Différents types d'outils de coupe de tour pour les machines et applications de tour CNC

Les outils de tour sont des machines-outils anciennes mais diversifiées, propres aux opérations de tournage dans la fabrication de pièces. Il existe plusieurs types d'outils de tour, chaque type ayant des structures, une composition de matériaux, des fonctions, etc. distinctes, qui aboutissent à des applications différentes.

La qualité des pièces est réalisable avec différents outils de tournage en fonction de votre niveau de compréhension de leurs conceptions, propriétés et fonctions. Par conséquent, cet article traite des classifications des différents outils de coupe utilisés dans les tours et de la manière de choisir le bon.

Qu'est-ce qu'un tour ?

Également connue sous le nom de « Mère de toutes les machines », une machine à tour est une machine ancienne et polyvalente qui date du 13^th siècle en Egypte. Il sert à façonner des matériaux comme les métaux et le bois et fonctionne à l'aide du mécanisme de maintien et de rotation.

Des outils de coupe fixes sont montés sur le tour et ils enlèvent des parties de la pièce en rotation, laissant derrière eux une pièce façonnée selon la conception du produit.

Types de tours CNC

Tours Il existe différents types, tels que les tours CNC, rapides, à tourelle et à moteur. Les tours CNC sont automatisés, offrant précision et efficacité. Les tours rapides sont idéaux pour les tâches plus légères et ont des applications courantes dans le travail du bois en raison de leur fonctionnement plus simple. Les tours à moteur sont des machines polyvalentes à usage général adaptées à un large éventail d’applications. D'un autre côté, les tours à tourelle sont idéaux pour les changements d'outils rapides, ce qui les rend efficaces pour la production en grand volume. Ils sont particulièrement doués pour manipuler des produits aux conceptions complexes.

Principales parties d'une machine à tour

Les principales pièces d'un tour sont la poupée mobile, la poupée mobile, le banc, les broches, le moteur et le porte-outil. Le Le lit forme la base du tour et est la partie où tous les outils de coupe du tour sont fixés.

La poupée se trouve à gauche de la machine et c'est là que se produit l'action principale. Il contient la broche principale où la puissance générée par le moteur est appliquée. La contre-pointe se trouve à droite de la machine et elle se déplace le long du lit et sert à soutenir la pièce, assurant ainsi sa stabilité.

Le moteur du tour se trouve sous le banc mais à gauche près de la poupée. Il peut être électrique (le plus courant) ou hydraulique et génère l’énergie nécessaire. Enfin, le porte-outil est responsable du réglage de la hauteur et de la rotation du tour.

Classement 1 : Basique Types d'outils de tour

En s'appuyant sur la compréhension de ce qu'est une machine de tour, il est important d'examiner comment les outils de coupe de tour sont généralement classés. Cette classification tourne autour de l’opération spécifique d’usinage ou de découpe pour laquelle ils sont conçus.

Outils de tournage

Les outils de tournage sur tour enlèvent une partie d'une pièce en rotation sur une longueur conduisant à une pièce finale de diamètre réduit. Il en existe deux types : les outils de tournage d'ébauche et de finition utilisés dans le Processus de tournage CNC.

• Les outils de tournage d'ébauche éliminent les excès de matériaux de la pièce à usiner grâce à leur angle de coupe rectifié qui peut résister à une pression maximale pendant l'usinage.
• Les outils de tournage de finition, en revanche, ne peuvent retirer que de petites parties de la pièce, conduisant à une pièce finale avec une finition lisse et précise.

Outils de revêtement

Un outil de surfaçage de tour est de conception similaire à un outil de surfaçage conventionnel caractérisé par un bord de coupe latéral. Il est applicable aux opérations de dressage, c'est-à-dire l'élimination de couches de matériaux de la pièce pour produire une surface lisse ou rugueuse en fonction de paramètres tels que la vitesse. Il en existe deux types : outils orientés vers la droite ou vers la gauche.

• Un outil de dressage à droite fonctionne sur le côté droit de la pièce.
• Tandis que l'outil orienté vers la gauche fonctionne sur le côté gauche de la pièce.

Quoi qu'il en soit, les outils de visage sont applicables pour créer une surface plane sur une pièce.

Outils d'alésage

Les outils d'alésage en carbure ont une barre d'alésage caractéristique et un outil de coupe à leur extrémité. Il existe deux types : les barres d'alésage monopoint caractérisées par un seul tranchant et les barres d'alésage multipoints dotées de plusieurs tranchants.

