Vous êtes-vous déjà demandé comment ces pièces cylindriques de haute précision sont fabriquées ? La seule réponse est le tournage CNC. Ce procédé utilise le contrôle par ordinateur pour fabriquer des composants cylindriques tels que des dispositifs médicaux et des arbres de transmission. Dans cet article, vous découvrirez le procédé de tournage, les types d'opérations, les machines utilisées et les domaines d'application du tournage CNC.
Qu'est-ce que le tournage CNC?
Le tournage CNC utilise un ordinateur pour façonner les pièces. Ce procédé fait tourner la pièce à grande vitesse et un outil de coupe enlève de la matière. Les fabricants utilisent le tournage CNC pour fabriquer des pièces coniques ou cylindriques avec une grande précision.
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Processus de tournage CNC
Le tournage CNC comporte de nombreuses étapes. Examinons-les maintenant une par une.
1. Programmation CAO/FAO
Le processus de tournage commence par une conception en CAD Logiciel. Un logiciel de FAO utilise ensuite cette conception pour générer les trajectoires d'outils exactes pour la machine. Ces instructions numériques contrôlent chaque coupe.
At RICHCONN nous ajustons ces chemins pour augmenter la vitesse et la précision des pièces de chaque client.
2. Configuration de la machine
À l'étape suivante, l'opérateur configure la machine. Il installe les outils, serre la pièce dans le mandrin et règle les paramètres de la machine. Cette configuration est essentielle à la précision.
3. Exécution
Une fois la configuration terminée, le tour CNC fait tourner la pièce à une vitesse pouvant atteindre 4,000 XNUMX tr/min. L'outil de coupe suit la trajectoire programmée et enlève la matière par étapes, couche par couche.
4. Suivi et finition
L'opérateur contrôle la qualité tout au long du processus. Des inspections et des ajustements finaux sont ensuite effectués pour garantir que chaque pièce est conforme à ses spécifications.
Opérations de tournage CNC de base
Le tournage CNC utilise plusieurs méthodes spécialisées pour fabriquer des pièces cylindriques. Chaque méthode a son propre objectif et nécessite des outils et des réglages de coupe spécifiques.
Tournage droit (ébauche/finition)
Lors du tournage rectiligne, l'outil enlève de la matière sur toute la longueur de la pièce. Cela produit une surface cylindrique rugueuse ou lisse. Il est idéal pour la fabrication de tiges et d'arbres.
Tournage conique
Tournage conique Façonne la pièce en cône en réduisant son diamètre progressivement sur toute sa longueur. Il est utilisé pour la fabrication de raccords de tuyauterie et d'arbres.
Face à
Le dressage coupe l'extrémité de la pièce. Il en résulte une surface plane parfaitement perpendiculaire à l'axe. Cela garantit que la pièce est de longueur correcte.
Rainurage/Séparation
Gorges crée des canaux ou des rainures Sur la surface pouvant accueillir des joints toriques, ou bien uniquement décorative. La séparation, en revanche, sépare les pièces finies de la matière première.
Threading
Le filetage permet de réaliser des filetages précis pour les écrous, les boulons et autres pièces filetées. Certains outils spécialisés permettent de réaliser des filetages internes et externes.
Regarde aussi: Un guide complet sur l'usinage des filetages
Moletage (motifs de préhension texturés)
Moletage Il imprime des motifs sur la surface pour améliorer l'adhérence. Les boutons et poignées utilisent souvent cette caractéristique. Ces motifs peuvent être en losange, droits ou quadrillés.
Forage
Forage Agrandit les trous existants et améliore leur état de surface et leur circularité. Cette opération est essentielle pour les pièces telles que les paliers et les bagues, dont les dimensions internes sont cruciales.
Machines utilisées dans le tournage CNC
Tours CNC horizontaux
La plupart des opérations de tournage CNC sont réalisées sur des tours horizontaux. Ces machines permettent l'alésage, le tournage et le filetage. Elles sont idéales pour les pièces de taille moyenne.
Centres de tournage verticaux
Les centres de tournage verticaux soutiennent les pièces lourdes et volumineuses en les maintenant verticalement. Cette orientation verticale utilise la gravité pour assurer la stabilité. Cependant, l'élimination des copeaux peut être plus difficile avec cette configuration.
