Pour la fabrication, le tournage conique est important pour produire des formes coniques précises. Ce procédé trouve des applications dans de nombreuses industries, même dans la fabrication de composants automobiles et de pièces aérospatiales. Dans cet article, nous aborderons les principales techniques, calculs et applications concrètes du tournage conique.
Qu'est-ce que le tournage conique ?
Le tournage conique permet d'obtenir une surface à angle régulier en modifiant progressivement le diamètre d'une pièce en rotation. Ce procédé est réalisé par un outil de coupe se déplaçant en ligne droite et enlevant de la matière pour former un cône. Chaque surface conique présente un angle de conicité spécifique, qui correspond à l'angle entre la surface de la pièce conique et son axe de rotation.
Méthodes de tournage conique
1. Méthode de l'outil de formage
La méthode de l'outil de forme utilise un outil de coupe dont la forme correspond à la moitié de l'angle de conicité. Cet outil est placé à angle droit par rapport à la pièce en rotation par l'opérateur. Lorsque la pièce tourne vers l'arrière ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, l'outil s'engage directement vers le bas, enlevant la matière sur toute la longueur de la pièce. Cela fonctionne bien pour les cônes courts, mais provoque des vibrations. Par conséquent, les vitesses de coupe sont généralement réduites afin d'obtenir le bon niveau de précision.
2. Méthode de réglage de la contre-pointe
Cette méthode de tournage conique consiste à déplacer la contre-pointe depuis la position centrale du tour. La première partie du processus consiste à monter la pièce entre les centres et à déplacer la contre-pointe latéralement par rapport à l'axe principal. Elle forme le cône en déplaçant son outil de coupe parallèlement au banc du tour.
Les machinistes calculent le décalage nécessaire en utilisant : Le décalage = (Longueur × Conicité par pied)/24.
Pour les pièces longues avec des angles faibles inférieurs à 8 degrés, cette méthode est la mieux adaptée.
3. Méthode du repos composé
La méthode du support composé consiste à faire pivoter le support composé à la moitié de l'angle de conicité requis. Pendant que la pièce tourne sur le mandrin, l'outil se déplace le long d'une trajectoire angulaire qu'il suit. Pour trouver l'angle de conicité, utilisez : tan θ = (Dd)/(2L).
Il est très efficace pour réaliser des cônes courts et raides (jusqu'à 45 degrés) des deux côtés du centre.
4. Méthode de fixation par tournage conique
L'installation est équipée d'une barre de guidage, qui peut pivoter jusqu'à 10° dans les deux sens, montée derrière le banc du tour. Cette barre est suivie d'un bloc de guidage relié au chariot transversal, pour un contrôle précis. Le volant à main du support composé est utilisé pour régler la profondeur de coupe par un opérateur.
La méthode offre des options d'alimentation électrique et convient aux cônes jusqu'à 300 mm de long. Elle fonctionne pour les cônes internes ou externes sans modifier la configuration principale et maintient les centres alignés.
5. Combinaison des méthodes d'alimentation
Dans cette approche avancée, un chemin de coupe angulaire est créé en utilisant simultanément les avances longitudinales et transversales. Les vitesses d'avance sont réglées via les engrenages du tablier pour contrôler leur mouvement par les opérateurs. Elle produit des cônes précis mais nécessite beaucoup de compétences. La technique fonctionne aussi bien sur les tours CNC que manuels ; et pour les formes coniques complexes, elle offre un contrôle précis.
Calculs de tournage conique
Déterminer l'angle de conicité
Pour trouver l'angle de conicité (α), utilisez cette formule : tan α = (Dd) / 2L. Dans ce cas, « D » est le grand diamètre, « d » est le petit diamètre et L est la longueur de conicité.
Cône par pied (TPF)
La diminution du diamètre sur une longueur d'un pied est indiquée par le TPF. Vous pouvez trouver le TPF en utilisant : TPF = (Dd)/L × 12. Une fois le TPF connu, il est possible de calculer le décalage de la contre-pointe avec O = (TPF × L)/24.
Calculs de tournage conique CNC
Lors de l'utilisation dans des opérations CNC, le rayon de cône à tout point x le long du cône suit la formule r = r0 – (xx TPF) où r0 est le rayon initial. Afin de calculer le temps d'usinage, la formule est donnée comme Temps = Longueur de coupe / ( (Avance par tour X RPM) ). Ces formules permettent un contrôle précis des trajectoires d'outils et maintiennent les tolérances à ±0.01 mm.
Avantages du tournage conique
- Les joints coniques présentent un effet de coin qui produit des connexions autobloquantes. Cela permet de répartir les charges de manière uniforme sur les points de contact, pour une stabilité mécanique maximale.
- Les pièces coniques réduisent le poids de la pièce en éliminant du matériau dans certaines zones tout en préservant l'intégrité structurelle. Et cela est particulièrement utile dans les secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale.
- Les équipements de tournage conique modernes sont dotés de dispositifs de sécurité pour vous protéger, tels que des commandes automatisées, des systèmes d'alimentation très précis et des écrans de protection. Ces dispositifs protègent le personnel opérateur des débris métalliques et des pièces en rotation.
