Tournage CNC 101: Informations de base qui méritent d'être lues

Dans le domaine de l'usinage, de nombreux procédés sont utilisés pour réaliser des travaux spécifiques. Chaque procédé possède son propre ensemble de lignes directrices et de spécifications. Dans cet article, nous allons nous intéresser au tournage CNC. Il s'agit d'un procédé de fabrication polyvalent et rentable, capable de produire de grandes quantités de pièces dans une variété de matériaux différents.

Le tournage CNC est utilisé dans un grand nombre d'industries, pour un large éventail d'applications. Dans cet article, nous examinerons en profondeur ce qu'est exactement le tournage CNC, comment il fonctionne, ses avantages et ses inconvénients, et nous comparerons le tournage à d'autres procédés de fabrication tels que le fraisage ou le meulage.

1. Qu'est-ce que le tournage CNC ?

Pour mieux comprendre ce processus, nous pouvons décomposer le terme en deux parties : "CNC" et "Tournage".

Commande numérique par ordinateur (CNC) fait référence à des systèmes trop informatisés qui prennent le contrôle des fonctions et des mouvements d'une machine. Ce contrôle s'effectue au moyen d'un programme qui contient des données numériques codées. Ce code contrôle des fonctions telles que les mouvements de l'outil, les vitesses et les avances, la profondeur de coupe, ainsi que d'autres fonctions telles que la mise en marche et l'arrêt de la broche et l'application du liquide de refroidissement.

Le "tournage" est un processus de fabrication dans lequel la matière première est enlevée pour créer la pièce souhaitée. Le terme "tournage" fait référence à la production de ces pièces au moyen de la rotation du matériau brut à une vitesse élevée tandis que l'outil de coupe est amené sur la surface du matériau. Le processus de tournage réduit le diamètre d'une pièce à une dimension spécifique et produit une finition lisse.

2. À quoi sert le tournage CNC ?

Dans un atelier d'usinage, le tournage CNC est utilisé pour fabriquer des pièces principalement cylindriques, mais aussi d'autres formes. Les arbres, les tubes creux, les formes coniques, les tiges filetées ou les bagues sont des exemples de produits finis. Les pièces tournées ont généralement une finition de surface très lisse avec une tolérance de précision très élevée. Le tournage CNC est capable de produire des pièces avec une tolérance de ± 0,0002".

3. Les avantages du tournage CNC

Globalement, le processus de tournage CNC présente de nombreux avantages. Les principaux sont la cohérence, la précision et la redondance. Un autre avantage majeur est l'utilisation continue : contrairement au travail manuel, les machines de tournage CNC peuvent travailler en continu sur une longue période sans interruption. Cela augmente la productivité et l'efficacité. Une seule personne peut également superviser et charger plusieurs machines, ce qui réduit la main-d'œuvre nécessaire.

D'autres avantages sont à prendre en considération :

• Qualité constante des pièces finies avec une précision et une exactitude élevées
• Augmentation de la production et réduction des taux de rebut
• Fonctionnement fiable et nécessitant un minimum d'efforts humains une fois mis en place

4. Les inconvénients du tournage CNC

Outre les avantages, il est important de prendre en compte certains des inconvénients du tournage CNC. En général, le coût initial de l'installation est élevé et nécessite un investissement initial plus important que le tournage manuel.

D'autres inconvénients sont à prendre en considération :

• Installation coûteuse nécessitant des opérateurs hautement qualifiés.
• Des connaissances en programmation informatique sont nécessaires pour commencer
• Le processus de tournage n'est limité qu'aux pièces rotatives ou radiales.
• Le remplacement de l'outillage peut être coûteux
• Si une maintenance est nécessaire, il peut être difficile d'y remédier immédiatement.

Lorsque l'on évalue les avantages du tournage CNC, les avantages l'emportent largement sur les inconvénients. Il est important de reconnaître les avantages et les inconvénients du processus.

5. Comment fonctionne le tournage CNC ?

Bien que le découpage lui-même soit assez simple, nous allons décomposer l'ensemble de la séquence, de la conception à l'exploitation. Celle-ci peut être simplifiée en deux parties, chacune contenant une série d'étapes.

Partie 1 : Conception CAO/FAO

L'ensemble le plus important est le premier, qui consiste à utiliser un logiciel de CAO pour créer une représentation numérique de la pièce souhaitée et de son code G nécessaire à l'usinage de la pièce. Cette opération est généralement réalisée à l'aide d'un logiciel tel que MasterCAM de AutoCAD Fusion. Les programmes nous permettent de dessiner et de simuler le processus de tournage et nous pouvons visualiser la matière première jusqu'au produit final.

