Tours CNC à guidage linéaire : précision, vitesse et production légère

Un tour CNC à guidage linéaire (linear way) est équipé de guides linéaires qui portent et déplacent les outils sur rails linéaires avec blocs coulissants pendant l'opération. Conçu pour usiner des pièces relativement légères avec vitesse rapide et haute précision, il bénéficie aux fabricants de productions légères.

Un tour CNC fait tourner les pièces avec la broche rotative, les outils de coupe traversant ou allant/venant sur les pièces pour enlever la matière des zones requises (surfaces ou du surface vers l'intérieur). Avec la technologie CNC, ces processus s'effectuent avec ajustement informatisé de vitesse, positions, directions, avances, etc.

Quand la technologie CNC est employée sur un tour, de la conception à l'usinage, des systèmes correspondants gèrent chaque tâche. Pour la conception : système CAO (conception assistée par ordinateur) pour modèles 2D/3D. Pour l'usinage : système FAO (fabrication assistée par ordinateur) transforme programmes en codes instructions.

Au-delà des techniques de conception/fabrication, la coordination des composants du tour CNC influence grandement l'efficacité et la qualité. Voyons comment un tour CNC est construit.

Construction d'un tour CNC

Sur un tour CNC, plusieurs systèmes contiennent des ensembles de composants formant les mécanismes requis : système d'alimentation, système de maintien pièce, système d'usinage, système de transmission de mouvement.

Système d'alimentation

Livraison de l'énergie (hydraulique, pneumatique, électrique) de la source au système de transmission de mouvement.

Système de maintien pièce

Contient l'équipement tenant pièces et outils. L'équipement tenant la pièce combine broche rotative et dispositifs de serrage (mandrin ou collet) sécurisant la pièce pendant sa rotation.

Système d'usinage

Composants participant directement au travail : broche rotative et outils de coupe. La broche facilite le mouvement des pièces. Fixée au dispositif de serrage sur la poupée fixe, la pièce est entraînée en rotation. Les outils de coupe sont des fraises spécialisées avec lames sur pointes de coupe, dents ou goujures sur lames pour enlever la matière.

Système de transmission de mouvement

Dérivé du système d'alimentation. Contient le mécanisme permettant aux pièces mobiles (broche, guides) de bouger, transformant énergie mécanique/électrique en énergie cinétique (mouvement rotatif ou linéaire) et délivrant le mouvement requis.

Quel est le rôle des guides sur un tour CNC ?

Quelle que soit la machine CNC (fraiseuse ou tour), les guides entraînent le mouvement rotatif ou linéaire des composants connectés. Sur tour CNC, ils servent spécifiquement au mouvement des outils de coupe.

Les outils, tenus par le porte-outil, avancent pour couper la pièce sur axes tandis que les blocs coulissants (supportant le porte-outil) vont et viennent. Ce sont les guides qui facilitent le mouvement des outils. Mais qu'est-ce qui fait bouger les blocs coulissants ?

Généralement deux types de guides dans le système de transmission : guides à glissières (box ways) et guides linéaires (linear ways), nommés d'après leurs formes. Le premier, aussi appelé guides queue d'aronde (dovetail ways), forme boîte avec joints queue d'aronde, surface large pour charges lourdes. Le second, aussi appelé glissières linéaires (linear slides), simples roulements linéaires à surfaces plus étroites, plus adaptés aux charges légères.

De quoi sont faits les guides linéaires ?

Deux parties principales : rails et blocs coulissants. Deux blocs sur deux rangées de rails, assemblage type sur tour CNC.

Rail

Conçu comme roulements à billes ou rouleaux, mais surface plate au-dessus (pas cylindrique). Fournit support stable au bloc coulissant, porte-outil et outils.

Bloc coulissant

Disposé au-dessus du rail (base du porte-outil). En opération, le porte-outil est fixé sur la surface du bloc. Le mouvement rotatif du système d'alimentation transformé en mouvement linéaire pour le rail entraîne le bloc en va-et-vient, déplaçant ainsi le porte-outil.

Guides linéaires vs Guides à glissières

Rigidité dynamique

Rigidité du mécanisme en mouvement. Guides à glissières : surfaces plus larges pour porte-outil, mécanisme relativement plus stable que surfaces étroites des guides linéaires. Donc guides à glissières supérieurs en rigidité dynamique.

Application compatible

Plus les guides sont stables, plus la capacité de charge est élevée. Selon rigidité dynamique : guides linéaires pour charges légères, guides à glissières préférés pour charges lourdes.

Vitesse

Avec variation de charge, vitesse de travail diffère. Guides linéaires (charges légères) travaillent plus vite que guides à glissières (charges lourdes).

Amortissement des vibrations

Quand composants bougent, vibrations produites. Stabilité détermine capacité d'amortissement. Guides à glissières performent mieux en amortissement que guides linéaires.