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Bien choisir un tour

Un tour est une machine-outil destinée à exécuter l’usinage de pièces cylindrique en général métallique par enlèvement de matière. Cette matière est enlevée au cours du processus de rotation de la pièce combiné au mouvement de l’outil coupant.

Ce guide ne couvre pas les centre de fraisage-tournage et les tour à bois aussi appelé toupies.

Consulter les tours

  • Quels sont les différents types de tour?

    Les pièces principales qui composent un tour sont le banc, la boîte de vitesses, le mandrin, le chariot porte-outil, la broche, la contrepointe.

    Il existe trois principaux types de tour :

    • Le tour conventionnel aussi appelé tour parallèle :
      • Il s’agit du tour le plus basique mais aussi le plus populaire car il le plus employé dans l’industrie mécanique.
      • Il nécessite l’intervention d’un opérateur pour définir les paramètres de tournage et lancer le process.
      • Il permet d’utiliser une grande variété d’outils et donc in fine de réaliser plus d’opérations de tournage (travaux d’alésage, tournage sphérique, filetage…)
      • Grâce à ces différentes opérations de tournage, il permet de réaliser des pièces circulaires, cylindriques et coniques.
      • Il est particulièrement intéressant pour un usinage ponctuel, des petites séries ou pour la reprise de pièces (corrections de cotes).
    • Le tour automatique aussi appelé décolleteuse :
      • Il permet de fabriquer des pièces de manière automatique en suivant un réglage, sans intervention manuelle.
      • Le procédé consiste à tourner les pièces à partir de barres de métal en utilisant des tours automatiques qui fonctionnent grâce à un système de cames (procédé traditionnel) ou grâce à une commande numérique.
      • Il peut être monobroche ou multibroche
      • Lorsqu’il est multibroche, il peut réaliser plusieurs opérations sur la même machine et usiner plusieurs pièces en même temps.
      • Il est particulièrement utile pour le tournage de pièces de faible dimension, identiques et en grande série
      • Ce tour permet des pièces tournées de très haute précision
    • Le centre de tournage CNC
      • Il s’agit d’une machine-outil équipée d’une commande numérique (CNC pour computer numerical control) qui permet d’usiner des pièces de manière automatisée
      • Un programme informatique détermine et commande tous les déplacements et axes de rotation des outils sur la pièce à usiner ainsi que le changement d’outils et éventuellement le chargement et déchargement des pièces
      • Ce tour est adapté pour des grandes séries et pour des usinages complexes dans des délais plus raccourcis  (grande productivité)
      • Les pièces étant conçues de plus en plus de façon numérique (CAO), il est donc très facile de transposer les programmes directement dans la machine CNC.
  • Comment bien choisir un tour?

    Afin de choisir au mieux votre tour, vous devez d’abord définir votre besoin et vous poser les bonnes questions :

    • Voulez-vous usiner de grandes ou de petites pièces?
    • Prévoyez-vous un usage intensif ou occasionnel?
    • Quel est le niveau de complexité de la pièce que vous souhaitez usiner?

    Vous devez ensuite vous attacher au dimensionnement de la pièce à usiner et aux capacités de la machine. Pour cela, prenez en compte les caractéristiques suivantes :

    • La course des axes
    • La longueur de tournage maximum (c’est à dire la distance entre les pointes)
    • Le diamètre de tournage maximum en mm de la pièce
    • La vitesse de rotation (rpm)
    • La puissance (W)

    Vous devez ensuite vous attacher à l’orientation de la broche :

    • Celle-ci dépend de la taille de la pièce à usiner : il vous faut alors définir la distance entre les pointes

    Dernier critère à regarder : la dimension et le poids de la machine

  • Tour vertical ou tour horizontal ?

    Il existe trois types de centre d’usinage qui dépendent de l’orientation et de la position de la broche :

    • le tour horizontal : le plus classique,la pièce à usiner tourne sur un axe horizontal
    • le tour vertical : la pièce à usiner tourne sur l’axe vertical. Utilisé pour les pièces lourdes et très encombrantes
    • le tour vertical inversé : la position de la broche et le mandrin sont inversés de sorte que le tour tourne verticalement sur sa tête.

    Afin de faire votre choix entre horizontal ou vertical, voici les principales caractéristiques de chacun d’eux. Gardez en mémoire que vous devez connaître les dimensions et la géométrie de la pièce que vous souhaitez usiner avant d’opter pour tel ou tel procédé.

