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

Dans la fabrication moderne, les opérations de coupe au tour sont effectuées par des systèmes automatisés de commande numérique par ordinateur (CNC). Ici, un outil spécial tourne sur un axe et applique une pression sur un matériau maintenu par une broche. En fonction du fonctionnement du tour, comme vous l'apprendrez dans cet article, il existe de nombreux types d'outils de coupe au tour.

Comment les outils de tour sont classés

Un tour est défini comme une machine qui façonne divers matériaux tels que le métal ou le bois en les faisant tourner contre un outil de coupe. Le terme « découpe » signifie généralement que la machine enlève une partie de la matière pour obtenir la forme souhaitée. Par conséquent, presque toutes les opérations de tournage peuvent être considérées comme des opérations de découpage.

Il existe de nombreuses façons de créer la forme d’un matériau. Pour cette raison, les outils de coupe au tour peuvent être classés en différentes catégories. En outre, la classification est largement créée sur la base de quatre aspects critiques :

  • Selon l'opération
  • Selon le matériel
  • Selon structure
  • Selon le sens d'alimentation 

De ces quatre classes, nous obtenons différents types d’outils de coupe de tour pour machines CNC. Explorons les outils courants et leur fonctionnement.

Classification basée sur l'exploitation

Cette classification couvre les outils basés sur le Coupe opération utilisée. Certains des outils courants qui entrent dans cette catégorie comprennent :

Outils de tournage

Le tournage est l’opération la plus courante sur les tours. Les outils utilisés pour réaliser cette opération se déplacent le long de la pièce en filature, en enlevant une partie et réduisant ainsi son diamètre. Le résultat de l'opération dépendra de l'angle de la pièce, de la vitesse, de la profondeur et de l'avance.

Les outils de tournage CNC peuvent être divisés en deux, en fonction de l'opération utilisée ;

  • Outils de tournage d'ébauche – Ces outils de tournage ont un angle spécifique qui facilite l’enlèvement rapide de gros morceaux de matière. En conséquence, ces outils n’ont pas besoin de lisser le matériau. 
  • Outils de tournage de finition – Ces types d’outils de réglage sont appliqués après l’outil grossier pour éliminer les petites surfaces et créer une finition lisse. Une précision de haut niveau est requise pour garantir que la pièce à usiner est parfaitement lisse.

Outil de chanfreinage

Dans l'usinage CNC, un chanfrein est une arête de transition créée par un outil spécial sur deux faces d'un objet. Ce bord est généralement incliné à 45°.

Les outils de chanfreinage sont en outre classés en fonction du mécanisme utilisé pour obtenir la fonction de chanfreinage sur la pièce. Le mécanisme impliqué ici décrit le géométrie utilisée pour réaliser le chanfrein

La première classification décrit les outils qui créent un angle unique sur la pièce. En d’autres termes, la pointe de l’outil de chanfreinage est inclinée de telle sorte que l’opération de chanfreinage permet d’obtenir un angle uniforme sur tout le bord de la pièce.

Deuxièmement, un outil de chanfreinage peut créer des angles variables sur la pièce. Ceci est rendu possible en ajustant l'angle de l'outil de chanfrein pendant l'opération d'usinage. Toutes ces opérations conduisent à des chanfreins à angles variables en fonction des spécifications des besoins d'usinage.

Outil de tournage d'épaule

Il s'agit d'une opération assez complexe qui conduit à la formation de biseaux ou de congés sur la zone d'épaulement d'une pièce. Un épaulement peut être n'importe quelle zone d'une pièce en fonction de sa forme, de sa taille et de sa géométrie.

Les outils utilisés pour réaliser un épaulement peuvent également être appelés outils de fraisage d'épaulement. Les outils de tournage d'épaulement ont soit un couteau, soit un angle de coupe latérale. Cette différence est là pour expliquer la formation d’une épaule biseautée ou filetée.

Une épaule peut être carrée, biseautée ou filetée. Les épaulements carrés sont créés par des outils de tournage dotés d'un tranchant tandis que les biseaux et les congés sont créés par un outil de tournage droit. Lors de la création de congés, l'outil de réglage droit doit avoir un rayon de nez pour tenir compte de l'angle concave ou convexe qui est une caractéristique d'un congé.

Outil de coupe de fil

outil de coupe de fil

Comme son nom l’indique, cet outil est utilisé pour couper des filetages sur une pièce. Les fils peuvent être coupés sur la partie interne ou externe du métal ou du bois. Cet outil est indispensable puisqu'il permet de créer des boulons et des vis.