Centres de tournage CNC (hybrides de fraisage et de tournage)
Les machines hybrides de fraisage-tournage combinent le fraisage et le tournage en une seule configuration. Elles effectuent plusieurs opérations sans déplacer la pièce. Cette conception accélère la production et améliore la précision des pièces complexes.
Tours automatiques/multibroches
Les machines équipées de 5 à 8 broches peuvent fabriquer plusieurs pièces simultanément. Elles sont idéales pour la production en grande série. Ces tours offrent des cycles rapides et des résultats précis.
Outils utilisés dans le tournage CNC
Le choix des bons outils est essentiel pour obtenir de bons résultats en tournage CNC. Chaque outil présente ses avantages pour le processus.
Outils de tournage à pointe unique
Les outils monopointe se déclinent en différentes formes, comme le dépouillement, l'angle de coupe et le rayon de nez. Ces formes permettent d'obtenir des coupes précises et des finitions lisses.
Outils à pointe (à insérer)
Les plaquettes CBN, carbure et PCD sont courantes car elles durent plus longtemps. Les opérateurs peuvent remplacer rapidement ces plaquettes indexables pour conserver des arêtes de coupe affûtées.
Porte-outils
Les porte-outils sont fixés à la tourelle de la machine. Ils maintiennent chaque outil stable et en position correcte pour le tournage.
Vitesse d'avance et de rotation pour le tournage CNC
Le choix de la vitesse et de l'avance appropriées est important en tournage CNC. Ces réglages influencent la durée de vie de l'outil, l'état de surface et l'efficacité de la production.
1. Vitesse de coupe
Vous pouvez calculer la vitesse de coupe (Vc) avec la formule Vc = π·D·RPM/1000La vitesse de coupe influence l'usure de l'outil et la production de chaleur. Des vitesses plus faibles protègent les outils lors du travail avec des matériaux durs.
2. Vitesse d'alimentation
L'avance peut être mesurée en mm/tr. Pour l'ébauche, réglez l'avance entre 0.1 et 0.3 mm/tr. Pour la finition, réduisez-la entre 0.01 et 0.05 mm/tr. Pour l'usinage des plastiques, ajustez l'avance afin d'éviter l'accumulation ou la fusion des copeaux.
3. Vitesse et avance recommandées pour le tournage CNC des métaux et des plastiques
| Source | Vitesse de coupe (Vc) | Vitesse de broche (tr/min)¹ | Vitesse d'avance (mm/tr)² | |
| Les métaux | Acier doux (par exemple AISI 1040) | 120 – 200 m/min | ~2,300 3,800 – 100 XNUMX (Ø XNUMX mm) | Rugueux: 0.15 – 0.30 Finition: 0.05 – 0.10 |
| Acier allié (par exemple AISI 4140) | 100 – 180 m/min | ~1,900 3,400 – 100 XNUMX (Ø XNUMX mm) | Rugueux: 0.12 – 0.25 Finition: 0.04 – 0.08 | |
| Acier inoxydable (304/316) | 70 – 120 m/min | ~1,300 2,200 – 100 XNUMX (Ø XNUMX mm) | Rugueux: 0.10 – 0.20 Finition: 0.03 – 0.06 | |
| Aluminium (6061-T6) | 300 – 500 m/min | ~5,000 8,400 – 100 XNUMX (Ø XNUMX mm) | Rugueux: 0.20 – 0.40 Finition: 0.08 – 0.15 | |
| Laiton (par exemple C36000) | 250 – 400 m/min | ~4,200 6,700 – 100 XNUMX (Ø XNUMX mm) | 0.15 – 0.30 de manière constante | |
| Titane (Ti-6Al-4V) | 40 – 80 m/min | ~670 1,300 – 100 XNUMX (Ø XNUMX mm) | Rugueux: 0.08 – 0.15 Finition: 0.02 – 0.05 | |
| Les matières plastiques | Acétal / PC / PMMA / Nylon | 300 – 500 m/min | ~9,500 16,000 – 100 XNUMX tr/min (Ø XNUMX mm) | Rugueux: 0.10 – 0.25 Finition: 0.05 – 0.15 |
| UHMW / PEHD | 280 – 450 m/min | ~8,500 14,000 – 100 XNUMX tr/min (Ø XNUMX mm) | 0.12 – 0.30 de manière constante | |
| PTFE (téflon) | 150 – 300 m/min | ~4,800 9,500 – 100 XNUMX tr/min (Ø XNUMX mm) | 0.10 – 0.25 de manière constante | |
| PEEK | 250 – 500 m/min | ~8,000 16,000 – 100 XNUMX tr/min (Ø XNUMX mm) | 0.05 – 0.20 de manière constante | |
- Utilisez RPM = (Vc × 1000) / (π × D) pour les calculs, sur la base d'une pièce de 100 mm (~4″) de diamètre.
