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Le tournage CNC est une partie essentielle du processus de fabrication et il est essentiel de comprendre comment l'utiliser correctement pour vos besoins.
Le tournage CNC fonctionne en faisant tourner ou en tournant l'ébauche au lieu de la machine-outil. Ce procédé permet un traitement efficace de composants cylindriques ou oblongs. Contrairement aux méthodes CNC courantes, les centres de tournage CNC ont utilisé des techniques améliorées pour donner les meilleurs résultats.
Dans cet article, nous aborderons tous les aspects du tournage CNC afin que vous puissiez prendre une décision éclairée quant à savoir si ce processus de fabrication convient ou non à votre entreprise ! Allons-y.
Qu'est-ce que le tournage CNC?
Le tournage CNC est un procédé de fabrication qui consiste à faire tourner la pièce alimentée par une machine-outil, en enlevant de la matière superflue pour obtenir la forme souhaitée. Il s'agit d'un procédé d'usinage soustractif qui utilise un centre de tournage à commande numérique (CNC) pour remodeler les substrats.
Les fabricants utilisent le processus de tournage CNC depuis des milliers d’années. Les premières machines automatisées reposaient sur des vis à métaux parfaitement créées sur différents tours. Les centres de tournage modernes sont des tours automatisés qui utilisent des vis à billes avec une plus grande précision.
Ces tours CNC disposent d'un moteur contrôlé par ordinateur qui met le centre de tournage en mouvement. Avec votre fichier CAO, nous pouvons produire avec précision des pièces présentant les caractéristiques souhaitées et une précision supérieure tout en automatisant le cycle de découpe.
Qu'est-ce qu'un centre de tournage CNC ?
Un centre de tournage CNC est une machine avancée à commande numérique par ordinateur. Généralement, ces machines possèdent une structure fermée qui maintient tout matériau coupé, composants et liquide de refroidissement confinés dans la machine.
Les centres de tournage CNC ont 3, 4 ou 5 axes avec de multiples capacités de coupe telles que le taraudage, le fraisage, le tournage et le perçage. Il existe deux principaux types de centres de tournage CNC, notamment :
- Centres de tournage horizontaux
- Centres de tournage verticaux.
Quels sont les avantages du tournage CNC ?
Le tournage CNC offre plusieurs avantages à votre projet. Certains des éléments essentiels comprennent :
Délai d'exécution rapide
Les opérations de tournage CNC vous offrent de meilleures chances de réaliser un prototypage rapide et des tests de marché. Le processus est contrôlé numériquement par ordinateur. Contrairement aux méthodes conventionnelles, c’est ultra-rapide. Vous pouvez utiliser des tours CNC pour produire différentes pièces aux dimensions complexes dans un laps de temps limité et avec moins de main d’œuvre et de coût.
Finitions personnalisées
Avec les tours CNC, vous pouvez choisir n'importe quelle option de finition parmi la vaste gamme disponible pour les composants métalliques ou plastiques. Le tournage CNC garantit des finitions de qualité qui correspondent aux spécifications de conception souhaitées. Vous pouvez choisir parmi les options de finition telles que l'anodisation, le revêtement en poudre, le sablage aux billes, etc.
Choix des matériaux
Les centres de tournage CNC sont hautement compatibles avec une large gamme de matériaux. L’un des avantages essentiels de l’utilisation du procédé de tournage CNC est sa compatibilité avec différents matériaux. Les tours fonctionnent généralement efficacement avec plus de 50 matières premières, dont les métaux et les plastiques.
La précision
Un tour CNC a une précision et une exactitude supérieures à celles de nombreuses autres machines. Comme indiqué précédemment, il est automatisé, produisant ainsi des pièces usinées de haute précision.
Selon les spécifications, le processus d'usinage par tournage CNC peut garantir des tolérances comprises entre +/- 0.001″ et +/-0.005″. Les tolérances réalisables avec les tours CNC sont très précises et adaptées à toute application commerciale.
Évolutivité
L'utilisation de processus d'usinage CNC conventionnels limite la capacité de production en série. Même les industries sans capacités de production sous-traitent à celles qui proposent des services de tournage CNC.
Les opérations de tournage CNC fonctionnent mieux pour les productions en grand volume. Vous pouvez fabriquer jusqu’à 10,000 XNUMX pièces sans revers. La précision et la répétabilité des tours et centres de tournage CNC assurent la production de plusieurs prototypes avec les mêmes spécifications.
Quelle est la différence entre le tournage et le fraisage CNC ?
La principale différence entre le tournage et le fraisage CNC est que le tournage CNC utilise un outil fixe et une pièce en rotation, tandis que le fraisage CNC utilise un outil en rotation et une pièce fixe.
L'image ci-dessus résume les différences entre le tournage et le fraisage CNC. Jetons un coup d'œil aux processus.
Tournage CNC
Un centre de tournage CNC fonctionne avec un mandrin tenant la barre ronde tandis qu'une broche fait tourner le mandrin et la barre à une vitesse programmée. Un outil de coupe fixe travaille la surface de la barre tournante.