Le filetage interne est généralement appelé femelle tandis que le filetage externe est appelé mâle. Cette terminologie est utilisée pour impliquer l'accouplement des fils. Comme tous les autres outils de coupe de tour CNC, l'outil de filetage est placé dans un axe et la pièce tourne dans une broche. 

Outil de parement

Cet outil utilise un bord de coupe latéral pour supprimer une zone transversale d'une pièce et créer une finition lisse. Pour élaborer, l'outil coupe une surface plane perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce.

Les outils de dressage sont utilisés dans les opérations de fraisage ou d'usinage. Pour les opérations d'usinage, les outils de dressage sont utilisés dans les opérations d'alésage ou de tournage. Cela signifie que les outils d’alésage et de tournage peuvent relever de la vaste catégorie des opérations de dressage.

L'un des avantages de l'utilisation d'un outil de dressage avec une machine CNC est que le système CNC alimente la pièce à une vitesse d'avance constante. Cela présente l’avantage de produire une surface plus lisse. Néanmoins, en tant que machiniste, vous avez la possibilité d'effectuer des coupes d'ébauche ou de finition.

Outil de rainurage

Ces outils sont utilisés pour créer des chemins ou des canaux dans une pièce. Le rainurage est également appelé opération de retrait. 

Les chemins et canaux créés à l'aide d'outils de rainurage facilitent l'accouplement des pièces d'assemblage. Étant donné qu’il existe différents types d’ajustements formés lors de l’assemblage, ces outils de rainurage existent sous de nombreux types différents. Si vous commencez à devenir technique, vous pouvez classer certains outils de tournage, d'alésage et de dressage comme outils de rainurage.

Les deux principaux types d’outils de rainurage sont les outils à diamètre intérieur et extérieur. Les outils de rainurage de diamètre intérieur créent une rainure sur la surface de la pièce tandis que d'autres créent les mêmes rainures sur la surface intérieure de la pièce.

Outil de formation

Cet outil est particulier car il combine les opérations de tournage et de rainurage en un seul outil. Cela peut entraîner la formation de conceptions complexes qui seraient impossibles ou difficiles à réaliser avec l’un ou l’autre outil. Cet outil est peu utilisé car ses applications sont limitées. Cependant, cela s’avère pratique lorsque la conception l’exige.

Outil ennuyeux

Cet outil est parmi les plus simples de cette catégorie. Le terme alésage fait référence à une opération dans laquelle la machine augmente progressivement le diamètre de la matière première. L'outil d'alésage est généralement inséré dans un trou existant et l'agrandit. 

L'outil d'alésage laisse une ouverture cylindrique d'un diamètre plus grand que l'ouverture précédente. Les opérations d'alésage sont différentes du tournage dans la mesure où un outil d'alésage est un outil monobloc. 

Classification basée sur le matériau

Les outils de coupe CNC peuvent également être classés en fonction du matériau dont ils sont fabriqués. Certains des outils courants de cette catégorie sont constitués des matériaux suivants :

Carbure

Le carbure est un matériau composé de carbone et d'un composé métallique. Il présente des caractéristiques telles qu'une résistance à l'usure et une stabilité thermique élevée. Pour ces raisons, le carbure est un matériau très recherché pour fabriquer des outils de coupe CNC.

En raison de la résistance élevée à l'usure du carbure, les outils de coupe de tour fabriqués à partir de ce matériau peuvent réaliser des coupes à grande vitesse et des coupes de précision. De plus, le carbure peut être utilisé pour couper des pièces en acier à haute résistance, en fonte, en verre et en plastique.

Acier à haute vitesse

Il s’agit d’un alliage d’acier ordinaire renforcé de plusieurs additifs pour le rendre adapté à la coupe d’autres matériaux. L'acier rapide présente une résistance à l'usure, une ténacité et une résistance thermique élevées. La combinaison de ces caractéristiques rend l’acier rapide idéal pour couper d’autres métaux. 

L'acier rapide peut être renforcé davantage avec du molybdène ou du cobalt. Cela nous donne deux types de HSS ; c'est-à-dire de l'acier rapide au molybdène et de l'acier rapide au cobalt. Ces deux types de HSS peuvent être utilisés pour découper à la machine divers matériaux, quelle que soit leur résistance.