Partie 2 : Processus de tournage

Vient ensuite l'aspect fabrication. Bien que la majeure partie de cette partie soit automatisée, l'opérateur joue un rôle important. Dans cette partie, nous commençons par l'installation et le chargement de la tourelle d'outils. La tourelle peut contenir plusieurs outils à la fois pour une opération continue du début à la fin. À ce stade, nous pouvons placer le matériau de base dans la machine. Le mandrin maintient le matériau en place. Avant de lancer le cycle de tournage, tout doit être calibré. Le processus de coupe commence, ce que l'on appelle le temps d'exécution du cycle. Il est enfin suivi par le temps mort qui correspond à l'enlèvement de la pièce finie et à l'installation d'un nouveau matériau en vue d'un autre cycle.

6. Types d'opérations de tournage CNC

Le processus de tournage comprend de nombreux types d'opérations différentes. Ces opérations produisent des formes variées telles que des arêtes droites, des pièces coniques, courbes ou rainurées. En général, le tournage utilise des outils de coupe simples à point unique. Chaque groupe de type d'opération possède un ensemble optimal d'angles d'outils.

Face

Dans le processus de surfaçage, un outil de tournage à point unique se déplace radialement, le long de l'extrémité de la pièce, en enlevant une fine couche de matériau pour obtenir une surface plane et lisse. La profondeur de la face, généralement très faible, peut être usinée en une seule passe ou peut être atteinte en usinant à une profondeur de coupe axiale plus faible et en effectuant plusieurs passes.

Tournage conique

Ce processus consiste à réduire progressivement le diamètre d'une partie d'une pièce à l'autre.

Tournage de contours

Le contournage implique la finition d'une pièce de forme arrondie, courbée ou lissée. Le contournage produit une courbe continue de différents degrés.

Formation

Le processus de formage utilise un outil de coupe affûté avec la forme ou la géométrie de la forme souhaitée. Cet outil de formage est avancé perpendiculairement à l'axe de la pièce pour reproduire sa forme sur la pièce.

Chanfreinage

Généralement, un chanfrein est un angle de 45 degrés qui supprime une arête vive de 90 degrés. Les chanfreins sont utilisés pour atténuer les arêtes vives, pour éviter d'endommager le bord de la pièce et pour assurer la sécurité des manipulateurs. Un bord chanfreiné est beaucoup plus résistant aux dommages qu'un bord carré.

Coupure

Le tronçonnage est l'opération qui consiste à découper la pièce en creusant une rainure sur toute sa longueur à l'aide d'un outil de tronçonnage spécial.

Filetage

Le filetage à point unique consiste à couper une rainure hélicoïdale dans un trou percé pour correspondre aux spécifications du filetage uniforme du boulon.

Ennuyeux

Ce procédé consiste à agrandir ou à lisser un trou existant dans un matériau en stock ou à agrandir un trou créé par forage.

Forage

Le perçage est utilisé pour créer un trou et enlever de la matière à l'intérieur d'une pièce. Ce processus utilise des mèches spécialisées qui sont maintenues immobiles et la rotation du matériau en stock crée le trou.

moletage

Il s'agit de la découpe d'un motif dentelé sur la surface d'une pièce. Le moletage peut être utilisé pour augmenter la prise sur la pièce ainsi que pour améliorer l'aspect visuel dans certaines applications.

7. Quels matériaux peuvent être utilisés dans le tournage CNC ?

En fonction de l'application de votre conception, il existe un large choix de matériaux compatibles avec le tournage CNC. L'utilisation et la sélection du matériau approprié à vos besoins sont essentielles à la réussite de la pièce à usiner. Nous présentons ci-dessous quelques-uns des matériaux les plus utilisés dans l'industrie et expliquons également les applications pour lesquelles chaque matériau est le mieux adapté.

7.1 Métaux

Les métaux sont l'un des types de matériaux les plus utilisés pour le tournage CNC. Il existe une vaste gamme de métaux, chacun ayant ses propres caractéristiques et types d'application.

Aluminium

L'aluminium est une excellente option et, en raison de sa souplesse, il est relativement rapide à transformer par rapport aux métaux plus durs. L'aluminium est également extrêmement résistant à la corrosion lorsqu'il est exposé à l'environnement, ce qui lui confère une solidité et une durabilité accrues. Le tournage CNC de l'aluminium est idéal pour les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la santé. Parmi les applications spécifiques, citons les raccords, les boîtiers électroniques et les appareils médicaux.