- Ces vitesses d'avance équilibrent la charge de copeaux et l'état de surface. Considérez toutes les valeurs comme des valeurs de départ ; les réglages réels dépendent de la rigidité de la machine, de l'outillage et du liquide de refroidissement.
À noter: Vous devrez peut-être modifier ces valeurs pour les adapter à vos besoins particuliers.
At RICHCONN Nos ingénieurs travaillent en étroite collaboration avec nos clients pour optimiser les paramètres de coupe et sélectionner les matériaux adéquats. Ainsi, chaque pièce répond aux exigences de votre projet en termes de finition et de durabilité. Que vous ayez besoin de titane, d'aluminium ou de plastiques techniques, nous possédons l'expertise nécessaire pour garantir des résultats constants.
4. Considérations sur le tournage CNC
Équilibrer l'alimentation et la vitesse
Une vitesse de coupe trop élevée entraîne un échauffement de l'outil et une usure plus rapide par abrasion ou formation de cratères. De même, une avance trop élevée exerce une contrainte mécanique supplémentaire sur l'outil, ce qui peut provoquer une usure en dépouille ou un écaillage des arêtes.
Pour prolonger la durée de vie de l'outil et maintenir une qualité de pièce élevée, vous devez équilibrer la chaleur et la charge en trouvant la bonne combinaison de vitesse et d'avance.
Minimiser les vibrations et les bavardages
Les configurations flexibles avec des avances ou des vitesses élevées peuvent provoquer des vibrations ou des broutages. Ces problèmes altèrent l'état de surface et peuvent casser les outils. Pour éviter cela, utilisez des porte-outils rigides et réglez correctement les vitesses de broche afin d'éviter les résonances. Pour les travaux critiques, privilégiez un outillage amorti.
RICHCONNLes ingénieurs de surveillent les vibrations en temps réel pour contrôler le broutage - en particulier lors de travaux sur des pièces à parois minces ou de haute précision.
Matériau et revêtement de l'outil
Les plaquettes en carbure et revêtues supportent des vitesses et des avances supérieures à celles des outils HSS. Le type d'outil choisi détermine les paramètres de coupe utilisables. Respectez toujours les réglages d'avance et de vitesse recommandés par le fabricant pour chaque matériau et nuance d'outil afin d'éviter toute surchauffe ou usure prématurée.
Calibrer et tester dans le monde réel
Commencez par utiliser les avances et les vitesses de vos calculatrices ou tables de référence. Ajustez ensuite ces valeurs en fonction de la rigidité de la machine, des conditions de coupe réelles et de ce que vous observez pendant l'usinage. Surveillez la température de l'outil, vérifiez la formation de copeaux, soyez attentif aux bruits inhabituels et à l'état de surface. Modifiez les paramètres en cas de brûlure, de surcharge ou de broutage.
Avantages et inconvénients du tournage CNC
Le tournage CNC offre à la fois une grande précision et une productivité élevée. Avant de l'opter pour un projet, examinez ses avantages et ses inconvénients.
Avantages du tournage CNC
Précision extraordinaire
Ces machines peuvent respecter des tolérances aussi strictes que ± 0.0001 pouce. Les pièces répondent systématiquement à des normes de qualité strictes.
Grande productivité
Les systèmes automatisés assurent une production rapide. Les machines peuvent fonctionner 24h/7 et XNUMXj/XNUMX, ce qui réduit les délais de production, quelle que soit la taille des lots.
qualité constante
Une fois programmés, les tours CNC produisent des pièces identiques d'un lot à l'autre. Cela réduit les risques de défauts ou d'erreurs humaines.
Souplesse
Le tournage CNC peut travailler avec une large gamme de matériaux tels que les plastiques, les métaux et bien d'autres. Il est donc utile à de multiples fins dans différents secteurs.
Sécurité accrue
Les opérateurs sont protégés des pièces mobiles et des débris car le processus est automatisé et fermé.