Les outils d'alésage montés sur un tour sont applicables pour agrandir des trous existants ou créer des formes internes dans une pièce.

Outils de chanfreinage

Un outil de chanfreinage fonctionne en créant un chanfrein, c'est-à-dire un bord incliné sur le coin d'une pièce. Ils sont fabriqués à partir de matériaux tels que l'acier rapide ou le carbure et ont trois sous-types différents, à savoir l'outil à angle unique, à angle variable et à chanfrein indexable.

• Un outil de chanfrein à angle unique peut créer un chanfrein ayant un angle constant sur toute la longueur de la coupe.
• Un outil de chanfrein à angle variable permet le réglage de l'angle du chanfrein permettant aux machinistes de créer des chanfreins avec plusieurs angles.
• Les outils de chanfreinage indexables sont dotés d'inserts remplaçables qui permettent de modifier l'angle et d'augmenter la flexibilité du processus de chanfreinage.

Il est également possible d'utiliser des outils de tour pour le chanfreinage en les plaçant à angle droit par rapport à la pièce. Cependant, veillez à ne pas régler l’angle d’inclinaison trop haut car cela pourrait les rendre obsolètes.

Outils de coupe de filetage 

Ces types de fraises de tour sont applicables à la création de modèles de filetage en spirale sur une pièce cylindrique. Ils ont un angle de nez qui détermine l'angle du filetage et une section transversale qui détermine le pas du filetage. Il existe deux types d'outils de coupe de filetage, à savoir les outils de coupe de filetage interne et externe.

• Un outil de filetage interne ou un outil de taraudage crée un filetage dans un trou.
• Tandis que l'outil de filetage externe permet de créer des filetages sur la surface de la pièce.

Les outils de filetage conviennent à la création de filetages dans des pièces telles que des boulons et des écrous et au taraudage (création de filetages internes).

Outils de moletage

Les outils de moletage sont un autre type d'outil de coupe doté de deux ou plusieurs roulettes métalliques présentant des motifs en relief. Il existe différents types en fonction des pièces en relief, deux types courants étant les outils de moletage droits pour créer des motifs droits et les outils de moletage diagonaux pour créer des motifs en diagonale ou en forme de losange.

Les outils de moletage sont applicables pour créer un motif en relief sur la surface d'une pièce pour une meilleure adhérence ou une meilleure esthétique.

Classement 2 : Spécialisé Outils de coupe de tour

Les types spécialisés d'outils de coupe pour tours CNC se distinguent des fraises standard en termes de conception et d'applications et conviennent aux exigences d'usinage spécifiques. Ils comprennent:

Outils de formage

Les outils de formage sont réalisés en combinant des outils de tournage et de rainurage et conviennent à la réalisation de pièces aux formes complexes. Ils ont des profils personnalisés adaptés à des formes spécifiques et sont plus précis et plus efficaces en production.

Les outils de formage sont appropriés et essentiels dans Usinage de précision CNC et sont populaires dans l'usinage de contours pour les formes concaves ou convexes et dans la fabrication de pièces nécessitant une haute précision et exactitude, telles que des engrenages.

Outils de tournage coniques

Les outils de tournage coniques sont conçus pour usiner des surfaces coniques, capables de réduire ou d'agrandir le diamètre d'une pièce. Ils excellent dans la production d'arbres coniques dont le diamètre change sur la longueur de la pièce et sont cruciaux pour créer des caractéristiques coniques essentielles dans divers domaines. opérations d'usinage. Ces outils sont indispensables dans les industries automobile, aérospatiale et manufacturière, en particulier pour la fabrication de composants tels que des arbres, des cônes et des buses.

Une caractéristique clé des outils de tournage conique est leur tranchant à angle réglable. Les opérateurs peuvent régler ce bord à différents angles par rapport à l'axe du tour pour répondre aux exigences spécifiques de la pièce. Cette possibilité de réglage permet aux machinistes de façonner avec précision différents matériaux et tailles, ce qui fait de ces outils un atout précieux dans l'ingénierie de précision et la production de pièces personnalisées.

Outils de rainurage

Les outils de rainurage sont applicables pour réaliser des rainures sur des pièces à surfaces cylindriques. Ils se présentent sous plusieurs formes en fonction du tour, les plus courantes étant les outils de coupe en forme de V et carrés.

