Tournage CNC expliqué : Procédé, machines et applications

L'usinage CNC est un pilier de la fabrication industrielle grâce à sa haute fonctionnalité et précision. Pour fabriquer un produit, les fabricants combinent souvent plusieurs opérations : tournage CNC, fraisage CNC, etc.

Le tournage CNC est un procédé soustractif typique utilisant un outil de coupe pour enlever de la matière depuis l'extérieur de la pièce. La pièce tourne (rotation continue) tandis que des copeaux sont arrachés jusqu'à l'obtention de la forme, du diamètre et de la taille finaux programmés.

L'outil de coupe, généralement monopoint, ne tourne pas. C'est la pièce qui tourne autour de lui. Les tours CNC sont les machines industrielles standard pour le tournage.

Compatible : métaux, bois, plastiques, polymères. Programmes/codes CNC → haute précision dimensionnelle = avantage majeur.

Comprendre les bases du tournage CNC

Les opérations de tournage peuvent être complexes. Après conversion CAO → programme CNC, il faut préparer la machine pour lancer le processus.

Tournage = rotation + broutage de la pièce tandis que l'outil entame l'extérieur. Matériau usiné = généralement cylindrique/rond. Parfois, avec adaptateur compatible, formes variées possibles.

L'outil continue de couper pendant la rotation jusqu'à la forme programmée. Tours CNC / centres de tournage : outils multiples en tourelle, tous pilotés par programmes/codes CNC. Machines à capacité d'outils supérieure = plus sophistiquées = designs complexes.

Types d'opérations de tournage CNC

Tours et centres de tournage existent en variantes, certaines avec fonctions de coupe uniques pour opérations spécifiques. Description des principaux types :

Tournage cylindrique (Straight Turning)

Réduction uniforme du diamètre de la pièce. Objectif : épaisseur spécifiée. Enlèvement rapide, prévention variation diamètre. Parfois appelé « dégrossissage » → finition requise pour précision dimensionnelle.

Moletage (Knurling)

Création de motifs striés (croisillons, lignes droites, angulaires) sur surface pièce. But : préhension ferme (friction accrue). Aussi pour boulons/écrous filetés. Outils de moletage spéciaux souvent requis.

Tronçonnage (Parting)

Outil monopoint créant une gorge profonde → séparation composants internes ou coupe d'une section de la pièce d'origine.

Tournage conique (Taper Turning)

Réduction progressive du diamètre d'une extrémité à l'autre. Mouvement angulaire pièce/outil → transition + réduction diamètre. Produit final = forme cylindrique conique.

Filetage (Threading)

Déplacement outil le long de la pièce → filets sur composants externes. Filets = rainures hélicoïdales à pas et longueur spécifiques.

Rainurage (Grooving)

Création d'une coupe étroite (gorge) dans la pièce. Outil pointu, largeur = outil. Gorges plus larges = outils multiples.

Matériaux adaptés au tournage CNC

Avantage majeur CNC : compatibilité vaste. Pour le tournage :

• Aluminium
• Nylon
• Cuivre
• Acier
• Bois
• Titane
• PEEK
• ABS
• Verre
• PVC
• Laiton
• Cire, etc.

Chaque matériau a une intégrité structurelle variable → tours/centres de tournage aux specs différentes (avance, vitesse rotation).

Types de machines de tournage CNC

Les tours sont standards mais existent en 4 types principaux pour vos projets :

Tours CNC horizontaux

Fonctionnalités tour classique → très répandus industriellement. Tournage + alésage. Pilotage par programmes informatiques.

Tours CNC verticaux

Similaires horizontaux mais pièce positionnée verticalement (par le bas) avant rotation/coupe. Idéaux : espaces limités, pièces lourdes/robustes.

Centres de tournage horizontaux

Dispositifs fermés avec fonctions perçage + fraisage. Orientation horizontale, outils montés au-dessus → rotation/coupe par gravité pour évacuation copeaux.

Centres de tournage verticaux

Combo centre horizontal + fraiseuse CNC. Mandrin rotatif près du sol → pièces volumineuses facilitées.