Limitations du tournage CNC
Uniquement pour les formes cylindriques
Fonctionne uniquement pour les pièces rondes et symétriques. Le fraisage ou d'autres méthodes sont nécessaires pour les formes complexes qui ne tournent pas.
Déchets de matériaux
Le tournage CNC enlève de la matière des barres pleines, ce qui génère beaucoup de déchets.
Coûts d'installation et de maintenance élevés
L'achat initial de machines, leur programmation et leur maintenance sont coûteux. Ce n'est pas rentable pour les petites séries.
Utilisations du tournage CNC
Automobile
L'industrie automobile s'appuie sur le tournage CNC. Ce procédé permet de fabriquer des bagues, des arbres, des moyeux et des vilebrequins avec des tolérances serrées. Ainsi, les moteurs des véhicules fonctionnent parfaitement.
Aérospatiale et défense
Les pièces tournées CNC sont essentielles pour les avions. Les fixations, les trains d'atterrissage, les collecteurs et les composants des systèmes hydrauliques nécessitent tous cette technologie. Seul le tournage CNC permet de traiter les matériaux sophistiqués et les formes complexes nécessaires à ces pièces.
Dispositifs médicaux
Le tournage CNC offre la précision et la finition de surface nécessaires aux outils médicaux, implants et vis osseuses. Les tours CNC de type suisse permettent d'atteindre des tolérances aussi proches que ± 0.001 mm. Ils conviennent aux composants médicaux de petite taille et critiques.
PETROLE ET GAZ
Les plateformes pétrolières et les pipelines utilisent des raccords, des vannes et des outils de fond de trou fabriqués par tournage CNC. Ces pièces doivent résister à la corrosion et aux hautes pressions. Le tournage CNC offre les dimensions et la résistance exactes nécessaires à une utilisation sûre dans des conditions difficiles.
Électronique/Produits de consommation
Fabricants de tournage CNC broches du connecteur et des boîtiers pour smartphones et autres appareils avec une grande précision. Ainsi, chaque pièce s'adapte et fonctionne comme prévu.
Tournage CNC vs fraisage CNC : une comparaison rapide
Le fraisage et le tournage CNC offrent tous deux un usinage de précision, mais fonctionnent différemment et pour des applications différentes. Le tableau ci-dessous est un guide rapide pour vous aider à choisir le procédé le mieux adapté à votre cas d'utilisation :
| Fonctionnalité | Tournage CNC | Fraisage CNC |
|---|---|---|
| Mouvement de la pièce | Fait tourner la pièce | Fait tourner l'outil de coupe |
| Formes produites | Cylindres, filetages, cônes | Appartements, poches, fentes, formes libres |
| Rapidité & efficacité | Rapide pour les pièces rondes | Idéal pour les géométries complexes et non rotationnelles |
| Outillage | Outils à pointe unique/à plaquettes | Fraises, forets, outils de formage |
| Limites | Généralement cylindrique uniquement | Besoin de parcours d'outils et de montages complexes |
Regarde aussi: Quelles sont les principales différences entre le fraisage et le tournage CNC
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Pour résumer
Le tournage CNC offre répétabilité, précision et efficacité pour les composants cylindriques. La rapidité d'exécution et l'intégration CAO/FAO permettent aux entreprises de réduire les erreurs humaines, d'accélérer le lancement des produits et d'améliorer la sécurité au travail. Malgré des coûts de mise en service élevés et une utilisation limitée aux formes radiales, le tournage CNC reste un incontournable pour les industries exigeant des pièces fiables et de haute qualité.
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questions connexes
Quelles formes de pièces fonctionnent avec le tournage CNC ?
Le tournage CNC est idéal pour les pièces à symétrie de rotation, comme les composants coniques, cylindriques, filetés et rainurés. Il permet également de produire des formes polygonales grâce au tournage polygonal synchronisé.
Pourquoi le bavardage se produit-il dans le tournage CNC et comment l'arrêter ?
Le broutage est causé par les vibrations entre l'outil et la pièce. Pour l'éviter, sélectionnez des avances et des vitesses adaptées, utilisez des réglages rigides, choisissez un outillage amorti et évitez les vitesses de broche susceptibles de créer des résonances.
Quelle peut être la précision des tolérances de tournage CNC ?
Le tournage CNC standard présente des tolérances de ± 0.127 mm (0.005 po). Cependant, les machines de haute précision peuvent présenter des tolérances aussi proches que ± 0.001 mm (0.00005 po).
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