Les couteaux stationnés enlèvent continuellement le matériau à mesure que la barre tourne. Différents outils de coupe se déplacent dans et autour de la barre pour former les caractéristiques souhaitées de la pièce.
Les tours CNC créent souvent des formes rondes, bien que de nombreuses barres de forme hexagonale soient réalisables. Certains centres de tournage CNC fonctionnent avec une seule broche, permettant un outillage d'un seul côté. Pendant ce temps, d'autres centres de tournage possèdent une broche principale et une broche secondaire.
Les centres de tournage CNC à deux broches ont un mode de fonctionnement plus raffiné. La broche principale travaille minutieusement sur la pièce, la transmettant à la broche secondaire pour lui donner d'autres fonctionnalités.
Le tournage est généralement plus rapide et plus efficace que le fraisage. La plupart des tours automatiques suisses utilisent des outils motorisés pour arrêter la rotation et réaliser des usinages, tels que des perçages, des fraisages de petite taille et des rainures.
Le tournage CNC fournit des pièces de qualité avec des profils cylindriques tels que des rondelles, des roulements à billes et des boulons. Cependant, il ne convient pas aux pièces non axisymétriques.
Fraisage CNC
Les fraiseuses CNC font tourner les outils de coupe contre la surface d’une pièce fixe. La broche saisit la fraise qui tourne à grande vitesse tout en enlevant la matière.
Une fraise possède 2 à 150 surfaces de coupe différentes, et certains outils de coupe en ont encore plus. Les opérations de fraisage sont idéales pour les pièces à faces sculptées ou plates sur des blocs rectangulaires ou carrés.
Le fraisage CNC offre une efficacité inégalée dans la production de pièces aérospatiales, robotiques et automobiles.
Faut-il utiliser le tournage ou le fraisage ?
Peut-être que votre stock de barres est axialement symétrique ; Le tournage CNC est la bonne option. Ce processus fonctionne parfaitement sur des pièces de dimensions relativement grandes, donnant des produits finaux précis et de qualité.
Votre projet est probablement plus complexe que ce que le tournage CNC peut gérer. Dans ce cas, le fraisage CNC constitue une alternative idéale. Le fraisage permet de produire une variété illimitée de formes et peut également respecter des tolérances extrêmement serrées.
Options de finition de surface pour les pièces tournées CNC
Le post-traitement et les finitions de surface contribuent à améliorer la qualité de surface, les caractéristiques décoratives et la résistance à l'usure des pièces usinées CNC. Voici les finitions de surface standards pour les pièces tournées CNC :
Comme usiné
Les composants tournés CNC présentent souvent diverses marques en raison de l'outil de coupe utilisé. Vous pouvez mesurer l'état de surface de vos pièces à l'aide de leur rugosité de surface moyenne (Ra). 3.2 µm (125 µin) est la rugosité de surface standard de la machine.
Certaines pièces telles qu'usinées peuvent ne pas nécessiter de traitement supplémentaire en raison de leurs applications souhaitées. Cependant, d’autres peuvent nécessiter un lissage et un polissage pour améliorer leur aspect esthétique et la qualité de leur surface. Ces processus réduiront leur rugosité de surface. Cependant, cela peut également affecter leurs tolérances dimensionnelles en raison de l’enlèvement de matière.
Les avantages d’une finition telle que usinée sont qu’elle garantit des tolérances dimensionnelles serrées tout en évitant des coûts de finition supplémentaires. Cependant, des marques d'outils seront visibles sur le produit final.
Explosion de perles
Le microbillage confère une finition mate ou satinée uniforme à la surface de vos pièces usinées. C'est une excellente option de finition qui permet d'éliminer les marques d'outils et les résidus de matière tout en lissant la surface de vos pièces.
Le sablage fonctionne en bombardant les pièces avec de minuscules billes de verre à l’aide d’un pistolet à air comprimé. La taille des billes de verre et la pression de l’air sont les principaux paramètres impliqués. Les machinistes masquent souvent les surfaces sensibles comme les trous pour éviter toute altercation dimensionnelle.
Habituellement, cet état de surface améliore davantage les qualités esthétiques d'une pièce que ses propriétés de surface. Il s'agit d'une technique manuelle, ce qui signifie que son niveau de réussite dépend de l'expertise de l'opérateur de la machine. Bien qu’il s’agisse d’un processus de finition peu coûteux, il peut affecter les dimensions critiques et la rugosité de la surface.
Anodisation (Type II et Type III)
L'anodisation est une technique de finition qui consiste à déposer une fine couche de céramique sur la surface des pièces métalliques, les protégeant ainsi de l'usure et de la corrosion. Ce traitement est compatible uniquement avec le titane et l'aluminium.
L'anodisation de type II et de type III implique généralement d'enterrer la pièce dans une solution d'acide sulfurique diluée et de mettre une tension électrique entre la pièce et la cathode. Ce processus entraîne une réaction électrochimique qui ronge le matériau présent sur la surface exposée du composant. En conséquence, vous obtiendrez de l’oxyde de titane ou de l’aluminium dur.
