Tournage étagé ou tournage conique :explication des principales différences

Le tournage est une opération d’usinage fondamentale qui soutient l’industrie manufacturière depuis des siècles. Elle continue d’évoluer et constitue encore aujourd’hui une technique de fabrication essentielle. Cet article abordera deux types d'opérations de tournage :le tournage étagé et le tournage conique. Nous explorerons le processus par étapes et le processus de tournage conique et expliquerons leurs différences.

Une brève introduction au tournage

Le tournage est essentiellement une opération de coupe dans laquelle un outil de coupe tranchant façonne une pièce en rotation en enlevant de la matière de sa surface. L'outil se déplace le long de la surface de la pièce selon un motif spécifique pour obtenir la forme souhaitée.

Principalement, le tournage crée des formes cylindriques ou coniques en raison du mouvement de rotation de la pièce. Cependant, les technologies modernes de tournage CNC peuvent également créer des caractéristiques géométriques plus complexes.

Une machine à tour effectue généralement des opérations de tournage. Il peut s'agir d'un tour à moteur standard, d'un tour à tourelle ou d'un tour CNC. De nos jours, les centres d'usinage CNC avancés tels que les fraiseuses peuvent également réaliser des géométries précises pour le tournage.

Le tournage étagé et le tournage conique sont deux types courants d'opérations de tournage. Examinons maintenant en profondeur ces sujets.

Le processus de tournage par étapes est le processus le plus fondamental et le plus simple dans la comparaison entre le tournage par étapes et le tournage conique. Dans le tournage par étapes, un tour est utilisé pour créer plusieurs étapes (sections de différents diamètres) sur la longueur de la pièce cylindrique en rotation.

Chaque marche est une section de diamètre constant. Cela indique que la direction d'avance de l'outil de coupe de tour est toujours parallèle à l'axe de la pièce à usiner.

Puisque l’apparence des sections de différents diamètres ressemble à celle de « marches » comme dans un escalier, le nom « marche tournante » est devenu courant. La figure ci-dessous montre un arbre multi-étapes typique avec les terminologies pertinentes.

La pièce finale peut comporter n'importe quel nombre d'étapes, selon la conception. Ces marches peuvent avoir de nombreuses applications, comme fournir des sièges pour les composants d'accouplement tels que des manchons, des épaulements pour localiser les roulements ou à des fins esthétiques.

Comment fonctionne le processus de tournage par étapes ?

Le processus de tournage par étapes est assez simple mais demande de la patience. Généralement, le tournage par étapes commence avec une pièce ronde uniforme montée dans la machine.

Ensuite, une première coupe grossière est effectuée pour obtenir un diamètre uniforme sur toute la longueur de la pièce et pour éliminer toute irrégularité sur la surface.

Ensuite, les machinistes effectuent un tournage progressif de manière progressive, en diminuant le diamètre de chaque section en plusieurs étapes jusqu'à ce qu'ils atteignent le diamètre correct. Pour chaque étape suivante, l'outil de coupe doit garantir un alignement et des dimensions corrects.

En fin de compte, c’est une bonne pratique d’ajouter une coupe de finition. Cela permet d'obtenir une finition de surface fine et un contrôle précis des dimensions.

Qu'est-ce que le tournage conique ?

Passons maintenant à la deuxième partie de notre discussion sur le tournage étagé et le tournage conique. Le processus de tournage conique crée une surface conique, ce qui signifie que le diamètre de la pièce change progressivement sur sa longueur. La pièce finale a une forme conique, qui contraste avec le tournage par étapes, qui présente des marches pointues et des surfaces droites.

Le tournage conique peut avoir différents types. Un résumé de chacun est le suivant :

• Cône externe  :Les cônes externes se trouvent sur la surface extérieure de la pièce, comme indiqué dans la figure ci-dessus.
• Cône interne  : Les cônes internes sont créés sur la surface intérieure des pièces creuses, généralement avec un outil d'alésage.
• Cône droit :La surface effilée est droite et ne présente aucune courbure. En d'autres termes, les cônes droits ont un angle de cône constant sur toute la longueur de la coupe.
• Cône variable :Les cônes variables ne sont pas droits. Ils présentent des courbes et des splines en utilisant un angle de conicité variable.