Acier

Dans la plupart des cas, l'acier est utilisé pour les pièces soumises à de fortes contraintes et les pièces qui seront ultérieurement soudées. Les engrenages et les arbres sont des applications soumises à de fortes contraintes. Le frottement continu exige une durabilité extrême.

Acier inoxydable

L'un des principaux avantages de l'acier inoxydable est qu'il peut être traité thermiquement pour lui conférer une plus grande solidité et des propriétés de résistance à la corrosion. Les applications potentielles de ce matériau sont vastes, de l'automobile à l'électronique grand public. Les alliages d'acier inoxydable sont également couramment utilisés dans l'industrie aérospatiale et dans les équipements chirurgicaux où la marge d'erreur est minime.

Titane

Le titane offre une résistance qui le rend bien adapté à des applications telles que les implants médicaux, les aéronefs et même la bijouterie. Le titane est un matériau particulier en raison de son point de fusion à haute température, ce qui en fait un choix pratique pour de nombreuses applications. Il est également considéré comme résistant à la corrosion.

Laiton

Le laiton est une excellente option pour les pièces tournées que l'on trouve souvent dans les industries de la plomberie et des raccords de vapeur. Le laiton a un faible coefficient de frottement et une grande résistance à la corrosion, ce qui en fait un matériau idéal pour les raccords de tuyauterie.

7.2 Matières plastiques

Outre tous les métaux mentionnés ci-dessus, les plastiques jouent un rôle important dans le processus de tournage CNC. La sélection des plastiques n'est pas aussi avancée, mais il existe encore de nombreuses options, chacune ayant ses propres caractéristiques et types d'application. Les plastiques peuvent être transformés en pièces finies ou être utilisés dans la phase de développement et de prototypage de la production.

PVC

Le PVC est largement utilisé dans presque toutes les applications de tournage, des jouets de consommation aux raccords d'eau et de gaz. Il est plus rentable d'acheter et de tourner le PVC car c'est un matériau moins coûteux et l'outillage nécessaire pour tourner le PVC ne s'use pas aussi rapidement. Le PVC présente des propriétés très recherchées, notamment la résistance aux produits chimiques et à la corrosion environnementale.

Nylon

Il s'agit d'un plastique polyvalent et bon marché qui est généralement utilisé pour des pièces nécessitant une résistance élevée à la compression et pouvant être tournées avec des tolérances très serrées. Dans certaines applications, il peut être utilisé à la place du métal, ce qui permet d'obtenir des pièces plus résistantes qui nécessitent moins de remplacements. Les propriétés de résistance du nylon sont la résistance thermique, chimique et à l'abrasion.

Fibre de verre

Il s'agit d'un matériau plastique léger et extrêmement résistant. Sa durabilité et sa résistance proviennent des fines fibres de verre tissées dans le matériau. Différents types et motifs de verre permettent d'obtenir une gamme de résistance et de flexibilité dans le matériau. Son rapport résistance/poids élevé en fait un matériau idéal pour les pièces d'avion.

7.3 Bois

Outre les matériaux les plus courants tels que le métal et le plastique, le bois peut également être utilisé dans le processus de tournage CNC. Les bois massifs comme le chêne peuvent être transformés en garde-corps pour les maisons ainsi qu'en poteaux pour d'autres applications. Les bois sont principalement tournés pour les industries du meuble et du logement, où des matériaux esthétiques sont nécessaires.

8. Quelles sont les industries qui ont besoin de pièces de tournage CNC ?

De nos jours, le tournage CNC est présent dans presque tous les types d'industries, des petits ateliers aux grandes entreprises complexes. Le tournage CNC est utilisé dans le monde professionnel, de l'aérospatiale à la médecine, et du prototypage à la production. Il n'est limité à aucun secteur. L'usinage est utilisé pratiquement partout, contribuant à la création de pièces pour les avions et d'outils chirurgicaux. Les applications de l'usinage CNC peuvent être classées dans différentes industries. Le tableau ci-dessous fournit ces informations.

Aérospatiale

Les composants métalliques des avions peuvent être tournés avec une grande précision, ce qui est essentiel pour les applications de sécurité. La gamme de métaux compatibles avec le tournage CNC offre aux ingénieurs de l'aérospatiale des options adéquates. Les supports de moteur, les mécanismes d'écoulement du carburant et les composants de trains d'atterrissage sont des exemples typiques de fabrication de composants aérospatiaux.

