Dans les processus de production modernes, la précision et la rapidité sont les indicateurs clés qui définissent l’efficacité d’une entreprise. La CNC (Computer Numerical Control) a considérablement amélioré le processus d'usinage car elle permet la production de pièces complexes avec un haut niveau de précision. Parmi tous les processus d'usinage CNC, le tournage de vis et l'usinage sur tour se distinguent par leurs avantages et leurs applications. Cet article explique clairement la différence entre le tournage de vis CNC et l'usinage sur tour ainsi que les détails, les avantages et les inconvénients des deux.
Le tournage de vis ou également connu sous le nom d'usinage de vis suisse est une technique d'usinage CNC précise utilisée pour créer de petits produits cylindriques. Ce processus utilise la machine à vis CNC Swiss qui possède une poupée mobile. Lors du tournage de vis, l'outil de coupe est stationnaire tandis que la pièce à travailler est déplacée d'avant en arrière à travers une douille de guidage. Ce type de disposition est idéal pour maintenir des tolérances qui peuvent être de l'ordre de ±0,002 mm (±0,00008 pouces). Le composant de bague aide à maintenir la pièce à usiner au moment de l'usinage CNC afin qu'elle ne puisse pas dévier ou vibrer. Cela se traduit par une meilleure finition de surface et peut avoir des valeurs Ra de 0,2 µm. Le tournage de vis CNC est utilisé dans l'électronique, les dispositifs médicaux, les industries aérospatiales et toutes les autres industries qui ont besoin d'une haute précision pour les petites pièces.
Tournage en un seul point : Cette méthode implique l’utilisation d’un seul outil de coupe pour effectuer les coupes sur toute la longueur de la pièce à travailler qui peuvent être utilisées pour le filetage ou toute autre opération linéaire. Il est destiné à être utilisé avec des valeurs de pas de filetage comprises entre 0 et 300 TPI inclus.
Tournage de vis multibroches: De nombreux outils de coupe fonctionnent simultanément sur différentes régions de la pièce, ce qui augmente la vitesse de production. Les machines multibroches sont capables de fabriquer jusqu'à 10 000 pièces par heure selon le type de pièce.
Haute précision
Le tournage de vis est connu pour offrir une très grande précision et peut être effectué dans des limites de tolérance très fines allant jusqu'à ±0. 0002 mm Ce niveau de précision est important dans la fabrication de micro-pièces nécessitant une grande précision, telles que celles utilisées dans l'industrie médicale ou aérospatiale.
Efficace pour la production de masse
Les tours à vis multibroches sont particulièrement efficaces lorsqu'il s'agit de production en série. Cela signifie qu'ils peuvent fabriquer des milliers de pièces en une seule heure, ce qui rend le processus adapté à la production de masse. Cette efficacité est utile pour réduire le temps et le coût de production.
Rentabilité
La précision du tournage des vis permet d'éliminer les opérations ultérieures, par exemple la finition ou la reprise. Cela permet de réaliser de nombreuses économies, en particulier lors de la production de pièces petites et complexes, où chaque opération contribue au coût global.
Limité aux petites pièces
Le tournage de vis est très efficace pour fabriquer de petites pièces cylindriques, mais il n'est pas très efficace pour fabriquer des pièces de grande taille ou de forme complexe. Le tournage de vis CNC peut s'adapter à un diamètre de pièce allant jusqu'à 25 mm et ne convient pas aux grandes pièces.
Moins polyvalent
Les tours de vis sont généralement conçus dans un but particulier, par exemple le filetage ou le tournage. Cette spécialisation réduit leur flexibilité par rapport aux autres machines CNC et ne peut donc pas être utilisée pour diverses opérations d'usinage.
Le tournage CNC est l’une des catégories les plus polyvalentes et les plus couramment utilisées du processus d’usinage. Il s'agit d'un processus dans lequel une pièce tourne autour d'un axe central tandis qu'un outil de coupe forme la pièce. Le même processus est effectué par les tours CNC modernes et il est plus rapide, plus précis et précis que les techniques conventionnelles. Dans l'usinage au tour CNC, la trajectoire de l'outil est préprogrammée et les paramètres incluent la vitesse de broche (jusqu'à 4 000 tr/min), la vitesse d'avance (de 0,01 à 1,0 mm/tour) et la profondeur de coupe. Ce niveau de précision permet la création de composants complexes avec des tolérances aussi faibles que ±0,005 mm (±0,0002 pouces).
