Vous débutez dans le secteur manufacturier et vous ne savez pas quel tour CNC choisir ou Centre de tournage CNC Comment choisir ? Examinons leurs différences et leurs avantages pour comprendre lequel convient le mieux à votre projet CNC.
Qu'est-ce qu'un tour CNC ?
A Tour CNC est une machine-outil à commande numérique utilisée principalement pour façonner des pièces de métal, de plastique ou de bois en les faisant tourner à grande vitesse contre un outil de coupe stationnaire.
En termes simples, il s'agit d'une machine hautement automatisée et précise, dérivée d'un tour traditionnel. Au lieu d'une action manuelle par volants pour contrôler l'outil de coupe, un programme informatique pilote les mouvements de la machine avec une extrême précision et répétabilité.
Qu'est-ce qu'un centre de tournage CNC ?
Un centre de tournage est conçu pour réaliser diverses tâches, au-delà des simples opérations de tournage. Si les centres de tournage et les tours fonctionnent tous deux par rotation de la pièce, les centres de tournage sont dotés d'une automatisation poussée, de capacités d'usinage multiaxes et d'autres fonctionnalités leur permettant de gérer des opérations d'usinage plus complexes.
Types de centres de tournage CNC et de tours CNC
Principaux types de tours CNC
Tours CNC verticaux : la broche est perpendiculaire au plan horizontal et la table de travail est un disque horizontal.
Tours CNC horizontaux : la broche est parallèle au plan horizontal. Ils peuvent être classés en plusieurs types selon la structure de leur banc :
- Tours CNC à banc plat
- Tours CNC à banc incliné
- Tours CNC à rails de guidage
Principaux types de centres de tournage CNC
Centres de tournage horizontaux
La broche est orientée horizontalement. Les centres de tournage horizontaux sont idéaux pour les pièces longues et sont largement utilisés dans des secteurs tels que l'automobile et l'aérospatiale.
Centres de tournage verticaux
La broche est placée verticalement et la pièce à usiner est montée sur une table de travail horizontale. Ces machines sont utilisées pour les pièces plus grandes et plus lourdes, difficiles à maintenir horizontalement. Centres de tournage verticaux sont couramment utilisées dans les industries où les pièces de grand diamètre et robustes sont fréquentes, comme la fabrication d'engrenages.
Les centres de tournage CNC peuvent également être classés selon le nombre de tourelles qu'ils possèdent :
Centres de tournage à une seule broche
Ces machines ne possèdent qu'une seule broche. Lors de l'usinage de la face arrière d'une pièce, un bridage secondaire manuel ou l'utilisation d'un sous-brideur est nécessaire, ce qui rend l'automatisation complète impossible.
Centres de tournage à double broche
Ceux-ci ont table rotative double: une broche principale et une contre-broche (broche opposée). La contre-broche peut se déplacer pour prendre le relais après l'usinage de la pièce par la broche principale et usiner ensuite la face arrière.
- Centres de tournage à tourelle unique : Ces machines ne possèdent qu’une seule tourelle, ce qui limite le nombre d’outils disponibles simultanément. Cependant, grâce à leurs outils en temps réel, elles restent capables d’effectuer plusieurs tâches simultanément.
- Centres de tournage multitourelles : Les machines dotées de deux tourelles ou plus offrent une plus grande polyvalence.
Ils peuvent utiliser simultanément plusieurs outils, ce qui améliore l'efficacité d'usinage en réduisant le temps de changement d'outil et en permettant un fonctionnement en parallèle sur la même pièce.
