Tournage en usinage : Définition, types et applications

Qu'est-ce que le tournage ?

Le tournage est un procédé d'usinage où un outil de coupe, généralement un outil monobloc non rotatif, décrit une trajectoire hélicoïdale en se déplaçant plus ou moins linéairement tandis que la pièce tourne.

Le terme « tournage » est généralement réservé à la génération de surfaces externes par cette action de coupe, alors que la même action appliquée aux surfaces internes s'appelle « alésage » (boring).

Ainsi « tournage et alésage » catégorise la famille des procédés connus sous le nom de « tour ». La coupe des faces de la pièce, qu'avec un outil de tournage ou d'alésage, s'appelle « dressage » (facing), et peut être rattachée à l'une ou l'autre catégorie.

Le tournage peut être manuel, sur tour conventionnel nécessitant une surveillance continue, ou sur tour automatisé. Aujourd'hui, l'automatisation la plus courante est le commande numérique par ordinateur (CNC).

En tournage, la pièce (bois, métal, plastique, pierre) tourne et l'outil se déplace sur 1, 2 ou 3 axes pour créer des diamètres et profondeurs précis. On peut tourner l'extérieur du cylindre ou l'intérieur (aussi appelé perçage) pour produire des composants tubulaires aux géométries variées.

Bien que rare aujourd'hui, les tours anciens pouvaient réaliser des figures géométriques complexes, même les solides de Platon ; depuis le CNC, le contrôle de trajectoire non informatisé est peu utilisé pour cela. Pour des pièces de tournage CNC, YIJIN Hardware est le meilleur fournisseur en Chine.

Les opérations de tournage se font généralement sur un tour, considéré comme la plus ancienne machine-outil, de divers types : tournage droit, conique, profilage, rainurage externe.

Ce procédé produit diverses formes : droites, coniques, courbes, rainurées. En tournage, on utilise généralement une coupe monopoint. Chaque groupe de matériaux a un jeu optimal d'angles d'outil développés au fil des ans.

Les copeaux métalliques du tournage sont appelés « chips » (Amérique du Nord) ou « swarf » (Grande-Bretagne), parfois « turnings ».

Procédé de tournage

Le tournage est une forme d'usinage, un procédé d'enlèvement de matière, pour créer des pièces de révolution en enlevant le surplus. Il nécessite un tour, une pièce, un montage et un outil de coupe.

La pièce, préformée, est fixée au montage, lui-même sur le tour, et tourne à grande vitesse. L'outil est généralement monopoint, aussi fixé dans la machine, bien que certaines opérations utilisent des outils multipoints.

L'outil pénètre dans la pièce tournante et enlève la matière sous forme de petits copeaux pour créer la forme désirée.

Le tournage produit des pièces de révolution, généralement axisymétriques, avec de nombreux éléments : trous, rainures, filets, conicités, épaules de diamètres variés, surfaces profilées. Les pièces entièrement tournées incluent souvent des composants en petites séries, pour prototypes (ex. : arbres et fixations sur mesure).

Le tournage est aussi couramment utilisé comme opération secondaire pour ajouter ou affiner des détails sur pièces faites par un autre procédé. Grâce aux hautes tolérances et finitions, il est idéal pour ajouter des fonctions de précision rotationnelle sur une pièce dont la forme de base existe déjà.

Opérations de tournage

Le tournage est l'opération de tour la plus courante. Pendant le processus, un outil enlève la matière du diamètre externe d'une pièce tournante. L'objectif principal est de réduire le diamètre à la cote désirée. Deux types : ébauche et finition.

Diverses opérations peuvent être effectuées durant le cycle pour obtenir la forme finale. Classables en externes (modifient le diamètre extérieur) et internes (modifient le diamètre intérieur). Chaque opération est définie par le type d'outil et sa trajectoire.