Automobile

L'industrie automobile a souvent recours à l'usinage, que ce soit pour le prototypage ou la production. Le métal peut être usiné pour fabriquer des blocs-cylindres, des boîtes de vitesses, des soupapes et de nombreux autres composants nécessaires aux véhicules. Les plastiques, quant à eux, peuvent être transformés en composants tels que des bagues et des tiges.

Militaire et défense

La production de pièces robustes et fiables est essentielle pour résister à de grandes quantités d'usure et de déchirure avec un minimum d'entretien. Nombre de ces pièces tournées sont de nature similaire à celles d'autres industries telles que l'aérospatiale et l'électronique, bien que la capacité de l'armée à usiner ses propres pièces de rechange avec des spécifications classifiées soit particulièrement précieuse dans une industrie qui exige une innovation et une sécurité permanentes.

Biens de consommation

Dans l'industrie électronique, le tournage est utilisé pour créer des boîtiers cylindriques en plastique, des gabarits et des montages.

Médical

La plupart des équipements médicaux sont fabriqués en titane. Dans l'industrie médicale, presque tous les équipements sont hautement spécialisés et tournés selon des tolérances extrêmement serrées. Les instruments et les outils dont les médecins ont besoin sont essentiels pour réaliser des opérations chirurgicales et des implants.

Pétrole et gaz

Le secteur du pétrole et du gaz est une autre industrie dans laquelle de faibles tolérances sont nécessaires pour les applications critiques en matière de sécurité. Les pièces tournées CNC pour des pistons, des cylindres, des tiges, des axes et des soupapes précis et fiables sont essentielles au fonctionnement quotidien. Ces pièces sont largement utilisées dans les pipelines et les raffineries. L'industrie du pétrole et du gaz exige souvent des métaux résistants à la corrosion.

9. Quelle est la différence entre le tournage et le fraisage CNC ?

L'usinage CNC comprend plusieurs types de processus différents. Les deux que nous allons comparer ici sont le tournage et le fraisage. Il s'agit dans les deux cas de méthodes d'usinage CNC, mais elles ne sont pas identiques. La matière est enlevée par Fraisage CNC Le fraisage utilise un outil rotatif, tandis que le tournage CNC utilise une pièce rotative pour la coupe. Dans le cas du fraisage, l'outil tourne à grande vitesse, tandis que dans le cas du tournage, c'est le matériau qui tourne à grande vitesse. Lors du fraisage, le matériau reste fixé à la machine, tandis que lors du tournage, les outils restent fixés à la machine.

Les deux utilisent des techniques différentes pour créer une pièce. Les fraiseuses fabriquent des pièces complexes à partir de blocs de matière, tandis que le tournage est principalement utilisé pour les pièces cylindriques telles que les arbres. Bien que ces deux techniques soient souvent regroupées sous le même terme, elles ne sont pas identiques. Elles se complètent dans le processus de fabrication pour produire des pièces de toutes formes et tailles avec une grande précision. Par exemple, le tournage d'un arbre peut ensuite nécessiter des caractéristiques de fraisage telles que le perçage de poches ou le surfaçage d'un matériau plat.

10. Quelle est la différence entre le tournage et la rectification CNC ?

La principale différence entre le tournage et la rectification CNC réside dans le fait que la machine utilise une meule rotative pour enlever de la matière sur la pièce à usiner. Dans le cas du tournage, l'outil est un outil de coupe à arêtes vives, alors que dans le cas de la rectification, c'est la meule qui est l'outil proprement dit. Les meules sont tournées contre la pièce et leurs grains abrasifs enlèvent de la matière. Les rectifieuses sont généralement utilisées pour l'usinage fin des pièces. La finition de surface de la rectification CNC produit une surface polie lisse de haute qualité. Dans de nombreuses applications CNC, la rectification CNC intervient après le tournage CNC en tant que processus de finition.

Conclusion

Voilà qui conclut le sujet du tournage CNC. Nous avons exploré les principaux aspects du processus et abordé certains de ses avantages et inconvénients. Nous avons également abordé les principaux types d'opérations, tels que le tournage droit et le tournage conique. En outre, nous avons parlé des types de matériaux couramment utilisés dans ce processus et des nombreuses industries qui dépendent fortement du tournage CNC.

Si vous êtes à la recherche d'un professionnel Fournisseur de tours CNCDEK est une entreprise professionnelle à laquelle vous pouvez faire confiance !