Diamant

Étant l’un des matériaux naturels les plus durs, il est logique de l’utiliser comme outil d’usinage sur tour. Sa dureté lui permet de couper divers matériaux, notamment les métaux, le verre et le bois, sans s'user facilement.

Le type de diamant le plus couramment utilisé pour fabriquer des outils de tour CNC est connu sous le nom de diamant polycristallin (PCD). Il s'agit d'un diamant synthétique qui présente une résistance élevée à l'abrasion grâce à l'ajout d'éléments d'alliage tels que la céramique qui sont ajoutés lors du processus de formage.

L’un des inconvénients des diamants est qu’ils sont extrêmement coûteux. Cela conduit à une faible accessibilité pour les machinistes aux budgets limités. Du côté positif, vos clients recherchent constamment cet outil pour couper des matériaux durs comme la céramique et le verre.

Outils à revêtement spécial 

Lors des opérations d'usinage, un phénomène appelé adhérence des copeaux peut arriver. Ceci est caractérisé par l'extrusion et la fraction entre l'outil d'usinage et la surface de la pièce. Ce phénomène se produit lorsque ou si l'outil a une forte affinité avec des éléments comme le fer. Pour résoudre ce problème, des outils spécialement revêtus sont normalement utilisés.

Le nitrure de bore cubique (CBN) est l'un de ces matériaux de revêtement utilisés pour recouvrir les outils d'usinage et permettant d'éviter ce problème. Le CBN est connu pour avoir une dureté élevée, légèrement inférieure à celle du diamant, mais il présente une stabilité thermique assez élevée. 

Classification basée sur la structure

Les outils de coupe au tour peuvent également être classés en fonction de leur structure ou de leur forme. Cette classification nous donne trois types d'outils de tour, à savoir ;

Type de corps unique 

Ces types d'outils ont un matériau uniforme constituant toute la structure de l'outil. Par exemple, vous trouverez un outil de tournage entièrement composé de céramique ou d’acier rapide. Ces outils sont suffisamment puissants pour être utilisés pour les opérations générales d’usinage CNC.

Type de pince

Pour ces types, vous constaterez qu’ils disposent d’une pince sur laquelle différentes puces peuvent être fixées. En d’autres termes, ils disposent d’un mécanisme interchangeable dans lequel vous pouvez utiliser plusieurs sous-outils en un seul. Pensez au foret et à la perceuse. Cette flexibilité augmente l'accessibilité des outils, ce qui à son tour augmente leur productivité et leur valeur.

Type de soudure 

Dans les cas où vous devez modifier un outil de tour ou en créer des personnalisés, le soudage peut être la solution la plus appropriée. Il vous permet de créer des géométries complexes que vous pouvez utiliser pour diverses opérations de tour. L’avantage des outils de soudage est qu’ils sont facilement accessibles et que les options de personnalisation sont infinies.

Classification basée sur le sens ou la vitesse d'avance 

La direction et la vitesse d'avance sont également utilisées comme aspects pour classer les outils de coupe de tour pour les machines CNC. Dans cette catégorie, vous rencontrerez généralement les types d’outils suivants.

Outil à droite

Ces outils enlèvent/coupent les matériaux indésirables de droite à gauche. Il s’agit du sens d’avance le plus couramment utilisé pour l’usinage CNC. De plus, la majorité des tours ont une orientation droite-gauche. Cet outil coupe le matériau en se déplaçant vers la gauche.

Outil de gauche

Un outil à gauche est tout le contraire d’un outil à droite. Il enlève de la matière de la pièce en se déplaçant dans la bonne direction. Il n’est pas courant de trouver des tours CNC dotés d’un accessoire d’outil à gauche. Cependant, certains sont dans l'industrie.

Outil à nez rond

Ces outils peuvent couper dans le sens droit ou gauche. En effet, ils n'ont pas d'angles de coupe latéraux et arrière qui sont essentiels pour déterminer la direction de l'alimentation. Du côté positif, cela signifie que l’outil est polyvalent pour une utilisation dans plusieurs orientations.

Conclusion

Les machines CNC offrent un haut niveau de précision et de rapidité par rapport aux opérations manuelles. Cela se reflète dans le volume de pièces usinées et dans les revenus générés par les machinistes qui utilisent des systèmes CNC. Les outils abordés dans cet article vous ont aidé à identifier certains des outils de coupe au tour courants que vous vous attendez à trouver dans l'industrie.

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