- Anodisation de type II. C'est la même chose que l'anodisation décorative ou standard. Vous pouvez l'utiliser pour créer des revêtements d'une épaisseur de 25 µm sur des surfaces métalliques. Le résultat de l’épaisseur du revêtement dépend souvent de la couleur choisie. L'épaisseur du revêtement varie principalement entre 8 et 12 µm pour les pièces teintes en noir et entre 4 et 8 µm pour les pièces sans colorant.
- Anodisation de type III. Ce processus d'anodisation « hard coat » crée des revêtements de 50 à 125 µm. Ce type d'anodisation produit des revêtements céramiques épais avec une densité relativement plus élevée. Il produit donc une brillante résistance à la corrosion et à l’usure pour les applications fonctionnelles. Notez que cette option de finition nécessite un contrôle du processus par rapport à l'anodisation de type II. En conséquence, son coût de production est plus élevé.
Vous pouvez recouvrir des surfaces avec un trou existant ou des surfaces qui doivent rester électriquement conductrices pour éviter de les anodiser. Avant de sceller, vous pouvez teindre les pièces anodisées de différentes couleurs comme le rouge, l'or ou le noir. En outre, vous pouvez utiliser le courant électrique, la durée d'anodisation, la consistance et le niveau de chaleur de la solution pour créer un revêtement d'épaisseur et de densité variées.
Placage
Ce processus de finition permet de former une barrière protectrice à la surface d'une pièce. Il crée une fine couche de couches métalliques sur une pièce sous-jacente. Il donne un nouveau look à votre pièce et améliore ses qualités de surface, réduisant ainsi les frottements.
Le placage contribue à augmenter la dureté de la surface d’une pièce, prolongeant ainsi sa durée de vie. C'est la finition idéale si vos pièces doivent rester électriquement conductrices. Il existe une large gamme de placages métalliques parmi lesquels choisir pour donner à vos composants l’apparence et les performances idéales. Vous pouvez choisir entre le placage en nickel, zinc, chrome, étain et cuivre.
Revêtement poudre
Ce processus de finition de surface ajoute également une fine couche de polymère pour protéger la surface d'une pièce tournée CNC. Le revêtement en poudre est très différent de la peinture au pistolet. Son premier procédé consiste à apprêter la pièce avec un revêtement de chromatation ou de phosphatation, la rendant ainsi plus résistante à la corrosion.
De la poudre sèche est ensuite utilisée pour recouvrir la surface déjà apprêtée à l'aide d'un pistolet électrostatique et à des températures élevées d'environ 200°C et plus. Le processus de revêtement en poudre permet l'application de plusieurs couches de revêtement pour atteindre une épaisseur qui varie généralement d'environ 18 à 72 µm.
Le revêtement en poudre offre une couche solide et résistante à l’usure, créant des composants aux surfaces uniformes et lisses. Ces composants sont également généralement résistants à la corrosion et aux chocs. Contrairement à l’anodisation, le revêtement en poudre est compatible avec tous les métaux, avec plusieurs couleurs parmi lesquelles choisir.
Cependant, l’inconvénient de ce procédé est qu’il est difficile à appliquer sur les surfaces internes et les petits composants. Il offre également moins de contrôle dimensionnel.
Combien coûte la fabrication de pièces avec des tours CNC ?
L'usinage de pièces sur tours CNC coûte généralement entre 35 et 50 dollars de l'heure. Cependant, le coût réel de l'usinage dépend de plusieurs facteurs , notamment la matière première, le coût de la main-d'œuvre et le temps machine.
En ce qui concerne le coût de production, sachez que certains matériaux sont plus chers que d’autres en raison de leurs qualités particulières. Les métaux comme l’aluminium et l’acier sont facilement disponibles et possèdent le coût de matière première par kg le plus bas. Les plastiques tels que l’acrylique, l’acétal, l’ABS et le nylon sont également des options moins chères.
L'usinabilité des matériaux et la complexité des pièces jouent également un rôle important dans la détermination du coût global de production. Enfin, le nombre de pièces à produire affecte également les coûts d’usinage. Les productions uniques de composants en faible volume sont souvent plus coûteuses que les productions en grand volume.
Conclusion
Le tournage CNC est un pilier essentiel de l’industrie manufacturière. Cette méthode d'usinage offre des résultats précis et de qualité pour les pièces axisymétriques. Sa flexibilité et sa capacité de production permettent des productions en grand volume avec des résultats identiques.
Les centres d'usinage CNC actuels intègrent les fonctions de tournage et de fraisage. Ils sont ainsi plus performants pour la fabrication de pièces complexes. Chez AT Machining, nous proposons une gamme complète de services , notamment des prestations de tournage CNC fiables. Nous réalisons des pièces d'un diamètre allant de 5 mm (0.145″) à 82.55 mm (3.25″).
Nos machines CNC Swiss sont capables de travailler des pièces jusqu'à 1.5″ (38 mm), tandis que nos centres de tournage traitent des pièces d'une capacité élevée de 3.25″ (82.55 mm). Nous sommes ravis de travailler avec vous ! Demandez un devis aujourd'hui.
