Le tournage CNC est une technique d'usinage qui utilise un tour à commande numérique pour réaliser des coupes dans une pièce en rotation. C'est un procédé essentiel pour la fabrication de composants cylindriques tels que les arbres.
Le tournage est l'un des procédés d'usinage les plus courants. Cependant, les pièces tournées CNC doivent être conçues selon des critères très différents de ceux des pièces fraisées. Les tours permettent de réaliser des courbes quasi parfaites, impossibles à obtenir avec d'autres équipements, mais leurs capacités de coupe sont limitées. De plus, différentes caractéristiques requièrent des outillages et des opérations de tournage spécifiques, comme le tournage conique, le moletage, le tronçonnage et le dressage.
Cet article explique comment concevoir des pièces tournées CNC lors de la demande Services de tournage CNC Ce document, réalisé par un atelier d'usinage de confiance comme 3ERP, présente les possibilités et les limites du tournage et explique précisément comment communiquer vos besoins à nos ingénieurs.
Comment fonctionne le tournage CNC?
Le tournage CNC est un type d'usinage CNC qui utilise un procédé mécanique unique. Contrairement au fraisage CNC, qui utilise un outil de coupe rotatif pour enlever de la matière d'une pièce fixe, le tournage consiste à faire tourner la pièce entière à grande vitesse tandis qu'un outil non rotatif enlève de la matière.
Comme la pièce tourne autour d'un axe fixe, tout point de la trajectoire de l'outil de coupe décrit un cercle parfait autour de ce centre. Le principe est similaire à celui d'un tour de potier : en appuyant avec un doigt sur la surface extérieure de l'argile en rotation et en le maintenant en place, on crée une arête qui parcourt toute la circonférence de la pièce.
Différentes opérations de tournage produisent différentes coupes. Voici quelques-unes des plus courantes :
- Face àL'outil se déplace à l'extrémité de la pièce en rotation, réduisant sa longueur et aplanissant parfaitement l'extrémité.
- GorgesL'outil entaille le côté de la pièce en rotation pour créer un canal étroit autour de sa circonférence.
- SéparationUn outil large coupe directement le côté de la pièce en rotation pour la couper en deux, généralement pour séparer la pièce finie de la barre.
- Tournage droitL'outil se déplace parallèlement au côté de la pièce en rotation, réduisant ainsi son épaisseur ou son diamètre.
- ThreadingL'outil coupe la pièce en rotation tout en se déplaçant latéralement à une vitesse constante, créant ainsi une rainure en spirale continue semblable à un filetage.
Notre article de blog détaillé sur Tournage CNC contient plus d'informations sur les opérations, l'outillage, les avantages et les applications du procédé.
Considérations générales sur la conception
Tous les procédés de fabrication bénéficient d'une conception optimisée pour la fabrication (DfM), mais le tournage CNC présente des contraintes de conception particulièrement strictes. C'est un procédé incroyablement performant, capable de produire des composants tournés CNC de haute qualité. arbres et des bagues, mais ce n'est pas le plus polyvalent.
Lorsqu'on conçoit des pièces usinées par CNC, il est essentiel de se rappeler que la plupart de ces pièces sont principalement cylindriques, présentent des formes circulaires (alésages, rainures, etc.) ou sont symétriques par rapport à un axe central. Cela dit, certaines pièces peuvent être usinées par tournage CNC pour créer des zones cylindriques ou coniques, puis par fraisage CNC pour réaliser les détails asymétriques. Cependant, la multiplication des opérations et l'utilisation accrue de l'équipement augmentent le coût de la pièce.
Un autre facteur à prendre en compte est que, lorsqu'il s'agit de tournage vs fraisageEn matière de dimensions, le fraisage l'emporte haut la main. Par exemple, notre tour Haas ST-20Y a une capacité d'usinage maximale de 533 mm (21 pouces), soit le plus grand diamètre de pièce possible, tandis que nos plus grands centres d'usinage peuvent produire des pièces de plus grande taille.
Lorsque vous commandez des pièces usinées auprès d'un atelier d'usinage et d'un spécialiste du prototypage comme 3ERP, n'oubliez pas de préciser les tolérances, les exigences en matière de matériaux et les exigences d'inspection.
Pour plus d'informations, consultez notre Guide d'usinage CNC.
