Apprenez des stratégies intelligentes pour concevoir des pièces de tournage de précision afin d'améliorer la précision, de réduire le temps d'usinage et de diminuer les coûts de production de manière efficace.

Les services de tournage de précision sont principalement destinés au traitement des corps rotatifs. Sur un tour, les processus suivants peuvent être réalisés : tournage de cercles extérieurs, tournage de faces frontales, tournage de cônes, moletage, tournage de surfaces formées, enroulement de ressorts, etc.

Pièces de tournage de précision

Les pièces de tournage de précision sont des composants créés à l'aide d'un tour qui utilise la coupe rotative pour façonner le matériau dans des dimensions précises. Ces pièces sont généralement rondes ou cylindriques et sont fabriquées en fixant la pièce à usiner sur un mandrin et en la faisant tourner pendant que des outils de coupe enlèvent l'excédent de matière.

Voici quelques exemples de pièces tournées :

• Arbres et tiges
• Manchons et douilles
• Connecteurs et raccords
• Goupilles et boulons
• Raccords de tuyauterie sur mesure

Les services de retournement peuvent être classés en deux grandes catégories :  Usinage manuel sur tour et Usinage sur tour CNC

Usinage manuel sur tour

Actionnés manuellement par des machinistes qualifiés, les tours conventionnels utilisent des manivelles, des leviers et des réglages mécaniques pour contrôler les outils de coupe.

• Caractéristiques principales:
  • Flexibilité: Idéal pour la production de faibles volumes, le prototypage ou les pièces uniques personnalisées.
  • Dépendant de l'opérateur: La précision dépend de l'expertise du machiniste.
  • Rentabilité: Coûts d'installation initiaux moins élevés pour les petits lots.
  • Limites: Des taux de production plus lents et une précision moindre par rapport à la CNC pour les géométries complexes.

• Applications courantes: Arbres, bagues et réparations simples.

Usinage sur tour CNC

• Vue d'ensemble: Les tours à commande numérique par ordinateur (CNC) automatisent le processus de tournage à l'aide d'instructions programmées (code G) pour une précision et une répétabilité élevées.
• Caractéristiques principales:
  • Haute précision: Tolérances de l'ordre du micron, adaptées aux conceptions complexes (par exemple, filets, cônes).
  • Efficacité: Une production plus rapide, en particulier pour les commandes de gros volumes.
  • Capacité multiaxe: Les tours CNC avancés (par exemple, de type suisse, à usinage direct) effectuent le fraisage, le perçage et le filetage en un seul réglage.
  • Cohérence: Erreur humaine minimale, idéal pour la production de masse.
• Applications courantes: Composants aérospatiaux, dispositifs médicaux, pièces automobiles et accessoires industriels complexes.

Les deux méthodes présentent des avantages uniquesTournage manuel pour la flexibilité et la CNC Le choix dépend des exigences du projet, du budget et du volume de production. Le choix dépend des exigences du projet, du budget et du volume de production.

Points clés de la conception des pièces tournées de précision

Lors de la conception de pièces de tournage de précision, il convient de noter plusieurs points importants :

• Sélection des matériaux : Choisir les matériaux appropriés en fonction de la fonction de la pièce, des exigences de résistance et de l'usinabilité.
• Complexité géométrique : Tenir compte des limites des opérations de tournage et concevoir des pièces qui peuvent être produites efficacement sur un tour.
• Tolérances : Spécifier des tolérances réalistes qui équilibrent les exigences fonctionnelles et les capacités de fabrication.
• Finition de la surface : Définir l'état de surface requis pour chaque élément, en tenant compte des aspects fonctionnels et esthétiques.
• Accessibilité des outils : Veiller à ce que toutes les caractéristiques puissent être atteintes par les outils de coupe sans interférence.
• Fixation et maintien en position : Concevoir des pièces en tenant compte de la manière dont elles seront maintenues pendant l'usinage.
• Minimiser les changements de configuration : Concevoir les pièces de manière à minimiser le nombre de réglages nécessaires, si possible.
• Dimensions standard : Utiliser des tailles et des outils standard dans la mesure du possible pour réduire les coûts.
• Éviter les angles internes aigus : Inclure des congés ou des rayons pour améliorer l'usinabilité et réduire les concentrations de contraintes.
• Envisager le post-traitement : Tenez compte des opérations ou des traitements secondaires qui peuvent être nécessaires après le tournage.

En gardant ces points à l'esprit, les concepteurs peuvent créer des pièces de tournage de précision qui sont à la fois fonctionnelles et efficaces à fabriquer.

Considérations relatives à la sélection des matières premières

Lors de la sélection des matières premières pour les pièces de tournage de précision, il convient de tenir compte des facteurs suivants :

• Coût des matériaux : Équilibrer les coûts des matériaux avec les exigences de performance afin d'optimiser les dépenses de production globales.
• Usinabilité : choisir des matériaux qui se prêtent à une fabrication et à un traitement efficaces, réduisant ainsi l'usure des outils et le temps de production.
• Forme du matériau : Sélectionnez des barres ou des tuyaux dont les dimensions et les spécifications sont similaires à celles du marché existant afin de minimiser le traitement et de réduire les coûts.

En examinant attentivement ces aspects de la sélection des matières premières, les fabricants peuvent améliorer de manière significative l'efficacité et la rentabilité des opérations de tournage de précision.

Précision dimensionnelle et considérations relatives à la conception

Lors de la conception de pièces de tournage de précision, il convient de tenir compte des points suivants pour garantir la précision dimensionnelle et la fabricabilité :

• Pour les arbres longs ou les trous profonds, utilisez la tolérance de section pour garantir la précision dans les zones critiques.
• Dans la mesure du possible, évitez les trous profonds. Au lieu de cela, concevez des trous de traitement à deux extrémités afin de réduire la nécessité de trous borgnes.
• Concevoir des fonds de trous avec des rayons intérieurs, en laissant de la place pour l'outil afin d'éviter de créer des vides ou des angles vifs.

