Quand utiliser le tournage CNC plutôt que le fraisage CNC :tout ce que vous devez savoir

L'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC) est une méthode de fabrication traditionnelle qui crée des pièces en enlevant de la matière d'un bloc solide, appelé pièce ou ébauche.

Cependant, le terme "usinage CNC" peut en fait désigner un certain nombre de processus, chacun utilisant différents outils et machines pour façonner la pièce souhaitée. Le fraisage CNC, par exemple, utilise des fraises rotatives et un mouvement perpendiculaire pour enlever la matière de la face de la pièce, tandis que le perçage CNC permet aux ingénieurs de créer des trous et des formes dans l'ébauche avec des diamètres et des longueurs précis.

De nombreux processus de fabrication CNC impliquent l'application d'outils de coupe tournants sur une pièce fixe, mais le tournage CNC est une méthode d'usinage qui fonctionne dans l'autre sens. En faisant tourner l'ébauche plutôt que l'outil, ce procédé permet la production efficace d'une grande variété de pièces cylindriques ou oblongues. Voici ce que les ingénieurs et les équipes produit doivent garder à l'esprit.

Comment fonctionne le tournage CNC

Généralement, le tournage CNC produit des pièces en déplaçant un outil de coupe le long de la surface externe d'une pièce en rotation rapide. Ce processus crée un parcours d'outil hélicoïdal et donne des pièces fortement axisymétriques. Lorsqu'elle est appliquée aux surfaces internes d'une ébauche, cette même action de coupe est appelée "alésage" - ensemble, le tournage et l'alésage constituent le sous-ensemble plus large des processus CNC connus sous le nom de tournage CNC.

Alors que certains des plus petits détails varient selon le modèle et le fabricant, la plupart des machines de tournage CNC contiennent un ensemble similaire de pièces. Les plus pertinents pour la production incluent :

• Le mandrin ou la pince :Le mandrin saisit la pièce et la maintient fermement en place. Les mandrins peuvent comporter une mâchoire dure ou souple. Les pinces sont généralement utilisées pour les petites ébauches.
• La broche  :La broche est l'axe de rotation de la machine de tournage CNC, qui reçoit des instructions du fichier CAM concernant le régime approprié.
• Les outils de coupe :Une tourelle porte-outils porte les différents outils de coupe nécessaires à la production et permet à la machine de changer d'outils au besoin.

Pendant la production, la pièce est insérée dans le mandrin, la broche commence à tourner et les outils de coupe sont appliqués sur la surface de la pièce pour façonner la géométrie de la pièce.

Les pièces utilisées dans le tournage CNC sont généralement longues et cylindriques, mais peuvent être carrées ou hexagonales selon la conception de la pièce. Les vannes à bille hexagonales en laiton, par exemple, commencent par des barres hexagonales et sont tournées de chaque côté de l'écrou pour créer des filetages.

Considérations clés pour la production de pièces avec des tours CNC

Alors que les tours conventionnels ne permettent généralement l'usinage que sur deux axes (les centres de tournage, cependant, auront probablement des capacités d'axe Y), les tours CNC permettent d'effectuer des opérations de coupe sur trois, quatre ou cinq axes. Voici quelques-unes de ces opérations supplémentaires :

• Tournage droit ou cylindrique  :Ce processus peut être utilisé pour créer des coupes uniformes dans le diamètre de la pièce et enlever de grandes quantités de matériau.
• Tournage conique  :Le tournage conique produit une forme cylindrique avec des diminutions régulières de diamètre (semblable à une forme de sablier).
• Rainure  :Ce processus utilise un outil façonné pour produire des cavités étroites dans la pièce.
• Moletage  :Cette technique consiste à découper un motif dentelé de lignes droites, inclinées ou croisées dans la pièce, ce qui donne à la pièce une adhérence supplémentaire.
• Enfilage  :Cela produit les filetages observés sur les écrous et les vis qui permettent aux objets de se fixer ensemble et peuvent être appliqués à des géométries relativement grandes ou petites.
• Séparation :Le tronçonnage est utilisé pour couper la pièce terminée à partir de la pièce d'origine.

Le tournage CNC est généralement bien adapté au prototypage et à la production à faible volume. Cependant, pour déterminer si le tournage au tour CNC est la méthode la plus rentable de produire une pièce, un facteur qui doit être pris en considération est le diamètre extérieur (OD) de la pièce. En effet, les machines de tournage CNC ont un diamètre extérieur maximal pour la production de pièces compatibles avec l'alimentation en barres, et toute pièce dont le diamètre extérieur dépasse la limite définie devra être serrée individuellement, ce qui peut augmenter à la fois le temps et les coûts de production.

Un autre élément à garder à l'esprit est les outils CNC eux-mêmes. Beaucoup d'entre eux sont de forme cylindrique avec un bord de coupe limité, ce qui détermine de manière inhérente la manière dont les coupes peuvent être effectuées sur la pièce. Cela signifie également que les éléments de conception tels que les coins internes auront un rayon, quelle que soit la finesse ou la petite taille de l'outil de coupe. Le tournage CNC est bien adapté pour créer des contre-dépouilles (également appelées rainures de col ou de relief). Celles-ci sont courantes sur les pièces tournées cylindriques et seraient très lourdes à fabriquer sur une fraiseuse CNC. Si des outils de coupe spécialisés sont nécessaires, il est important de se rappeler que ceux-ci présentent leurs propres défis. Par exemple, les outils dotés d'arbres plus longs, qui sont utiles pour atteindre les parties plus profondes des cavités des pièces, augmentent le risque de vibrations, de coupes moins précises et de mauvais état de surface.

Quand envisager le fraisage CNC au lieu du tournage CNC

Bien que le tournage CNC offre une efficacité inégalée pour la production de pièces avec des profils de révolution, tels que des boulons, des roulements à billes et des rondelles, il n'est pas optimal pour créer des pièces non axisymétriques.

Le fraisage CNC - couramment utilisé pour les applications de fabrication automobile, aérospatiale et de meubles, ainsi que dans la production de robots et de machines de qualité industrielle - peut également être utilisé en tandem avec le tournage CNC pour ajouter des caractéristiques de conception, telles que des faces plates, qui sont impossible à réaliser autrement.

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Afin de tirer pleinement parti des avantages du tournage CNC, les équipes de produits et les ingénieurs doivent se familiariser avec un certain nombre de considérations critiques de conception et de fabrication, notamment le diamètre extérieur de la pièce et le volume de production.

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