Les outils de rainurage ont un bord de coupe étroit, ce qui les rend adaptés à la réalisation de fentes, de rainures ou de tronçonnage sur une pièce à une profondeur de coupe spécifique. De plus, ils disposent d’une évacuation efficace des copeaux de la zone de coupe.

Classification 3 : Outils de tour CNC basés sur des matériaux

Les outils de coupe pour tours à métaux peuvent également être classés en fonction de leur composition matérielle. Les matériaux courants utilisés dans la fabrication de différents types d’outils de tour comprennent :

Acier à haute vitesse

Les outils de coupe de tour en acier rapide sont durs, solides et résistants à l'usure. Le matériau contient des éléments comme le carbone, le tungstène, le chrome et le vanadium et peut bien fonctionner à une température d'environ 588 °C.⁰C.

Les outils en acier rapide (HSS) sont abordables et sont populaires dans les opérations de tournage à vitesse modérée telles que l'usinage d'ébauche et de semi-finition en raison de leur polyvalence. Cependant, ils ne sont pas adaptés à l’usinage à grande vitesse et nécessitent des changements d’outils fréquents.

Carbure

Les fraises de tour en carbure se distinguent par leur dureté et leur durabilité exceptionnelles, surpassant les outils traditionnels en acier rapide. Les fabricants peuvent améliorer ces propriétés en ajoutant des éléments comme le tungstène, le carbone, le vanadium et le chrome. De plus, l’application de revêtements de matériaux tels que l’oxyde d’aluminium et le nitrure de titane augmente encore leur efficacité. Leur principal avantage réside dans le maintien d'une arête de coupe tranchante à des températures d'usinage élevées, ce qui les rend idéaux pour les applications d'usinage à grande vitesse et à usage intensif.

Les outils en carbure excellent dans la coupe de matériaux durs comme l'acier inoxydable et la fonte, offrant des finitions de surface et une précision améliorées. Leur longévité et leur capacité à gérer des tâches plus difficiles réduisent la fréquence des changements d'outils, améliorant ainsi la productivité globale. Bien qu’ils soient plus chers au départ, leur durée de vie prolongée et leur efficacité les rendent rentables pour une utilisation industrielle.

Diamond

Les outils diamantés pour tours, connus pour être le matériau le plus dur, offrent des performances inégalées en usinage de précision. Leur principal avantage est une résistance exceptionnelle à l’usure, leur permettant de conserver leur netteté et leur précision sur de longues périodes, même à des vitesses de coupe élevées. Ces outils sont idéaux pour usiner des matériaux hautement abrasifs comme les composites, les alliages d'aluminium et la céramique, garantissant des finitions lisses et une précision dimensionnelle.

Ils sont particulièrement appréciés dans les industries nécessitant des finitions ultra fines, comme l’aérospatiale et l’électronique. Leur durabilité entraîne moins de changements d’outils et une réduction des temps d’arrêt, ce qui en fait un choix rentable malgré leur coût initial plus élevé.

Céramique

Les fraises de tour CNC en céramique se distinguent par leur résistance à la chaleur et leur durabilité exceptionnelles, idéales pour l'usinage à grande vitesse de matériaux difficiles à usiner comme les aciers trempés, les alliages à base de nickel et le titane. Leur résistance à l’usure et à la déformation sous haute température garantit une durée de vie prolongée de l’outil et des performances constantes. Ces outils sont particulièrement utiles dans les environnements d'usinage abrasifs, réduisant considérablement la fréquence de remplacement des outils.

Ils présentent également une excellente stabilité chimique, évitant ainsi les réactions indésirables avec divers matériaux. Bien qu'ils soient initialement plus coûteux, leur longévité et leur efficacité dans des applications exigeantes en font une solution rentable dans des secteurs tels que l'aérospatiale et la construction automobile.

Nitrure de bore cubique

Les outils de tour en nitrure de bore cubique (CBN) sont réputés pour leur dureté et leur résistance à l'usure, juste derrière le diamant, ce qui les rend idéaux pour l'usinage de matériaux durs. Leur stabilité thermique élevée garantit l'efficacité des processus d'usinage à haute température, tandis que leur inertie chimique permet une interaction sûre avec une variété de métaux. Ces outils sont particulièrement efficaces dans l'usinage des aciers trempés, les applications à grande vitesse et l'usinage de finition, offrant des finitions de surface et une précision de haute qualité.