Tours horizontaux : Le type de tour dans lequel la pièce est maintenue en position horizontale est le plus fréquemment utilisé. Ce type d'installation convient à l'usinage de pièces longues d'un diamètre compris entre 10 mm et 500 mm.
Tours verticaux : Dans ce type, la pièce est positionnée dans le plan vertical. Les tours verticaux sont conçus pour l'usinage de pièces grandes et massives d'un diamètre allant jusqu'à 3 000 mm.
Tours CNC de type suisse : Ces machines sont un croisement entre le tournage de vis et le tournage sur tour dans la mesure où elles ont la précision du premier et la flexibilité du second. Ils conviennent à la création de pièces petites et complexes avec des profils transversaux complexes avec un diamètre de pièce allant de 1 mm à 25 mm.
Versatilité
L'usinage au tour fait partie de ces processus d'usinage assez polyvalents dans leurs applications. Il peut créer des formes de formes variées, du cylindre de base aux courbes les plus complexes. Les tours CNC sont polyvalents car ils peuvent accueillir des pièces d'un diamètre de 1 mm à 3 000 mm.
Convient aux pièces plus grandes
Le tournage de vis n'est pas capable de traiter de grandes pièces, tandis que l'usinage sur tour est capable de gérer de grandes pièces. Cela le rend adapté à la création de grandes pièces telles que des arbres et des boîtiers d'une longueur maximale de 5 mètres. Cette capacité est très importante dans les industries où de grandes pièces sont fabriquées, comme les industries de l'aérospatiale et de la machinerie lourde.
Personnalisation flexible
Les tours CNC sont des machines CNC très polyvalentes. Ils peuvent être configurés pour fabriquer presque n’importe quel type de pièce avec peu ou pas de réglage. Cette flexibilité est particulièrement importante dans la production en petites séries où divers composants doivent être fabriqués sans avoir à passer beaucoup de temps à configurer les machines.
Moins d'efficacité pour les petites pièces
Bien que usinage CNC sur tour est très général, il n'est pas aussi efficace que le tournage de vis lorsqu'il s'agit de réaliser de petites pièces complexes en grande quantité. Le temps nécessaire à la configuration de l'usinage au tour peut être plus long et le processus peut ne pas être aussi rapide que le tournage de vis, en particulier lorsqu'il s'agit de petites pièces.
Augmentation du gaspillage de matériaux
Il est courant de constater que l’usinage au tour nécessite la coupe ou l’enlèvement d’une grande quantité de matière. Le taux d'enlèvement de matière (MRR) est compris entre 100 et 500 cm³/min et, de ce fait, davantage de déchets sont produits par rapport au tournage de vis. Ce gaspillage de matière peut entraîner une augmentation des coûts de production, en particulier lorsque le matériau utilisé est coûteux.
Précision de tournage des vis
Le tournage de vis présente également un grand avantage dans le fait qu'il peut produire des pièces avec une très grande précision, normalement à ±0,002 mm. Ceci est rendu possible par la bague de guidage qui maintient la pièce à travailler près de la zone de coupe, réduisant ainsi la quantité de déviation et d'où la précision. Ce niveau de précision est particulièrement important dans les industries manufacturières où la plus petite variation peut entraîner la défaillance d'un produit, comme dans la fabrication de dispositifs médicaux. Par exemple, dans la production d'une vis à os, ces tolérances sont importantes pour garantir que la vis s'adaptera parfaitement à l'os et offrira le support requis sans forcer l'os.
Précision d'usinage au tour
Bien que l'usinage au tour offre une grande précision, il offre normalement des tolérances de ±0. 005 mm, ce qui convient tout à fait à la plupart des utilisations, en particulier dans l'industrie automobile et aérospatiale, où les pièces sont généralement plus grandes et moins détaillées. Néanmoins, pour les opérations de haute précision, par exemple dans la micro-fabrication, l'usinage au tour peut ne pas être aussi efficace que le tournage de vis. Plus la pièce à usiner est grande, plus il est difficile de respecter les petites tolérances qui font la force des machines à vis suisses.