Opérations de tournage spécifiques (Externes)

• Tournage (Turning). Outil monopoint avançant axialement le long de la pièce, enlevant de la matière pour former marches, conicités, chanfreins, contours. Généralement à faible profondeur radiale, passes multiples jusqu'au diamètre final.
• Tournage conique (Tapered turning). Produit une forme cylindrique dont le diamètre diminue progressivement d'un bout à l'autre.
• Tournage dur (Hard Turning). Sur matériaux dureté Rockwell C > 45. Généralement après traitement thermique. Vise à remplacer ou limiter le rectificage. Pour enlèvement pur, compétitif avec rectificage d'ébauche. Pour finition forme/cote critiques, rectificage supérieur.
• Dressage (Facing). Outil monopoint avançant radialement sur la face de la pièce, enlevant une fine couche pour surface plane lisse. Faible profondeur, une ou plusieurs passes.
• Tronçonnage (Parting). Similaire au rainurage, outil de coupe-off radialement dans le côté de la pièce jusqu'au centre ou diamètre intérieur, séparant une section.
• Rainurage (Grooving). Outil monopoint radialement dans le côté, créant une rainure de largeur égale à l'outil. Passes multiples pour rainures plus larges, outils à forme spéciale pour géométries variées.

Opérations non spécifiques (Internes)

• Alésage (Boring). Outil entrant axialement et coupant une surface interne pour former marches, conicités, chanfreins, contours. Outil monopoint à diamètre réglable par tête d'alésage. Souvent après perçage pour élargir ou précision accrue.
• Perçage (Drilling). Enlève la matière à l'intérieur de la pièce. Forets standards montés fixes sur poupée ou tourelle. Peut être fait sur perceuses séparées.
• Molettage (Knurling). Striage de surface pour préhension ou esthétique, avec outil à moletter spécial.
• Régalage (Reaming). Opération de calibrage enlevant peu de matière d'un trou pré-percé. Pour trous intérieurs de diamètres très précis. Ex. : trou 6 mm percé à 5,98 mm puis régagé.
• Filetage (Threading). Outil monopoint (nez 60°) avançant axialement le long de la pièce, coupant le filetage en surface. Longueur et pas spécifiés, passes multiples possibles.
• Tournage polygonal. Formes non circulaires usinées sans interrompre la rotation de la matière première.

Paramètres de coupe

En tournage, vitesse et mouvement de l'outil sont définis par plusieurs paramètres, choisis selon matériau pièce, matériau outil, dimensions, etc.

• Avance de coupe (Cutting feed) – Distance parcourue par l'outil ou la pièce par tour de broche (mm/tr ou in/tr). Pour outil multipoint, avance = avance par dent × nombre de dents.
• Vitesse de coupe (Cutting speed) – Vitesse de la surface de la pièce par rapport à l'arête de coupe (m/min ou ft/min).
• Vitesse de broche (Spindle speed) – Vitesse de rotation broche/pièce (tr/min). Vitesse broche = vitesse coupe / circonférence au point de coupe. Pour vitesse de coupe constante, vitesse broche doit varier selon diamètre. Si vitesse broche constante, vitesse coupe varie.
• Débit d'avance (Feed rate) – Vitesse de déplacement de l'outil par rapport à la pièce (mm/min ou in/min) = avance de coupe × vitesse broche.
• Profondeur de coupe axiale – Profondeur de l'outil le long de l'axe de la pièce (ex. dressage). Grande profondeur axiale exige faible avance, sinon charge élevée sur l'outil et durée de vie réduite. Usinage en plusieurs passes.
• Profondeur de coupe radiale – Profondeur le long du rayon (ex. tournage, alésage). Grande profondeur radiale exige faible avance, sinon charge élevée et durée de vie réduite. Usinage par paliers.

Outillage

Les angles, formes et dimensions d'un outil monopoint influencent directement la surface résultante. Différents angles : angle de dépouille, angle de coupe, rayon de pointe, etc., varient selon la pièce.

Nombreuses formes d'outils monopoint : en V, carrés, etc. Un porte-outil spécial maintient l'outil en place pendant l'opération.

FAQ.

Qu'est-ce que le tournage ?

Le tournage est un procédé d'usinage où un outil de coupe, généralement un outil monobloc non rotatif, décrit une trajectoire hélicoïdale en se déplaçant plus ou moins linéairement tandis que la pièce tourne.

Quel est le procédé de tournage ?

Le tournage est une forme d'usinage, un procédé d'enlèvement de matière, pour créer des pièces de révolution en enlevant le surplus. Nécessite un tour, pièce, montage et outil de coupe.