    • Le centre de tournage horizontal
      • Il est retenu dans 60 à 70% des cas
      • Son gros avantage réside dans le fait que lorsque la pièce est tournée, du fait de la gravité, les copeaux tombent directement dans le convoyeur à copeaux
      • Ce type de tour est considéré comme plus flexible, avec des longueurs de banc plus grandes par rapport à la taille de la broche.
      • Il permet aussi d’intégrer des courtepointes, plus rares dans les tours verticaux
      • Il est adapté pour l’usinage de pièces d’une très grande longueur
      • Par contre, le chargement de la pièce n’est pas automatique. Ce tour nécessite qu’un robot ou un portique installe la pièce
    • Centre de tournage vertical de la marque EMAG GmbH & Co. KG

      Le centre d’usinage vertical

      • Son gros avantage est aussi lié à la gravité qui permet à la pièce, une fois fixée sur le mandrin, d’être mieux serrée et de s’ajuster d’elle-même
      • Plus stable, ce type de tour convient pour travailler des pièces à la fois de grande taille et très lourdes
      • Le problème est que les copeaux tombent sur la broche ce qui peut nuire à la qualité de la pièce. Si celle-ci est concave, le risque existe même d’usiner les copeaux! Ce tour nécessite donc d’être plus vigilant pour éviter toute contamination de la pièce.
    • Centre de tournage vertical inversé de la marque EMAG GmbH & Co. KG

      Le centre vertical inversé

    Dans le système vertical classique, le mandrin est situé sur la partie inférieure de la machine de sorte que les pièces serrées sont dirigées vers le haut. Dans le système inversé, la pièce se retrouve serrée mais dirigée vers le bas.
    Comme pour le tour vertical, l’avantage du tour inversé réside dans la gravité qui permet à la pièce de s’ajuster elle-même.
    Là où le vertical conventionnel péchait notamment au niveau du flux des copeaux, dans le tour inversé, la gravité aide à évacuer les copeaux et le liquide de refroidissement ce qui réduit considérablement les risques de contamination et simplifie le nettoyage.
    La verticale inversée permet aussi de faire fonctionner la machine selon un cycle entièrement automatique et sans arrêt, car le chargement et déchargement de la pièce se fait automatiquement sans interruption du système là où un robot limiterait la vitesse. Il convient donc à la production automatisée à grand volume comme dans l’automobile ou l’électroménager
    Ce type de tour est aussi idéal pour les pièces rondes ayant un certain volume.

  • Qu'est ce qu'une décolleteuse?

    Une décolleteuse est un tour permettant de faire des opérations de décolletage. Il est devenu incontournable dans les usines aujourd’hui.

    Comment ça marche?

    Le procédé de décolletage consiste à tourner les pièces à partir de barres de métal en utilisant des tours automatiques qui fonctionnent grâce à un système de cames ou grâce à un système de commande numérique. De plus en plus, l’industrie recourt aux tours à commande numérique.
    Le procédé se divise en 3 temps :

    • ébauche (dressage, taraudage)
    • opérations intermédiaires (perçage, tronçonnage)
    • finition (polissage, lavage)

    Les pièces sont usinées une à une dans la barre de métal et une fois décolletées, on peut leur adjoindre un traitement (thermique ou chimique) avant utilisation finale.

    Quels sont ses avantages?

    • Elle permet de fabriquer des pièces de haute précision (jusqu’au centième de millimètre);
    • De petite tailles (des diamètres de 0.1 mm à 40 mm);
    • En peu de temps;
    • Et en grande quantité;

    Quelles sont ses applications?

    Les pièces du quotidien les plus courantes sont issues d’un procédé de décolletage. Il s’agit par exemple des vis, des écrous, des axes de montre, des axes de roues de vélo…
    Le décolletage permet aussi de fabriquer par exemple des buses ou des axes de moteurs électriques.
    Permettant d’obtenir des produits finaux en inox, aluminium ou titane, il est particulièrement adapté aux secteurs industriels comme l’automobile, l’aéronautique, la défense et les industries de pointe.
    L’électronique et la connectique sont aussi des terrains d’application importants car le décolletage permet de fabriquer des pièces en grande quantité avec des tailles et des formes qui s’adaptent aux besoins recherchés

    Mettons les pendules à l’heure : Le saviez-vous?

    Le décolletage est né en France en Haute-Savoie au XVIIIème siècle pour répondre aux besoins de l’industrie horlogère qu recherchait des pièces extrêmement fines et précises.
    Pour obtenir un pas de vis à partir d’une barre de métal, un artisan savoyard eut l’idée de dégager le collet des vis à l’aide d’un tour. Le décolletage était né.
    La vis est donc la première pièce à avoir été fabriquée selon ce procédé.
    La Haute-Savoie reste aujourd’hui le plus grand centre au monde de décolletage.

  • Tour CNC ou centre de tournage CNC?

    Faire la différence entre un centre de tournage CNC et un tour CNC n’est pas toujours facile. Les secteurs comme l’industrie automobile ou la construction peuvent en effet avoir recours à l’un et à l’autre de ces procédés d’usinage que ce soit pour fabriquer des composants d’outillage, des douilles ou des inserts filetés car le travail de fabrication est pratiquement identique.

    Mais il existe quand même quelques différences.

    En terme d’efficacité : les centre de tournage CNC peuvent réaliser un grand nombre d’opérations d’usinage notamment grâce à des outils motorisés et donc fabriquer plus de pièces.
    En terme de coût : les centres de tournage étant plus performants et permettant de produire plus, ils sont plus chers
    En terme de design : les centres de tournage sont fermés ce qui leur permet d’utiliser du liquide de refroidissement. Ils sont dotés de plusieurs changeurs d’outils ce qui leur permet d’être plus polyvalents. Et ils sont équipés d’un convoyeur à copeaux.