Composants d'un tour à commande numérique

Malgré les variantes, composants pratiques similaires. Examen rapide :

1. Panneau de commande CNC

« Cerveau » de la machine. Poste de contrôle : saisie programmes/codes par machinistes/techniciens. Touches : démarrage, nouveaux programmes, fin projet.

2. Broches (Spindles)

Cœur de la poupée fixe. Axe rotatif avec arbre. Poupée mobile peut aussi avoir broche.

3. Poupée fixe (Headstock)

Maintient composants en place. Contient : engrenages, broches, mandrins, leviers commande.

4. Poupée mobile (Tailstock)

Extrémité opposée à poupée fixe. Centre non rotatif, capable alésage.

5. Banc (Bed)

Pièce majeure : tous composants y sont fixés (poupée fixe, mandrins, poupée mobile...). Structure horizontale grande, extensible pour pièces massives.

6. Mandrins (Chucks)

Composant vital : serrage (maintien) pièce pour usinage.

7. Chariots (Carriages)

Entre poupée fixe et mobile : selle, chariot transversal, tablier. Guide outil de coupe lors de l'enlèvement matière extérieur.

8. Outils de coupe (Cutting Tools)

Plaquettes/mordants qui enlèvent matière pendant tournage. Type d'outils présent détermine processus.

9. Tourelles porte-outils (Tool Turrets)

Porte-outils du tour. Taille/forme détermine nombre d'outils embarqués.

10. Pédales (Foot Pedals)

Ouverture/fermeture rapide poupée mobile ou mandrin.

5 types courants d'outillage de tournage

Différentes opérations = outils de tour adaptés. Examen rapide :

1. Outils de dressage / tournage (Face / Turning Tools)

Surfaces planes perpendiculaires à l'axe rotation. Porte-outil sur chariot serre l'outil → coupe perpendiculaire à l'axe.

2. Outils à fileter (Thread Cutters)

Coupes externes + internes. Idéaux pour filetage sur tours.

3. Barres d'alésage (Boring Bars)

Pas exactement outils de tournage. Outils monopoint pour coupes INTERNES → alésage trous. Agrandissement diamètre trou préexistant.

4. Outils de rainurage (Grooving Tools)

Canaux (gorges) + caractéristiques type joints toriques. Création contours pour emmanchement pièces avec ajustement excellent.

5. Outils de moletage (Knurling Tools)

Roues métal à motifs gaufrés. Pressées sur pièce → empreinte motif. Poignées équipements, boulons, écrous, etc.

Applications du tournage CNC

Tournage + usinage CNC = bénéfices majeurs pour secteurs manufacturiers variés.

Industrie automobile

Composants améliorant fonctionnement véhicule. Métal : blocs cylindres. Plastique : composants tableau de bord.

Industrie électrique

Circuits imprimés, composants électriques. Précision extrême → efficacité électronique, conformité specs.

Industrie aérospatiale

Exige haute précision dimensionnelle. Pièces acier navette, fixations aéronef, composants internes.

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Conclusion

Tournage CNC = technique manufacturière vitale, applications vastes. Polyvalence, précision dimensionnelle, production grande série = pilier industriel durable.

Cet article détaillé vous donne une compréhension complète du procédé. Vous savez quand l'adopter pour votre fabrication.

FAQ

Quels sont les axes d'usinage des tours ?

Configurations définies par mouvements axes :

• 2 axes : tour classique ; X et Y (ou X et Z selon convention)
• 3 axes : forets rotatifs selon X, Y, Z
• 4 axes : 2 axes usuels + Y et A additionnels
• 5 axes : 5 directions : X, Y, Z + A et B
• Multi-axes : tour auto-glissant > 9 axes différents

Différence tournage vs fraisage ?

Tournage = rotation pièce contre outil monopoint fixe. Fraisage = fraises rotatives enlèvent matière pièce fixe. Tournage = produits cylindriques/coniques. Fraisage = surfaces planes.

Trois mouvements principaux en tournage ?

• Rotation : pièce tourne continuellement pendant coupe.
• Mouvement d'avance : outils parallèles au matériau, mouvement rectiligne = usinage.
• Pénétration : outils coupent par pénétration → dicte profondeur coupe.