Centre de tournage CNC vs. Tour CNC : Principales différences
| Fonctionnalité | Centre de tournage CNC | Tour CNC |
| Fonction principale | Usinage composite incluant le tournage, le fraisage et le perçage | Principalement en tournant |
| Système d'outillage | Changeur d'outils automatique (ATC) | Changement d'outil manuel ou semi-automatique |
| Niveau d'automatisation | Haute | Moyenne |
| Gamme de traitement | Une seule configuration permet de réaliser la totalité ou la plupart des processus. | Plusieurs opérations de serrage sont nécessaires pour réaliser un usinage complexe. |
| Axe de mouvement | Axe Y optionnel | Il ne possède pas d'axe Y et ne peut se déplacer que dans le plan X/Z. |
Outils motorisés et fonction de l'axe C
Tour CNC : Ses outils sont fixes (outils de tournage, d’alésage, de filetage, etc.). Pendant l’usinage, la pièce tourne sur la broche et l’outil se déplace le long d’une trajectoire prédéfinie pour effectuer la coupe.
Centre de tournage CNC : Sa tourelle motorisée peut accueillir des outils rotatifs tels que des forets et des fraises. Ces outils peuvent tourner de manière autonome. Simultanément, la broche de la machine-outil devient un axe de coordonnées rotatif précis : l’axe C. Elle peut être bloquée à n’importe quel angle ou synchronisée avec précision avec les outils motorisés.
Broches jumelles
Les centres de tournage CNC sont généralement équipés de deux broches. Une fois que la broche principale a usiné la face avant de la pièce, la contre-broche pénètre dans la pièce pour prendre le relais et effectuer le tournage ou l'usinage de la face arrière.
Axe Y – Capacités d'usinage 3D étendues
Les tours et centres de tournage CNC standard possèdent uniquement un axe X (radial) et un axe Z (axial). Un centre de tournage doté d'un axe Y permet à son outil motorisé de se déplacer verticalement (axe Y), ce qui rend possible le fraisage centrifuge de contours tridimensionnels.
Avantages des centres de tournage CNC par rapport aux tours CNC ou aux tours manuels
Les centres de tournage CNC sont une version améliorée des tours CNC, dont les avantages se manifestent principalement par :
Procédés concentrés et cycles de production extrêmement courts
Tours CNC : Une pièce complexe doit généralement être déplacée entre plusieurs machines et serrée à plusieurs reprises.
Centres de tournage CNC : Toutes les opérations de tournage peuvent être réalisées en une seule prise, et les opérations suivantes, comme le taraudage, peuvent être effectuées à l’aide d’outils motorisés et des fonctions de l’axe C. Cela réduit considérablement :
- Temps de serrage : Chaque serrage nécessite du temps.
- Temps de transfert et d'attente : le temps passé à déplacer et à mettre en file d'attente les pièces entre les machines-outils.
- Temps auxiliaire : par exemple, le temps passé à mettre au point de nouveaux dispositifs et à préparer de nouveaux outils.
Configuration unique et précision ultime
Tour CNC : Les réglages multiples introduisent des erreurs de positionnement répétitives. Même avec les dispositifs de fixation les plus précis, chaque réglage présentera un écart de position de l’ordre du micromètre, ce qui entraîne des erreurs cumulatives entre les éléments situés sur différentes surfaces de la pièce.
Centre de tournage CNC : L’ensemble des opérations étant réalisé en une seule étape, toutes les références d’usinage sont unifiées. Ceci élimine totalement les erreurs de positionnement répétitives et permet d’atteindre une précision de positionnement extrêmement élevée.
Dépassement des limites de conception et bond en avant des capacités d'usinage
Tour CNC : Il ne peut essentiellement usiner que des formes de rotation. Il est incapable de traiter des formes telles que des plans, des trous excentrés, des rainures et des trous non circulaires sur les pièces.
Centre de tournage CNC : Grâce à ses outils motorisés et à son axe C indexable avec précision, il permet d’usiner facilement diverses formes non rotatives sur les faces d’extrémité ou les surfaces cylindriques des pièces. Les concepteurs bénéficient ainsi d’une plus grande liberté pour concevoir des pièces plus complexes et intégrées.
Réduction de l'équipement et de l'empreinte au sol
Tours CNC : L’usinage complet d’une pièce complexe peut nécessiter une ligne de production comprenant des tours, des fraiseuses, des perceuses et même des machines-outils spécialisées.