L'état de surface est l'un des paramètres les plus importants dans de nombreux domaines, en particulier dans les applications où les composants doivent être assemblés avec des tolérances étroites ou lorsqu'il existe un mouvement relatif entre deux surfaces. Le tournage de vis peut également produire une rugosité de surface (Ra) aussi faible que 0,2 µm, ce qui est très lisse par rapport aux autres surfaces. Ce niveau de finition est typique des industries médicales et électroniques où une surface rugueuse peut provoquer de l'usure, des frottements ou une défaillance.
Par exemple, dans la fabrication de connecteurs électroniques, une surface lisse est plus conductrice et présente moins d’usure, ce qui est très important pour la durabilité de la pièce.
L'usinage au tour conventionnel donne normalement une finition de surface d'environ 0,8 µm. C'est relativement plus grossier que ce qui peut être réalisé avec le tournage de vis, mais cela est acceptable pour la plupart des applications industrielles. Par exemple, dans la construction automobile, une finition de surface de 0,8 µm est tout à fait adéquate pour des pièces telles que les vilebrequins et les essieux, qui sont lubrifiés et fabriqués avec un certain degré d'usure.
Cependant, dans les applications où une surface très lisse est nécessaire, d'autres méthodes de finition peuvent être nécessaires, comme le meulage ou le polissage.
Une comparaison détaillée de six aspects techniques clés entre le décolletage et l’usinage sur tour est fournie ci-dessous :
Aspect | Tournage de vis | Usinage au tourPrécision |
Précision | ±0,002 mm (±0,00008 pouces) | ±0,005 mm (±0,0002 pouces) |
Finition de surface (Ra) | 0,2 µm | 0,8 µm |
Vitesse de production | Jusqu'à 10 000 pièces par heure | 100 à 1 000 pièces/jour |
Diamètre du matériau | 1 mm à 25 mm | 1 mm à 3 000 mm |
Taux d'enlèvement de matière | Modéré (10-100 cm³/min) | Élevé (100-500 cm³/min) |
Flexibilité | Limité aux petites pièces cylindriques | Grande polyvalence pour différentes formes et tailles |
Applications du tournage de vis et du tournage sur tour
Chaque méthode a ses avantages et, pour cette raison, elle est adaptée à des opérations de fabrication spécifiques. Dans les sous-thèmes suivants, les différents domaines d'application du décolletage et de l'usinage sur tour seront abordés.
Certaines des applications les plus courantes incluent : Certaines des applications les plus courantes sont les suivantes :
1. Dispositifs médicaux et dentaires
● Instruments chirurgicaux : Le tournage de vis CNC est le plus approprié pour créer des instruments fins tels que des instruments chirurgicaux comme un scalpel, une pince et une pince, où la précision et la finition de surface sont d'une grande importance.
● Implants orthopédiques : Le tournage de vis est utilisé dans la fabrication de dispositifs médicaux tels que des vis à os, des plaques et des broches utilisées en chirurgie orthopédique où de petites tolérances et des finitions de surface lisses sont nécessaires pour permettre au corps de ne pas rejeter les dispositifs.
● Composants dentaires : Le tournage de vis est très utile dans les opérations dentaires car les implants dentaires, les piliers et autres pièces précises utilisées dans les opérations dentaires nécessitent une grande précision.
2. Electronique et Microélectronique
● Connecteurs et bornes : Par exemple, dans l'électronique, le tournage de vis est utilisé dans la production de petits connecteurs, bornes et autres composants nécessitant une précision et une conductivité élevées.
● Micro-composants : En microélectronique, utilisée lorsque la taille des composants peut être très petite, le tournage de vis est très efficace car il est possible de maintenir de très petites tolérances afin que tous les composants s'emboîtent parfaitement.