7 conseils de conception pour le tournage CNC
Cette section présente sept règles de conception essentielles à retenir pour le tournage CNC, à condition que la pièce réponde aux exigences de base du processus.
1. Conception basée sur les dimensions standard des barres
Les pièces cylindriques doivent être conçues à partir de barres de dimensions standard. Cela minimise le gaspillage de matière et le temps d'usinage, et vous permet de réaliser des économies. Contactez-nous directement pour connaître les barres disponibles dans le matériau de votre choix.
Il est important de noter que cela ne signifie pas que vous devez faire des compromis sur votre conception, car les dimensions standard des barres sont disponibles par incréments réguliers.
2. Repérer les caractéristiques à une extrémité
L'ajout de caractéristiques sur plusieurs faces d'une pièce usinée augmente le besoin d'opérations secondaires, ce qui allonge les délais et augmente les coûts.
Si possible, placez les éléments comme le filetage à une extrémité de la pièce. Même si cela implique une légère modification de la conception, cela en vaut probablement la peine.
3. Conserver les pièces axisymétriques autant que possible
Le tournage CNC privilégie la symétrie de rotation. Si votre pièce ne présente pas d'asymétries, son usinage est rapide et efficace, ce qui permet de réduire les coûts.
L'introduction d'une asymétrie peut être nécessaire pour certaines caractéristiques, mais n'oubliez pas que le réajustement des dispositifs de fixation augmente la complexité et le coût d'usinage.
4. Minimiser les rapports longueur/diamètre (L/D)
Le rapport longueur/diamètre de la pièce usinée par CNC est un facteur important à prendre en compte, car il influe sur la sensibilité de la pièce aux forces de flexion. Les défis liés à Usinage CNC d'arbres longs et mincescomprennent les vibrations ou les broutages de la machine CNC, qui réduisent la précision des coupes.
Lors de la fabrication de pièces longues tournées CNC, un rapport L/D idéal est d'environ 3:1.
5. Évitez les tolérances inutilement strictes
Comme pour les autres procédés d'usinage, les tolérances serrées en tournage CNC nécessitent une vitesse d'usinage plus lente, ce qui augmente le coût global de la tâche. Dans certains cas, des tolérances serrées sont essentielles, notamment pour l'assemblage de pièces, mais dans d'autres, elles peuvent être évitées.
Lors de la soumission de votre dessin technique avec vos fichiers CAO, la spécification de tolérances larges sur les zones non critiques réduira les délais et, en fin de compte, diminuera le devis que nous pourrons vous proposer.
6. Concevoir des profondeurs de filetage pratiques
Le filetage est l'une des opérations de tournage CNC les plus utiles, permettant de réaliser des rainures hélicoïdales sur une pièce. Cependant, des passes trop profondes lors du filetage augmentent le risque de déformation de l'outil ou d'endommagement de la pièce. De plus, les filetages très profonds n'apportent souvent qu'un gain minime en résistance de la fixation par rapport aux filetages de profondeur moyenne.
Notez qu'il n'est généralement pas nécessaire de modéliser les filetages sur votre conception CAO ; indiquez plutôt le filetage dans votre dessin technique, en précisant la norme et la taille du filetage requis.
7. Prévoir des rainures de décharge
Les gorges de dégagement sont des canaux en retrait pratiqués dans une pièce usinée, généralement situés à la jonction d'un arbre et d'un épaulement (le « décalage » entre deux diamètres différents) lors de l'usinage d'un arbre ou à l'extrémité d'un filetage. L'usinage de gorges de dégagement permet aux composants d'assemblage de s'ajuster parfaitement contre un épaulement.
L'usinage en contre-dépouille est important car, sans rainure de dégagement, un rayon imparfait subsiste contre l'épaulement, empêchant un assemblage correct.
Tournage CNC avec 3ERP
Le tournage est la meilleure méthode pour fabriquer des pièces cylindriques aux formes circulaires. Grâce à la précision des opérations de tournage CNC, les pièces peuvent être réalisées à partir de barres standard et répondre ainsi facilement aux exigences dimensionnelles et de performance, notamment lorsqu'on fait appel à un atelier d'usinage expérimenté comme 3ERP.
Cependant, une bonne conception pour la fabrication CNC implique de bien réfléchir au processus dès la phase de CAO, et non après. Cela permet à nos machinistes de fabriquer vos pièces exactement comme vous le souhaitez.