- L'alésage intérieur sur le tour peut être réalisé avec précision par tournage conique. Cela simplifie l'élargissement du trou et permet de contrôler la réduction du diamètre.
- Les parties coniques réduisent la largeur de recirculation dans la zone de sillage et la résistance causée par le vent. En même temps, elles augmentent détachement tourbillonnaire fréquence pour améliorer la performance aérodynamique.
- Le tournage conique moderne atteint généralement des tolérances de ±0.0002 pouces de variation de diamètre total. Il garantit un excellent alignement des pièces et également des ajustements précis.
Applications du tournage conique dans différentes industries
Secteur aérospatial
Pour ses systèmes complexes, l'industrie aéronautique a besoin de pièces coniques de très haute précision. Le tournage conique permet de fabriquer des pièces telles que des jambes de force, des pièces de train d'atterrissage, des carters de moteurs, des gouvernes d'avion et des arbres de turbine.
Fabrication de composants de machines-outils
Le tournage conique permet de fabriquer des composants de machines-outils de précision. Il permet de fabriquer des alésoirs, des porte-outils, des axes de machines, des broches et des mandrins. Le montage sûr des outils et l'alignement correct sont garantis par ces pièces de précision.
Construction et ingénierie
Des composants robustes et fabriqués avec précision sont nécessaires pour les projets de construction de grande envergure. C'est pourquoi ces pièces spéciales telles que les vannes, les colonnes, les poutres, les raccords et les brides sont fabriquées par tournage conique.
Industrie automobile
Le tournage conique est utilisé dans le secteur automobile pour fabriquer des pièces de transmission. Cette technique permet à tous les éléments, des biellettes de direction aux composants de suspension, en passant par les essieux et les arbres de transmission, de s'adapter exactement là où ils sont censés être. L'ajustement précis de tous ces éléments a une incidence directe sur les performances réelles d'un véhicule sur la route.
Diverses limitations et considérations relatives au tournage conique
- Des opérateurs expérimentés et un équipement spécial sont nécessaires pour la mise en place d'opérations de tournage conique. Dans le cas d'une fabrication en petites séries, cela augmente les coûts de production des pièces filetées ou coniques de 2 à 3 fois.
- L'affûtage d'un outil est un moyen important de garantir un tranchant tranchant. Meulage nécessite de l'habileté et de la précision car un meulage incorrect aura des effets néfastes sur l'outil ainsi que sur la qualité du cône.
- Les opérateurs doivent suivre une formation approfondie pour apprendre à effectuer des réglages de profondeur, à effectuer des calculs d'angle et à contrôler la vitesse d'avance. Par conséquent, les opérateurs doivent apprendre de nombreuses configurations et de multiples paramètres d'usinage.
- Le tournage conique nécessite des coûts d'outillage élevés et un temps de préparation initial élevé, mais il est rentable pour les gros volumes de production. Pour les fabricants de petites séries, l'investissement dans des équipements dédiés n'est souvent pas justifié.
- Le positionnement précis de l'outil sur l'axe central de la pièce est important pour produire des cônes précis. Une mauvaise finition de surface et des erreurs dimensionnelles peuvent survenir même à partir d'un écart minime de 0.001 pouce.
- Le processus de tournage conique enlève plus de matière que n'importe quel procédé classique. processus de tournageCela produit une énorme quantité de déchets de liquide de refroidissement et de copeaux métalliques qui nécessitent une élimination sûre.
Conclusion
Le tournage conique est une méthode d'usinage très efficace pour fabriquer des composants coniques dans de nombreuses industries. Il présente également plusieurs avantages importants tels que la réduction du poids des composants, l'amélioration des performances et une précision exceptionnelle. Il nécessite cependant des machines spéciales et des opérateurs qualifiés.
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FAQ
Comment fonctionne la méthode de réglage de la contre-pointe pour le tournage conique ?
L'opérateur retire la contre-pointe de l'axe central de la pièce. Cette position décalée crée un angle entre l'outil de coupe et la pièce. La pièce tourne et le cône est généré en raison de cet angle.
Comment un accessoire de tournage conique améliore-t-il le processus de tournage conique ?
Le dispositif de tournage conique permet un contrôle précis de l'angle de coupe. Il permet des coupes précises et uniformes sans aucun réglage de la configuration principale de la machine.
Quelles précautions de sécurité doivent être observées lors des opérations de tournage conique ?
La pièce doit toujours être serrée fermement et l'équipement de protection approprié doit toujours être porté. Limitez la vitesse à 1000 XNUMX tr/min et inspectez souvent les outils pour détecter tout signe d'usure ou d'invalidité pouvant provoquer des accidents.
Quels facteurs déterminent le choix d’une méthode de tournage conique particulière pour un travail particulier ?
Les facteurs sont le matériau, le taux de production, la disponibilité de l'équipement, l'angle de conicité et le degré de précision requis dans la pièce finale.