Centres de tournage CNC : une seule machine peut remplacer une petite ligne de production. Cela permet non seulement de réaliser des économies sur les investissements en équipements coûteux, mais aussi de réduire considérablement l’emprise au sol de l’usine.
Gestion simplifiée de la production
La gestion d'une machine-outil est bien plus simple que celle d'une ligne de production. La complexité et les coûts liés à la planification, au contrôle qualité, à la gestion des flux de matières et à la maintenance des équipements sont considérablement réduits.
Avantages par rapport aux tours manuels (un avantage disruptif)
Comparés aux tours manuels, les centres de tournage CNC offrent des avantages considérables qui représentent un bond en avant entre la fabrication traditionnelle et la fabrication numérique moderne.
Automatisation et efficacité exceptionnelles
Tours manuels : Chaque étape (actionnement de la manivelle, mesure, changement d’outils) repose sur un opérateur, ce qui entraîne une efficacité extrêmement faible et une forte intensité de travail.
Centres de tournage CNC : L’ensemble du processus d’usinage est automatisé après le démarrage du programme, y compris les changements d’outils, la coupe et même l’inspection par palpeurs permettant un fonctionnement sans opérateur à long terme.
Avantage absolu en matière de précision et de constance
Tours manuels : La précision repose entièrement sur le ressenti et la vue de l’opérateur, ce qui rend impossible de garantir la constance des lots et la limite supérieure de précision est très faible.
Centres de tournage CNC : La précision est garantie par la précision de fabrication de la machine-outil elle-même et du système CNC. Ils permettent de produire des pièces de manière stable avec une précision micrométrique et d’assurer l’identité parfaite de milliers de pièces.
Capacité d'usinage de contours complexes
Tours manuels : Il est presque impossible d’usiner des surfaces courbes complexes, des paraboles et autres contours irréguliers.
Centres de tournage CNC : peuvent facilement effectuer des mouvements d’interpolation complexes permettant d’usiner n’importe quel contour complexe défini par des formules mathématiques.
Dépendance réduite aux compétences de l'opérateur
Tours manuels : il faut des années de formation pour devenir un opérateur de tour qualifié.
Centres de tournage CNC : Les exigences pour les opérateurs évoluent, passant des compétences opérationnelles à la compréhension des programmes et à la maintenance des équipements, ce qui réduit la dépendance à l’égard d’artisans hautement qualifiés.
Applications des centres de tournage CNC et des tours CNC
Les pièces usinées par tours et centres de tournage CNC jouent un rôle important dans notre quotidien en facilitant la fabrication d'une grande variété de produits et de composants. Voici quelques exemples concrets :
Pièces fabriquées par tours CNC
1. Industrie automobile
- Pistons de moteur : Les composants cylindriques essentiels nécessitent un usinage interne et externe de haute précision sur un tour.
- Arbres de transmission : divers arbres de transmission et arbres d’engrenages avec des épaulements, des filetages et des rainures de précision.
- Boulons/écrous de roue : éléments de fixation normalisés nécessitant des filetages usinés et des surfaces coniques.
2. Produits pour la maison et les soins personnels
- Tiges de robinet : Composants essentiels contrôlant le débit d'eau, généralement usinés en laiton avec une grande précision pour garantir une étanchéité parfaite.
- Axes métalliques pour poignées et charnières de porte : axes métalliques lisses permettant la rotation des poignées de porte.
- Cadres/boutons métalliques pour smartphones : les chanfreins brillants, les trous pour les touches de volume et de nombreuses autres caractéristiques de précision sont fabriqués à l’aide de procédés de tournage.
- Charnière d'ordinateur portable : composant essentiel permettant l'ouverture et la fermeture de l'écran, comprenant des axes et des bagues usinés avec précision.
3. Ordinateurs et produits électroniques
- Axe métallique du ventilateur de refroidissement : assure une rotation fluide et silencieuse du ventilateur sur de longues périodes.
- Axe de disque dur : Un axe de précision qui entraîne la rotation des plateaux à grande vitesse.
