans la sélection et le réglage des outils de tour pour garantir la précision et la qualité de surface.

Pièces de disque et de manchon :

Un autre type courant produit par tournage CNC comprend des pièces de disque et de manchon telles que des engrenages, des bielles, des paliers lisses et des corps de pompe. Lors de l'usinage de ces pièces, il faut prêter attention aux détails de la sélection des outils et de la séquence d'usinage.

autres parties:

En plus des types mentionnés ci-dessus, le tournage CNC est également utilisé pour usiner une variété de pièces de transmission, de composants structurels et de connecteurs, notamment des écrous, des boulons, des broches et des brides. Les exigences de traitement de ces pièces varient et les méthodes et outils de traitement appropriés doivent être sélectionnés sur la base de dessins spécifiques.

En résumé, le tournage CNC est une méthode d’usinage largement utilisée, capable de produire une variété de pièces. Ces pièces sont largement utilisées dans la fabrication de machines, l’automobile, l’aérospatiale, les machines d’ingénierie, la construction navale et d’autres industries.

Méthodes de fabrication alternatives

Fraisage CNC :

Semblable au tournage CNC, le fraisage CNC est un processus de fabrication soustractif dans lequel un outil rotatif enlève de la matière d'une pièce fixe. Cependant, le fraisage CNC offre une plus grande polyvalence et peut créer des formes complexes. Le processus est idéal pour produire des prototypes, des moules et des pièces aux conceptions complexes. Contrairement au tournage CNC, le fraisage CNC peut gérer une plus large gamme de formes et de conceptions, ce qui en fait une méthode de fabrication alternative idéale pour les formes complexes ou les exigences d'usinage multi-axes.

Moulage de précision :

Le moulage de précision est une méthode de fabrication en plusieurs étapes utilisée pour créer des pièces métalliques. Il s'agit de créer un motif en cire de la pièce souhaitée, de la recouvrir d'une coque en céramique, puis de faire fondre la cire pour laisser une coque creuse. Le métal fondu est ensuite versé dans la coque et refroidit pour former une pièce métallique solide. Contrairement au tournage CNC (un processus d'usinage soustractif), le moulage à modèle perdu est une forme de fabrication additive. Il est particulièrement avantageux pour produire de petites pièces de précision avec des états de surface fins et des géométries complexes qui peuvent être difficiles à réaliser avec le tournage CNC.

forge :

Le forgeage est un processus de fabrication qui façonne le métal en appliquant des forces de compression localisées, contrairement au tournage CNC, qui enlève de la matière pour obtenir la forme souhaitée. L’application de pression et de chaleur lors du forgeage crée des pièces solides et durables car elle aligne la structure des grains du métal, améliorant ainsi ses propriétés mécaniques. La méthode est idéale pour la production en série de pièces telles que des composants automobiles, des composants aérospatiaux et des outils industriels. Aucun matériau n'est retiré lors du processus de forgeage, contrairement au tournage CNC, ce qui améliore les propriétés de résistance.