Comment fonctionne le processus de tournage conique ?

Le processus de tournage conique est un peu plus complexe lorsqu'il s'agit de comparer le tournage étagé au tournage conique. Les machinistes doivent prendre en compte davantage de facteurs lorsqu'ils planifient une coupe conique et faire preuve de plus de prudence.

Généralement, les points liés au montage de la pièce, aux ébauches et aux surépaisseurs de finition sont les mêmes que pour le tournage étagé. Il y a cependant d'autres facteurs à prendre en compte.

Tout d’abord, l’angle de conicité est calculé. Pour cela, regardons la figure ci-dessus. Il montre la forme finale de la pièce avec une conicité. Les termes sont les suivants :

• α =Angle de conicité
• L =Longueur de la partie conique de la pièce
• D = Diamètre maximum à la plus grande extrémité du cône
• d =Diamètre minimum à la plus petite extrémité du cône

La formule suivante calcule l'angle de conicité :

Il s'agit de l'angle que l'outil de coupe doit déplacer par rapport à l'axe de la pièce en rotation.

Après avoir calculé l'angle de conicité, les machinistes choisissent une méthode de tournage conique appropriée. Il existe plusieurs techniques pour réaliser un tournage conique. Les méthodes de processus de tournage conique les plus courantes sont les suivantes :

• Accessoire de tournage conique  :Les machinistes utilisent un accessoire spécial sur le tour qui permet à la direction d'avance d'être à un angle équivalent à l'angle de cône.
• Poupée décalée :La contre-pointe du tour est légèrement décalée d'un côté, inclinant la pièce à un angle. En ajustant avec précision le décalage de la contre-pointe, l'angle de conicité correct peut être obtenu.
• Diapositive composée :L'angle du reste composé des tours est également réglable. Généralement, il y a également une jauge d’angle en relief dans la base du support composé. Dans de nombreux cas, il s'agit du moyen le plus pratique et le plus rapide d'effectuer un tournage conique lors d'un usinage manuel.
• Outil de formulaire :Cette méthode utilise des conceptions d'outils personnalisées (outils de forme) avec un tranchant incliné. L'angle d'inclinaison est égal à l'angle de conicité. Dans cette technique, la direction d'avance est perpendiculaire à l'axe de la pièce.

Différences clés entre le tournage étagé et le tournage conique

Le processus de tournage par étapes et le processus de tournage conique sont tous deux des opérations de tour avec une configuration de machine et d'outil similaire. Cependant, comme nous venons de le voir, il existe différents points de différenciation entre les deux. Un ingénieur et un technicien experts doivent bien connaître ces différences pour bien comprendre quand et comment utiliser l'un ou l'autre type de processus de tournage.

Géométrie de la pièce

La différence la plus significative entre le tournage étagé et le tournage conique réside dans la géométrie. Les pièces de tournage étagé ont des profils plats et étagés tandis que le tournage conique crée des profils coniques.

Dans un processus de tournage à cône variable, la pente du profil présente des courbes, ce qui en fait un processus plus polyvalent que le tournage par étapes.

Mouvement de l'outil

Le sens d'avance de l'outil de coupe diffère entre les deux processus de tournage. Dans un processus de tournage par étapes, l'outil se déplace parallèlement à l'axe de la pièce. La distance entre la pointe de l'outil de coupe et l'axe de la pièce est équivalente au diamètre du pas de l'arbre.

En tournage conique, en raison de la nécessité de couper le long de l'angle de conicité, l'outil de coupe se déplace selon un angle par rapport à l'axe de la pièce. Dans ce cas, étant donné que l'outil se déplace selon un angle, la distance entre le bord de l'outil de coupe et l'axe de la pièce varie constamment. Cependant, il reste entre le diamètre maximum et minimum de la section conique.

Configuration de l'outil

La configuration de l'outillage et la méthode d'exécution sont également très différentes lorsqu'il s'agit de comparer le tournage étagé au tournage conique. La configuration de l'outil de coupe est très simple en tournage pas à pas, l'outil étant simplement monté fermement dans n'importe quelle orientation appropriée dans le dispositif de montage de l'outil.