Pièces fabriquées par des centres de tournage CNC
1. Automobiles et véhicules de transport
Turbine de turbocompresseur : La partie centrale est usinée, mais un équilibrage dynamique (fraisage) et l'usinage des trous de fixation sont nécessaires.
Corps de soupape du système ABS : contient des passages d’huile complexes et des trous de montage de soupape solénoïde qui nécessitent l’usinage de multiples trous et plans à différents angles après le tournage de la forme extérieure.
Fusée de direction automobile : de forme extrêmement irrégulière, nécessitant l’usinage des trous de roulement, des plans de montage, des trous de goupille de rotule, etc., elle constitue une pièce composite typique usinée par fraisage et tournage.
2. Médecine et santé
- Articulations artificielles (par exemple, têtes fémorales dans les articulations de la hanche) : fabriquées en alliages de titane ou en céramiques qui nécessitent à la fois des surfaces sphériques très lisses (tournage) et des textures et interfaces complexes pour l'intégration avec l'os (fraisage).
- Articulations de bras de robot chirurgical : Structure compacte avec filetages d'entraînement de précision (tournage) et trous/faces de montage de capteur (fraisage).
- Boîtier de précision pour stylo à insuline : intègre des filetages (pour le réglage de la dose), des loquets et une fenêtre d’affichage, nécessitant que toutes les caractéristiques soient usinées en une seule opération de serrage pour garantir la fiabilité.
3. Maison intelligente et électronique grand public
- Corps de serrure intelligente : Le boîtier est un cylindre tourné, mais il contient des trous de serrure, des emplacements de montage pour modules électroniques, des trous de vis, etc., qui nécessitent des outils électriques pour le fraisage et le perçage.
- Supports de moteurs et moyeux d'hélices pour drones : ils exigent une extrême légèreté et une grande résistance. Après le tournage de la forme de base, un évidement important (fraisage) est réalisé pour réduire le poids, et les interfaces de montage des moteurs et des hélices sont usinées.
- Montures d'objectifs haut de gamme : les montures d'objectifs en métal nécessitent une concentricité extrêmement élevée et des rainures de positionnement et des trous de montage de contact électronique précis.
4. Bureau et divertissement
- Corps et plumes de stylos-plumes haut de gamme : Les corps en métal, d'une qualité exceptionnelle, sont usinés avec précision, tandis que les points complexes en iridium et les rainures de guidage d'encre des plumes nécessitent un fraisage au micron près.
- Connecteurs pour équipements audio professionnels (interfaces XLR) : la coque extérieure est une coque métallique usinée, tandis que la structure interne contient des structures de montage d’isolateurs complexes et des trous pour broches.
Centre de tournage CNC ou tour CNC : lequel est le plus adapté à votre projet ?
| Quels sont vos besoins ? | Matériel recommandé | Pourquoi? |
| Production en série d'arbres, de goupilles et de manchons simples | tour CNC | Il offre le meilleur rapport qualité-prix, la plus grande efficacité et répond parfaitement aux exigences. |
| Usinage de solides de révolution avec des profils de surface courbes complexes | tour CNC | Le système CNC est suffisant pour réaliser le tournage de contour. |
| Une fois la pièce usinée, les trous latéraux et les rainures sont ensuite usinés sur une fraiseuse. | Centre de tournage CNC | Une seule machine remplace plusieurs machines, éliminant ainsi le besoin de serrage et de transfert et garantissant la précision. |
| Usinage de pièces comportant de nombreux trous et rainures, telles que les corps de vannes hydrauliques | Centre de tournage CNC | Le seul choix efficace, exploitant pleinement ses capacités de fraisage et de tournage. |
| Durant la phase de développement du produit, la conception des composants est fréquemment modifiée. | Centre de tournage CNC | Il est extrêmement flexible et peut être adapté à de nouvelles conceptions en modifiant le programme sans qu'il soit nécessaire de fabriquer de nouveaux dispositifs. |
| Pièces importantes pour l'usinage de métaux précieux ou de matériaux difficiles à usiner | Centre de tournage CNC | Une seule opération de serrage minimise le risque de mise au rebut due à de multiples erreurs de positionnement. |
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