Malgré un coût initial plus élevé, leur durée de vie prolongée et leur besoin réduit de remplacement rendent les outils CBN économiquement efficaces à long terme, en particulier dans les environnements de production élevée. Leur durabilité améliore non seulement les performances, mais réduit également les temps de changement d'outils, rationalisant ainsi davantage les processus de fabrication.

Classification 4 : Outils de tour CNC basés sur la vitesse d'application

Les outils de tournage de tour peuvent être classés en fonction du sens d'avance pendant le processus d'usinage.

Outils à droite

Un outil à droite enlève des matériaux de la pièce à mesure qu'elle se déplace de droite à gauche. La plupart des outils de tour pour l'usinage CNC sont généralement de conception à droite, ce qui en fait des options moins chères. De plus, ils coupent vers le mandrin et la formation des copeaux est éloignée de l'outil, ce qui augmente l'efficacité de l'évacuation des copeaux. Il s'agit généralement d'outils de tournage et d'outils de dressage et sont applicables à la création de pièces tournées, de filetages et de surfaces planes sur l'extrémité de la pièce.

Outils à gauche

Un coupe-tour à gauche enlève les matériaux de la pièce à mesure qu'elle se déplace de gauche à droite. Ils ne sont pas courants et sont donc plus chers. De plus, ils coupent à l'écart du mandrin, ce qui signifie que la formation de copeaux se fait vers le mandrin. Néanmoins, ils sont préférables pour le tournage en arrière, avec des épaulements pointus sur le dos de la pièce, et constituent la meilleure option pour les pièces courtes qui ne peuvent pas être saisies par le mandrin de la contre-broche. 

Outils à nez rond 

Les outils à nez rugueux ont des pointes étroites sans angles de coupe latéraux ou arrière. Ils sont donc préférables pour couper dans le sens droit ou gauche. Ils sont applicables dans la création de pièces avec un profilage complexe à finition lisse et le contour de surfaces courbes ou d'arrondis de coins.

Classification 5 : Outils de tour CNC basés sur la structure

Les outils de tour sont également classés en fonction de leur structure en trois grands types. Ceux-ci sont:

Outils à corps unique

Une structure monocorps est réalisée à partir d'un seul matériau tel que le carbure, l'acier rapide ou la céramique. Ils ont une forme, une taille et une géométrie spécifiques et sont très solides. Par conséquent, ce sont les types d’outils de tour les plus applicables dans les opérations d’usinage standard.

Outils de coupe de tour de soudage

Le soudage est un processus clé dans la fabrication d’outils de coupe pour tours CNC, impliquant l’assemblage de différents matériaux. Cette technique permet la création de géométries personnalisées, la modification d'outils existants pour de nouvelles applications et le remplacement des plaquettes de coupe. Le résultat est une solution rentable et polyvalente, particulièrement utile dans les scénarios nécessitant l’adaptation d’outils pour des pièces nouvelles ou complexes. Les outils de coupe soudés sont particulièrement répandus dans les environnements où des modifications fréquentes sont nécessaires.

Outils de coupe de tour à pince

Serrez les outils de tour à l'aide de méthodes d'assemblage temporaires. Ils constituent une option d'outillage adroite car ils facilitent le remplacement des plaquettes et l'utilisation de plaquettes à plusieurs arêtes de coupe. En conséquence, ils sont applicables dans les opérations où il existe un besoin constant d’outils remplaçables utilisés dans une machine à tour.

Ce qu'il faut considérer lors du choix d'un outil de tour

Tenez compte des facteurs suivants lors de la sélection d'un outil de tour pour le succès des opérations d'usinage.

Matériau et propriétés de la pièce

La composition matérielle de l’outil de coupe doit être plus solide, plus durable et plus dure que celle de la pièce à usiner pour un usinage efficace. Si cet aspect est négligé, l’outil peut s’écailler ou se casser. Par exemple, l'usinage de matériaux durs comme le titane nécessite des outils fabriqués à partir de substances plus résistantes, comme le diamant, qui sont plus efficaces que les options en acier rapide (HSS).

Finition de surface et tolérances souhaitées

L'état de surface et la tolérance souhaités détermineront les propriétés telles que la netteté et l'angle de coupe de l'outil de tour. Par exemple, pour obtenir une finition de surface lisse, il est préférable d'utiliser des outils de tour à métaux avec des angles de coupe élevés et des arêtes de coupe tranchantes. D’un autre côté, une tolérance serrée est réalisable en utilisant de petits matériaux dimensionnellement stables comme le carbure.