3. Industrie automobile
● Buses d'injecteur de carburant : Il est nécessaire d'être très précis lors de la fabrication des injecteurs de carburant, car ils sont censés libérer du carburant en quantités mesurées et sous certains angles. Le tournage des vis garantit que ces buses sont de bonne qualité, comme l'exige leur application.
● Boîtiers de capteur : La plupart des capteurs automobiles sont actuellement considérés comme des pièces ordinaires des voitures modernes et leur construction peut nécessiter des coques minuscules et complexes qui peuvent être produites par tournage de vis à un coût raisonnable.
4. Horlogerie et Joaillerie
● Composants de la montre : Le tournage de vis est utilisé sur de petits objets tels que des engrenages, des vis et d'autres pièces d'une montre en raison de la délicatesse du travail et de la finition requise.
● Résultats de bijoux : Le tournage de vis est utilisé dans la fabrication de bijoux dans la fabrication de petites pièces généralement délicates et ornementales comme des fermoirs, des fermoirs de boucles d'oreilles et d'autres objets.
5. Aérospatiale
● Composants du petit moteur : L'industrie aérospatiale exige des pièces très précises pour les petits moteurs, telles que des pièces de système de carburant et des actionneurs, et le tournage de vis est une approche typique de la fabrication.
Certaines des applications clés incluent : Certaines des applications clés sont les suivantes :
1. Industrie aérospatiale
● Arbres de turbine : L'usinage au tour est très important dans la production de pièces grandes et complexes telles que les arbres de turbine qui nécessitent une tolérance élevée, des contraintes élevées et une résistance à haute température.
● Train d'atterrissage d'avion : Les trains d'atterrissage sont gros et les charges qui pèsent sur eux sont élevées lors de la fabrication ; par conséquent, l’usinage sur tour CNC est polyvalent dans la fabrication des pièces des trains d’atterrissage.
2. Industrie automobile
● Vilebrequins et arbres à cames : Le vilebrequin et l'arbre à cames font partie des composants les plus importants des moteurs à combustion interne et l'usinage au tour est souvent utilisé dans leur fabrication.
● Tambours et rotors de frein : Les tambours et les disques de frein sont également des produits usinés au tour, car ces pièces doivent être rondes et équilibrées pour être utilisées dans les automobiles.
3. Industrie pétrolière et gazière
● Composants du pipeline : L'usinage au tour est utilisé pour produire des pièces volumineuses et très durables telles que des brides, des raccords et des vannes pour l'industrie pétrolière et gazière où la précision et la résistance sont primordiales.
● Forets : Un autre domaine d'application de l'usinage au tour est l'usinage de forets, car les arêtes de coupe des forets doivent être affûtées pour couper des matériaux durs.
4. Machines industrielles
● Engrenages et poulies : L'usinage au tour est utilisé dans la production d'engrenages et de poulies de machines industrielles qui nécessitent des dimensions précises et une finition de surface lisse pour accomplir leurs tâches.
● Roulements : Les gros roulements utilisés dans la fabrication de machines lourdes nécessitent également un usinage sur tour.
5. Fabrication d’équipement lourd
● Vérins hydrauliques : Les cylindres utilisés dans les machines de construction et agricoles sont des cylindres hydrauliques et ces cylindres nécessitent un usinage au tour pour produire les alésages internes et les surfaces externes nécessaires à l'étanchéité et au fonctionnement des cylindres.
● Chenilles et rouleaux : Certaines des pièces produites par usinage au tour sont des chenilles et des rouleaux pour équipements lourds en raison de la taille et du matériau utilisé.
Le tournage de vis CNC et l'usinage sur tour sont deux processus CNC identiques dans la fabrication de précision. Chaque processus a ses propres avantages, inconvénients et applications appropriées. Le tournage de vis est le plus approprié pour la production de petites pièces aux formes complexes qui nécessitent des dimensions exactes et de la précision. Par conséquent, il est utilisé dans la création de produits tels que des équipements médicaux, des appareils électroniques et des automobiles. D'autre part, l'usinage au tour peut être utilisé sur différentes tailles et formes de pièces, ce qui le rend approprié dans les industries aérospatiales, les industries automobiles, les industries pétrolières et gazières et les industries de fabrication d'équipements lourds.
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