Maîtriser le tournage CNC : guide complet pour pièces de haute précision

Le tournage CNC se décompose en applications de base nécessitant un type d'outil spécifique, des données de coupe et une programmation adaptée pour une efficacité maximale. Pour les pièces tournées CNC, l'outillage est monté sur une tourelle pour un positionnement correct contre la barre de matière. Les centres de tournage CNC peuvent utiliser des outils motorisés (driven tools), permettant de programmer et d'usiner une vaste gamme de caractéristiques sur une même pièce : trous percés, rainures, surfaces fraisées. Les centres sans outillage motorisé sont limités dans le nombre et les types de caractéristiques réalisables.

Le cycle de tournage CNC

Le temps de cycle de tournage CNC se divise en quatre phases :

• Chargement / Déchargement

Temps nécessaire pour charger et fixer la pièce sur la machine rotative, et pour évacuer la pièce finie. Le temps de chargement dépend de la taille, du poids, de la complexité de la pièce et du type de fixation.

• Coupe

Temps nécessaire pour effectuer chaque coupe sur les pièces usinées. Le temps de coupe par opération se calcule en divisant la longueur totale de coupe par le taux d'avance (vitesse de l'outil par rapport à la pièce).

• Temps mort (Idle)

Également appelé temps non productif, c'est le temps requis pour les tâches du cycle n'impliquant pas la pièce et n'enlevant pas de matière : approche et rétraction des outils, déplacements entre fonctions, réglages machine, changements d'outils.

• Remplacement d'outil

Temps pour remplacer un outil en fin de vie devenu inefficace. Cette opération n'a pas lieu à chaque cycle, mais seulement quand l'outil atteint sa durée de vie.

:: Voir produits : Centres de tournage CNC

Paramètres du tournage CNC

Pendant le tournage, plusieurs paramètres définissent la vitesse et le mouvement de l'outil de coupe. Ils sont basés sur le matériau de la pièce, le matériau de l'outil, la taille de l'instrument, et sélectionnés pour chaque opération.

• Avance de coupe

Mesurée en mm ou pouces par tour, c'est la distance que l'outil ou la pièce avance pendant un tour de broche. L'outil est avancé vers la pièce dans certaines opérations, et inversement dans d'autres. Pour un outil multipoints, l'avance par dent (mm/dent) égale l'avance par dent multipliée par le nombre de dents.

• Vitesse de coupe

Vitesse de la surface de la pièce usinée par rapport au bord de l'outil.

• Vitesse de broche

Tours par minute (tr/min) de la broche et de la pièce. La vitesse de broche équivaut à la vitesse de coupe divisée par le diamètre de la zone de coupe. Elle doit varier selon le diamètre pour maintenir une vitesse de coupe constante.

• Taux d'avance (Feed rate)

Vitesse de déplacement de l'outil par rapport à la pièce pendant la coupe. Produit de l'avance de coupe et de la vitesse de broche (tr/min).

• Profondeur de coupe axiale

Profondeur de l'outil le long de l'axe de la pièce pendant la coupe. Une grande profondeur axiale nécessite un faible taux d'avance, sinon la charge sur l'outil augmente et sa durée de vie diminue. Une caractéristique est donc généralement usinée en plusieurs passes à la profondeur axiale de chaque passe.

• Profondeur de coupe radiale

Profondeur de l'outil sur le rayon de la pièce pendant la coupe (tournage). Une grande profondeur radiale nécessite un faible taux d'avance, sinon charge élevée et durée de vie réduite. Usinage fréquent en plusieurs étapes.

• Opérations de tournage CNC

Voici les opérations de tournage typiques lors de la fabrication de pièces. Cette liste n'est pas exhaustive ; d'autres procédés spécialisés existent.

• Tournage standard

Outil monopoint se déplaçant axialement le long de la pièce. Enlève de la matière créant marches, coniques, chanfreins, contours. Généralement usiné à faible profondeur radiale en plusieurs passes jusqu'au diamètre final.

• Surfacage (Facing)

Outil monopoint enlève une fine couche pour obtenir une surface lisse en se déplaçant radialement le long de l'extrémité de la pièce. Profondeur généralement faible, en une ou plusieurs passes.

• Rainurage (Grooving)

Outil monopoint se déplace radialement sur le côté de la pièce et crée une rainure de la largeur de l'outil. Plusieurs passes pour rainures plus larges, outils profilés pour formes géométriques variées.

• Tronçonnage (Parting)

Similaire au rainurage, l'outil avance radialement jusqu'au centre ou au diamètre intérieur, coupant une partie de la pièce.

• Filetage (Thread cutting)

Outil à fileter monopoint (pointe à 60°) se déplace axialement pour couper le filetage sur la surface externe. Longueur et pas spécifiés, plusieurs passes possibles.

• Taraudage (Tapping)

L'outil pénètre axialement par une extrémité et coupe le filetage interne dans un trou préexistant. Les trous sont généralement percés au diamètre de taraudage souhaité.