Les centres de tournage : caractéristiques clés et applications

Qu'est-ce qu'un centre de tournage ?

Un centre de tournage est un outil d'usinage moderne utilisé pour fabriquer ou traiter des pièces de haute précision. Ce type d'outil est idéal pour l'usinage de pièces cylindriques. Toutefois, un centre de tournage peut travailler des pièces de presque toutes les formes, pourvu qu'elles possèdent un axe de symétrie. Le principe de base est simple : la pièce est serrée par un mandrin relié à une broche. La broche fait tourner la pièce à grande vitesse. Pendant la rotation, un outil de coupe stationnaire avance contre la circonférence de la pièce pour en retirer de la matière.

En enlevant de la matière de la surface, le diamètre de la pièce diminue. L'outil se déplace linéairement pour créer des contours ou des profils. Généralement, il se déplace selon deux axes : l'axe radial et l'axe axial. Ces deux directions permettent de modifier à la fois le diamètre intérieur et extérieur de la pièce. Le changement de diamètre intérieur est appelé alésage (ID turning), et celui du diamètre extérieur, tournage extérieur (OD turning). Un centre de tournage est aussi couramment appelé tour à commande numérique ou simplement tour.

Avantages des centres de tournage

Bien qu'on les désigne souvent comme des tours, les centres de tournage sont en réalité des tours dotés de capacités avancées grâce à l'intégration d'un système de commande numérique par ordinateur (CNC). Ce système contrôle et surveille l'opération de tournage pour améliorer la précision, l'exactitude et la productivité globale. Ainsi, les centres de tournage peuvent effectuer non seulement du tournage, mais aussi du fraisage, du surfacage et du perçage. De plus, le système CNC permet l'utilisation d'une broche secondaire pour renforcer l'efficacité et les capacités d'usinage. Les avantages incluent :

• Broches à couple et vitesse élevés pour un enlèvement de matière rapide, précis et agressif
• Deuxièmes broches pour la finition arrière ou le traitement séquentiel des pièces
• Broches d'outils rotatifs assurant les performances de fraisage, perçage et taraudage
• Configurations double broche et double tourelle offrant des options d'usinage innovantes
• Freins de poupée à 360° sur toute la circonférence
• Fonction d'axe Y offrant une plage d'usinage plus large pour la géométrie des pièces
• Porte-outil arrière NC intégré robuste pour processus automatisés
• Guides à rouleaux hybrides pour durabilité et fiabilité de la précision à long terme
• Alésage profond en option dans les barres d'alésage pour un usinage extrêmement productif
• Commande CNC conviviale et hautement fonctionnelle simplifiant la programmation et augmentant la productivité
• Conformité du chargeur de barres, du chargeur de portail et du robot articulé augmentant la production et permettant l'extinction de l'éclairage

L'opération multi-axes d'un centre de tournage

Les tours traditionnels à 2 axes ne régulent que le diamètre de la pièce. Ils ne peuvent pas tourner autour des angles ni s'intersecter au milieu. Les centres de tournage CNC multi-axes peuvent déplacer l'outil pour couper autour des angles, enlevant de la matière inaccessible à un tour 2 axes classique. Les centres de tournage CNC effectuent facilement le perçage, l'alésage et le taraudage au centre de l'axe de la pièce pendant la rotation. Les outils motorisés (live tooling) permettent ces opérations sur pièces stationnaires, perçant et créant des trous où les spécifications l'exigent, éliminant ainsi le besoin d'étapes supplémentaires sur d'autres postes.

Tour à 3 axes

Le troisième axe (Y), perpendiculaire aux axes X et Z, permet d'usiner des courbes. Entraînés par des actionneurs à vis, les guides de l'axe Y coulissent le long de guides linéaires ou à boîte. Le mouvement est obtenu en déplaçant l'outil de manière additionnelle. Certaines machines possèdent plusieurs positions d'outils et des poches d'outils motorisées sur la tourelle. Cette dernière est montée sur un chariot. D'autres ont un contrôleur d'outils de fraisage dédié monté sur la surface de la tourelle. Un magasin d'outils plus grand, jusqu'à 30 outils, est requis pour ce changeur d'outils automatique. D'autres encore montent les axes Y sur un lit incliné, ou assemblent une tête de fraisage indépendante avec changement d'outils.

Tour à 4 axes

Pour que l'outillage motorisé soit efficace, la pièce doit être positionnée avec précision. Cela se fait via une broche ou un axe C rotatif. De petits servomoteurs dans l'outillage monté sur la tourelle entrent en jeu lorsque la broche principale s'arrête, transformant le tour en fraiseuse conventionnelle. L'utilisation de servomoteurs pour maintenir la position permet à la fois le positionnement et le déplacement en contour. Des coupes de profilage peuvent ainsi être réalisées par le mouvement simultané des axes X-Y-Z avec l'axe C.

Tour à 5 axes

Le cinquième axe est généralement l'axe A ou B, offrant des trajectoires d'outils XYZAC ou XYZBC. La capacité de l'axe B distingue la machine 5 axes des précédentes : il tourne autour de l'axe Y, permettant des coupes à angles complexes. La machine 5 axes prend en charge toute la gamme d'opérations de fraisage et de tournage, permettant d'effectuer toutes ces opérations en un seul serrage.

Opérations effectuées par un centre de tournage outre le tournage

Molettage : assure une prise en main naturelle. Certaines pièces usinées, notamment les outils, doivent être bien tenues. Une surface lisse les rend glissantes. Le moletage imprime un motif sur la surface pour une meilleure préhension. Les douilles et autres outils métalliques ont souvent des manches moletés.

Tournage conique : facile grâce à plus de deux axes. Imaginez l'affûtage d'un crayon. Cette fonction nécessite une option non disponible sur le tournage CNC standard. Le cône a le plus de sens en bout de pièce, mais la technique s'applique n'importe où sur la longueur.

Filetage : réduit le temps d'usinage. Sur les tours traditionnels, le filetage est une étape séparée ; l'opérateur doit retirer la pièce et la déplacer vers un autre poste. Cette étape prend du temps et ajoute un risque inutile. Un filetage précis maintient la pièce verrouillée et fait gagner beaucoup de temps.