Ces considérations de conception peuvent améliorer de manière significative la fabricabilité et la qualité des pièces tournées de précision, en particulier pour les géométries complexes ou les pièces présentant des exigences dimensionnelles critiques.

Limitations et caractéristiques non tournantes

Le tournage de précision est une méthode de fabrication puissante, mais elle a ses limites. Toutes les pièces ne peuvent ou ne doivent pas être fabriquées par tournage. Connaître ces restrictions permet d'économiser du temps, de l'argent et de la frustration.

Ce que le retournement ne peut pas faire

Le tournage de précision convient mieux aux pièces de forme ronde ou cylindrique. Si votre pièce présente des angles aigus, des cavités profondes ou des contours complexes qui ne sont pas symétriques autour d'un axe central, le service de tournage n'est peut-être pas la meilleure méthode.

Voici quelques caractéristiques qu'il est difficile, voire impossible, de créer en utilisant uniquement le tournage :

• Surfaces carrées ou plates sur tous les côtés
• Cavités internes complexes
• Géométries asymétriques ou multi-axes
• Trous profonds à des angles bizarres
• Sous-coupes nécessitant un fraisage

Ces conceptions peuvent nécessiter des opérations supplémentaires telles que le fraisage CNC ou même l'usinage à 5 axes.

Conception du filetage et considérations supplémentaires

Lorsque vous concevez des filetages pour des pièces tournantes, gardez les points suivants à l'esprit :

• Utiliser des profils de filetage standard : Dans la mesure du possible, utilisez des profils de filetage standard (par exemple, métrique, UNC, UNF) pour garantir la compatibilité et la facilité de fabrication.
• Tenir compte de la profondeur du filetage : Concevoir des filetages d'une profondeur appropriée afin d'équilibrer la résistance et la facilité de fabrication.
• Inclure un relief de filetage : Incorporer des rainures de dégagement du filetage pour permettre un dégagement correct de l'outil et une formation complète du filetage.

Autres considérations relatives à la conception :

• Fentes de rétraction : Lors de la conception des fentes de rétraction, il faut s'assurer qu'elles sont suffisamment larges pour permettre le dégagement de l'outil et suffisamment profondes pour accommoder le mouvement de rétraction.
• Chanfreins de trous : Inclure des chanfreins à l'entrée des trous pour faciliter l'assemblage des pièces et réduire le risque de filetage croisé.

En incorporant ces éléments de conception, vous pouvez améliorer la fonctionnalité et la fabricabilité des pièces tournées, en particulier celles qui nécessitent des caractéristiques filetées ou des ajustements précis.

Traitement typique pouvant être effectué par un tour horizontal

Conseils de conception pour les pièces tournées de précision

Obtenir les meilleures performances tournage de précision commence dès la phase de conception. Une conception bien pensée permet de réduire le temps d'usinage, d'améliorer la qualité et de diminuer les coûts de production.

1. Des conceptions faciles à faire tourner : Privilégiez les formes qui tournent facilement autour d'un axe central. Cela facilite la programmation et le réglage et réduit l'usure de la machine.
2. Éviter la complexité inutile : Les conceptions plus simples sont moins coûteuses à produire. Évitez les transitions brusques ou les très petits rayons, sauf en cas d'absolue nécessité. Les courbes lisses sont plus faciles et plus rapides à découper.
3. Utiliser les dimensions standard : La conception de pièces avec des tailles de trous, des types de filetage et des finitions de surface standard permet de réduire les coûts et d'accélérer la production.
4. Ajouter les chanfreins et les filets : Ces petites touches peuvent améliorer la durabilité de la pièce et la rendre plus facile à manipuler et à assembler. Elles contribuent également à réduire les points de tension.
5. Conception pour le dégagement de l'outil : Assurez-vous qu'il y a suffisamment d'espace pour que l'outil de tournage puisse se déplacer librement sans s'écraser contre la pièce ou la machine.

Le respect de ces principes de conception garantit votre précision pièces de tournage sont réalisés plus rapidement, avec plus de précision et à moindre coût.

Exigences relatives à l'aspect de la surface

Lors de la conception de pièces de tournage de précision, il convient de tenir compte des exigences suivantes en matière d'aspect de surface :

• Ébavurage et chanfreinage : Spécifier les exigences relatives à la finition des bords afin d'améliorer l'aspect et la sécurité des pièces.
• Exigences en matière de rugosité : le tournage de précision permet d'obtenir des valeurs de rugosité de surface comprises entre Ra0,8 et Ra3,2. La valeur de rugosité est déterminée en fonction de la précision de surface requise, en gardant à l'esprit qu'une plus grande précision augmente les coûts de fabrication.
• Lettrage : Le lettrage au laser est une alternative rentable à la gravure. Pour les pièces à axe long, évitez de placer le lettrage aux deux extrémités et tenez compte de l'espace vertical limité des machines de lettrage. Préférez la composition axiale et évitez, dans la mesure du possible, de lettrer autour du diamètre extérieur.
• Conception d'arbres longs : Pour les arbres longs, envisagez d'ajouter des trous d'épingle supérieurs aux deux extrémités si cela n'affecte pas l'apparence ou les exigences fonctionnelles. Cela peut faciliter les opérations de tournage.

En tenant compte de ces exigences en matière d'aspect de surface dès la phase de conception, vous pouvez vous assurer que les pièces tournées finales répondent aux normes fonctionnelles et esthétiques tout en optimisant les processus de fabrication.

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