  • Quelles sont les futures tendances?

    L’industrie 4.0 ou 4ème révolution industrielle prévoit l’avènement d’une usine intelligente et connectée. Grâce à des technologies de pointe mêlant automatisation, big data, intelligence artificielle, cloud et connectivité, l’industrie 4.0 promet de produire plus intelligemment et d’optimiser la consommation d’énergie, les coûts, le temps. Ce sont les applications numériques qui rendent possible cette révolution. Et l’usinage bénéficie directement de ces avancées numériques.
    La machine-outil directement sur mon téléphone
    De nouvelles applications pour smartphones et tablettes ont récemment fait leur apparition et permettent de contrôler et surveiller à distance les machines-outils.
    Ainsi, il est désormais possible de connecter via Bluetooth par exemple une tête d’alésage à une application sur son téléphone. L’opérateur reçoit alors des données techniques régulières sur l’outil ce qui lui permet d’effectuer des réglages et de vérifier son état.
    Ceci permet aussi à l’opérateur de vérifier si une pièce a été tournée comme demandée et d’arrêter la machine si ce n’est pas le cas
    Cela réduit donc le temps d’arrêt potentiel causé par un mauvais fonctionnement de la machine.
    Pour aller plus loin : http ://emag.directindustry.com/article-long/cnc-machines/

    L’interface homme-machine simple et intuitive
    Usiner est une activité plutôt complexe mais les dernières générations de tours à commande assistée rendent l’usinage accessible à tous. Certains fabricants de machines-outils comme Siemens ou DMG MORI ont simplifié les commandes CNC et mis au point de nouvelles interfaces plus simples et plus graphiques avec des écrans tactiles offrant toutes les fonctions gestuelles couramment utilisées sur les téléphones et les tablettes.

    Parmi les avantages de ces nouvelles interfaces :
    la possibilité de visualiser toutes les informations sur un écran couleur et haute résolution
    l’ergonomie de l’interface qui permet de réduire les temps de réglage
    la capacité de sauvegarder les réglages sur la machine et de mémoriser les opérations pour de futures utilisations
    une prise en main rapide par l’opérateur sans connaissance ni formation préalables des commandes, car celles-ci sont simples et intuitives dans leur fonctionnement.

    Usinage, jumeau numérique et simulation 3D
    Avec l’avènement du big data et le nombre croissant de données en temps réel disponibles, il devient possible aujourd’hui de créer des doubles virtuels aussi appelés jumeaux numériques de pratiquement tout, y compris des machines-outils et des pièces qu’elles fabriquent.
    Le jumeau numérique sert alors à simuler en 3D tout le processus d’usinage (coupes, outils, distance de parcours) avant de lancer l’opération.
    Les avantages de la simulation 3D n’ont pas échappés aux industriels. Une stratégie d’usinage simulée offrirait selon certains fabricants un gain de temps d’usinage pouvant atteindre 90%. Mais il y a également d’autres avantages :
    la capacité de prévoir tous les mouvements de l’outil en évitant les mouvements inutiles, ce qui réduit l’usure de l’outil
    la faculté de définir l’inclinaison optimale de la pièce avant coupe afin d’obtenir une qualité de surface améliorée et une meilleure performance de finition.
    la possibilité d’anticiper le besoin éventuel d’une nouvelle pièce et de simuler ensuite l’usinage de cette pièce

    Capteurs et maintenance préventive
    L’un des principes de l’industrie 4.0 est la collecte de données grâce à des capteurs. En dotant les machines-outil de capteurs connectés, il est désormais possible d’obtenir une quantité importante de données sur les conditions d’usinage, l’état des composants et des outils.
    En recueillant ces données, les machines peuvent donc estimer quand un composant est usé et doit être remplacé.
    Le système avertit alors les opérateurs qu’il faut remplacer par exemple un roulement qui a subi une charge plus lourde et une utilisation plus fréquente plus tôt qu’un roulement moins utilisé.
    Cette maintenance prédictive pourrait permettre aux machines de fonctionner plus efficacement et d’éviter les temps d’arrêt.

    Usinage 24/24
    D’autres technologies sont également en cours de développement. L’Institut de recherche sur les matériaux et l’ingénierie de l’Université Sheffield Hallam au Royaume-Uni a notamment mis au point un système de vision intégré intelligent pour détecter les éventuels défauts pendant les opérations CNC.

    Ce système peut détecter automatiquement une quantité importante d’étincelles générées par exemple par une fraiseuse, arrêter la machine CNC et avertir un opérateur par SMS ou par e-mail.
    En utilisant de tels systèmes, les machines CNC peuvent potentiellement fonctionner sans interruption et sans personnel pendant de longues périodes de temps, notamment la nuit, ce qui réduit le temps d’arrêt de la machine et augmente la production et donc les ventes.

    L’usinage polyvalent
    L’exigence de flexibilité s’impose de plus en plus aux industriels. Le centre d’usinage moderne devient donc de plus en plus un centre de fraisage-tournage capable de réaliser une multitude d’opérations d’usinage pour offrir des productions plus flexibles.

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