Vitesse de coupe, avance et profondeur de coupe

Il est important de prendre en compte les vitesses de coupe, les avances et les profondeurs de coupe, car ils détermineront la résistance et la classification de l'outil de tour. Par exemple, les outils monocorps, revêtus ou fabriqués à partir de carbure et de diamant, excellent dans les vitesses de coupe et les avances élevées en raison de leur résistance, dureté et durabilité supérieures. Une profondeur de coupe plus élevée signifie également que l'outil doit être suffisamment long pour disposer d'un bon mécanisme d'évacuation des copeaux.

Capacités et limites des machines-outils

La capacité du tour peut influencer les temps de cycle de production et la bonne utilisation des outils de tournage. Par exemple, les équipements rigides utilisés dans les opérations à grande échelle nécessiteront l'utilisation de fraises de tour fabriquées à partir de matériaux solides comme le carbure, capables de supporter des forces de coupe et des conditions de fonctionnement plus élevées. De plus, certaines machines équipées de plusieurs dispositifs de maintien d'outils dans un tour favoriseront l'utilisation de plusieurs outils de tour, entraînant une diminution du temps de cycle de production.

Avancées technologiques dans les outils de coupe de tour

Plusieurs avancées technologiques dans la fabrication d'outils ont contribué à une meilleure production d'embouts et à l'amélioration de la précision, de l'efficacité et de la polyvalence de l'outil. Quelques avancées incluent :

Matériaux avancés

On observe désormais une augmentation de l'utilisation de matériaux avancés dotés de propriétés améliorées telles que la dureté, la stabilité thermique, la ténacité et la résistance à l'usure pour des performances améliorées.

Les matériaux avancés courants sont les qualités de carbure haute performance et les céramiques comme le nitrure de silicium et l'alumine. En outre, des revêtements tels que TiAlN (nitrure de titane et d'aluminium) et AlTiN (nitrure d'aluminium et de titane) sont désormais courants dans la fabrication d'outils de tour en raison de leurs propriétés mécaniques améliorées.

Géométrie des outils améliorée

Des outils de tournage modernes, dotés désormais d'une géométrie unique, sont utilisés dans les tours pour améliorer l'efficacité de l'usinage. Ces outils intègrent des avancées telles que les brise-copeaux, qui améliorent l'évacuation des copeaux et la finition de surface. De plus, leur conception inclut désormais une hélice et un pas variables, ce qui réduit considérablement les vibrations et améliore la stabilité pendant le processus de tournage.

Conception assistée par ordinateur (CAO) et simulation

Grâce aux logiciels de CAO et aux outils de simulation, les fabricants d'outils de tournage peuvent virtuellement prototyper les outils et optimiser leurs géométries. Cela peut leur permettre de prédire les performances de l'outil avant leur production.

De plus, grâce à l'analyse par éléments finis (FEA), les fabricants peuvent simuler le comportement des outils de tournage dans diverses conditions d'usinage. En conséquence, cela permet le développement de couteaux plus solides et plus efficaces.

Intégration du capteur

Certains outils pour tours sont désormais intégrés à des capteurs qui permettent aux fabricants de surveiller des paramètres tels que la température et les vibrations en temps réel. Il est ainsi possible d’optimiser les outils, de réduire leur usure et d’améliorer leur utilisation.

Fabrication Additive

Les techniques de fabrication additive sont devenues essentielles à la production d’outils de coupe complexes et personnalisés pour les tours. Cette innovation simplifie la création d'outils spécialisés aux conceptions complexes, adaptés à des besoins d'usinage spécifiques.

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Conclusion

Cet article se penche sur les différentes formes, structures et matériaux des outils de tour, soulignant l'impact de ces différences sur leurs applications et la qualité du produit final. Il vise à améliorer votre compréhension des différents types d'outils en les classant en fonction de leur fonction, de leur structure, de leur conception et d'autres critères.

Après avoir lu cet article, vous serez mieux équipé pour sélectionner l'outil approprié à vos besoins. De plus, si vous avez besoin de solutions personnalisées pour l'usinage d'outils de tour ou si vous avez besoin de pièces usinées sur mesure, n'hésitez pas à nous contacter. Nous sommes là pour vous aider démarrer vos projets.

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