Pour le tournage conique, beaucoup plus de soin et de prise de décision sont nécessaires. Pour commencer, il existe plusieurs méthodes pour usiner un cône. Dans les sections précédentes, nous avons abordé certaines des méthodes courantes de tournage conique.

De plus, l’angle de conicité étant un autre paramètre du processus d’usinage, il introduit une source supplémentaire d’imprécision. Chaque méthode possède sa propre plage de tolérance pour l'angle de conicité. Généralement, les méthodes nécessitant des ajustements manuels, comme la méthode de décalage de la poupée mobile ou la méthode du coulisseau composé, sont plus imprécises que d'autres, comme l'utilisation d'outils de forme ou de machines CNC.

Post-traitement

Le post-traitement des pièces de tournage par étapes et de tournage conique est également différent. Le processus de tournage conique produit généralement une seule surface avec une seule action de coupe. Cela produit une finition de surface plus fine et facile à polir.

Dans un processus de tournage par étapes, il existe plusieurs surfaces. Chaque étape ajoute deux surfaces orthogonales, une parallèle à l'axe de rotation et une perpendiculaire à celui-ci. Ce type de géométrie est généralement sujet à des incohérences en termes de finition de surface. En particulier, aux points de transition, c'est-à-dire le bord où commence ou se termine une marche, il est parfois difficile de produire un coin parfait en raison du rayon de nez de l'outil de coupe.

Applications courantes du tournage étagé et du tournage conique

Quels que soient les différents points de comparaison entre le tournage étagé et le tournage conique, ce sont deux processus d'usinage importants dans la fabrication.

IndustrieTournage étagéTournage coniqueAutomobileArbres droits :axes, axes, arbres de boîte de vitessesComposants de moteur :tiges de soupapes, goujonsMachines CNCArbre de broche, tiges d'outilsSièges coniques de précision pour porte-outils, pinces, barres d'attelageMédicalConstruction d'appareils médicaux :outils chirurgicaux, cannes de supportForets dentaires, aiguilles, broches orthopédiquesPétrole et gazArbres de pompes, tuyaux à sections multiplesBuses, foret conique emboutsÉlectroniqueArbres moteurs, manchons de montage, actionneursBroches de connexion, pointes à souder

WayKen est spécialisé dans l'usinage CNC de haute précision, offrant des solutions avancées de tournage et de fraisage pour diverses industries. Notre expertise couvre des géométries complexes, des tolérances serrées et des finitions de surface supérieures, que ce soit pour le prototypage ou la production. Avec différents types de machines CNC, nous gérons efficacement les services de tournage CNC, y compris le tournage étagé, le tournage conique et d'autres opérations d'usinage différentes. Contactez-nous pour explorer nos capacités d'usinage adaptées aux besoins de votre projet.

Le tournage étagé et le tournage conique sont des processus de tournage essentiels avec un large éventail d'applications industrielles. Les ingénieurs disposent de plusieurs méthodes pour effectuer les deux opérations, avec plusieurs différences de géométrie, de technique et de configuration de la machine-outil.

Le tournage conique peut-il être effectué sur un tour manuel ?

Oui, le tournage conique peut être effectué sur un tour manuel. Les machinistes utilisent plusieurs techniques pour le faire. Par exemple, en ajustant l'angle de la poupée mobile, en déplaçant l'outil de coupe selon un angle à l'aide du support composé ou avec des outils de forme.

Quels sont les défauts courants dans les processus de tournage par étapes et coniques ?

Les défauts courants dans les opérations de tournage comprennent les imprécisions dimensionnelles, un mauvais état de surface et l'usure des outils. Lors du tournage par étapes, une préoccupation majeure est que les étapes ne sont pas uniformes. En tournage conique, les angles de conicité incohérents sont un problème courant.

Comment choisir la méthode de tournage conique à utiliser ?

Le choix de la méthode de tournage conique dépend de facteurs tels que la taille de la pièce, l'angle de conicité, les exigences de qualité et la disponibilité des outils. En règle générale, des cônes plus longs et plus précis sont meilleurs avec une lunette composée ou une machine CNC.