Guide des outils de tournage : Ce que vous devez savoir sur les outils

Le tour, un outil machine fondamental dans la fabrication et l'usinage, repose fortement sur ses outils pour façonner et former les pièces. Comprendre les outils de tournage est crucial pour les machinistes de tous niveaux, des débutants aux professionnels chevronnés. Choisir les bons outils, savoir comment les utiliser correctement et les entretenir correctement sont essentiels pour obtenir précision, efficacité et qualité dans les opérations d'usinage. Ce guide fournit un aperçu complet des outils de tournage, couvrant les différents types d'outils, leurs applications et les considérations importantes pour leur sélection et leur utilisation.

Types d'outils de tournage

Les outils de tournage peuvent être largement classés en plusieurs types en fonction de leur fonction et du type de coupe qu'ils effectuent. Les outils de coupe à un seul point sont le type le plus courant utilisé sur les tours. Ces outils ont un seul tranchant qui enlève la matière lorsque la pièce tourne et que l'outil est avancé le long ou à travers elle. Les exemples d'outils de coupe à un seul point comprennent les outils de tournage, les outils de surfaçage, les barres d'alésage, les outils de filetage, les outils de tronçonnage et les outils de forme.

Les outils de tournage sont utilisés pour réduire le diamètre d'une pièce. Ils sont disponibles en différentes formes et angles en fonction de l'opération de tournage spécifique, comme le dégrossissage pour l'enlèvement rapide de matière ou la finition pour une finition de surface lisse. Les outils de surfaçage sont utilisés pour créer une surface plane perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce. Les barres d'alésage sont utilisées pour agrandir ou créer des trous internes. Les outils de filetage sont conçus pour couper des filets externes ou internes. Les outils de tronçonnage, également appelés outils de coupe, sont utilisés pour couper une section de la pièce. Les outils de forme ont un profil spécifique qui est transféré à la pièce, permettant la création de formes complexes en un seul passage.

Outre les outils de coupe à un seul point, d'autres types d'outils utilisés sur les tours comprennent les mandrins de perçage et les forets pour percer des trous le long de l'axe de rotation, les alésoirs pour agrandir et finir les trous existants à des dimensions précises, les tarauds et les filières pour créer respectivement des filets internes et externes, et les outils de moletage pour créer une surface texturée pour une meilleure adhérence.

Matériaux des outils

Le matériau dont est fait un outil de tournage affecte de manière significative ses performances, sa résistance à l'usure et les types de matériaux qu'il peut usiner efficacement. L'acier rapide (HSS) était traditionnellement le principal matériau pour les outils de coupe et est toujours utilisé pour certaines applications, en particulier pour les formes complexes et les coupes interrompues. Les outils en HSS offrent une bonne ténacité et sont relativement peu coûteux, mais ils ont une dureté et une résistance à l'usure inférieures à celles des matériaux plus avancés.

Les outils en carbure sont largement utilisés dans l'usinage moderne en raison de leur dureté supérieure, de leur résistance à l'usure et de leur capacité à fonctionner à des vitesses de coupe plus élevées que les outils en HSS. Les plaquettes en carbure sont généralement serrées ou brasées sur un porte-outil. Différentes nuances de carbure sont disponibles, chacune optimisée pour des matériaux et des conditions d'usinage spécifiques. Les plaquettes en carbure revêtues améliorent encore les performances en offrant une résistance à l'usure accrue, une friction réduite et une amélioration de l'évacuation des copeaux. Les revêtements courants comprennent le nitrure de titane (TiN), le carbonitrure de titane (TiCN) et l'oxyde d'aluminium (Al2O3).

D'autres matériaux d'outils comprennent la céramique, le nitrure de bore cubique (CBN) et le diamant polycristallin (PCD), qui sont utilisés pour usiner des matériaux très durs ou abrasifs à des vitesses de coupe très élevées. Cependant, ces matériaux sont généralement plus fragiles et plus chers que le carbure.

Géométrie de l'outil

La géométrie d'un outil de tournage, y compris ses différents angles tels que l'angle de dépouille, l'angle de dégagement et l'angle de coupe, joue un rôle crucial dans le processus d'usinage. L'angle de dépouille affecte la formation des copeaux et les efforts de coupe. Un angle de dépouille positif entraîne généralement des efforts de coupe plus faibles et une meilleure évacuation des copeaux, mais peut affaiblir le tranchant. Un angle de dépouille négatif fournit un tranchant plus résistant et est souvent utilisé pour l'usinage de matériaux durs ou les coupes interrompues.

L'angle de dégagement assure un dégagement entre le flanc de l'outil et la pièce, empêchant le frottement et réduisant la friction et la génération de chaleur. L'angle de coupe influence la résistance du tranchant et la direction des efforts de coupe. D'autres caractéristiques géométriques importantes comprennent le rayon de nez, qui affecte l'état de surface, et les brise-copeaux, qui sont conçus pour casser les longs copeaux filandreux en morceaux plus petits et plus faciles à gérer.

Fixation de l'outil

Une bonne fixation de l'outil est essentielle pour la stabilité, la précision et la prévention du broutement pendant les opérations d'usinage. Les outils de tournage sont généralement maintenus dans des porte-outils, qui sont montés sur le chariot transversal du tour. Différents types de porte-outils sont disponibles, notamment les porte-outils simples, les porte-outils indexables (tels que les porte-outils à changement rapide et les tourelles porte-outils) et les porte-outils en barres.

Les porte-outils à changement rapide permettent des changements d'outils rapides, ce qui réduit considérablement les temps de préparation, en particulier dans les opérations impliquant plusieurs outils. Les tourelles porte-outils peuvent contenir plusieurs outils et peuvent être indexées pour amener l'outil souhaité en position de coupe. Les porte-outils en barres contiennent une rangée d'outils qui peuvent être mis en position en déplaçant le chariot transversal. Le choix du porte-outil dépend du type de tour, de la complexité des opérations d'usinage et du niveau d'efficacité souhaité.

Paramètres de coupe

La sélection des paramètres de coupe appropriés, y compris la vitesse de coupe, la vitesse d'avance et la profondeur de passe, est cruciale pour optimiser les performances d'usinage, la durée de vie de l'outil et l'état de surface. La vitesse de coupe est la vitesse à laquelle la surface de la pièce se déplace devant le tranchant de l'outil. Elle est généralement exprimée en pieds de surface par minute (SFM) ou en mètres par minute (m/min). La vitesse d'avance est la distance que l'outil de coupe avance le long de la pièce par révolution. Elle est généralement exprimée en pouces par révolution (IPR) ou en millimètres par révolution (mm/rev). La profondeur de passe est la quantité de matière enlevée en un seul passage.

Les paramètres de coupe optimaux dépendent de plusieurs facteurs, notamment le matériau de la pièce, le matériau et la géométrie de l'outil, l'état de surface souhaité et la rigidité de la configuration de la machine. Les fabricants d'outils fournissent souvent des paramètres de coupe recommandés pour leurs outils en fonction des différents matériaux de la pièce et des conditions d'usinage. Les machinistes peuvent également utiliser des calculateurs d'usinage et 经验 pour déterminer les paramètres de départ appropriés.

Usure et défaillance de l'outil

Les outils de tournage sont soumis à des forces et des températures importantes pendant l'usinage, ce qui entraîne inévitablement l'usure de l'outil au fil du temps. Les types courants d'usure de l'outil comprennent l'usure en flanc (usure sur la face de dépouille), l'usure en cratère (usure sur la face de coupe), l'usure en encoche (usure au niveau de la ligne de profondeur de passe) et l'écaillage ou la fracture du tranchant.

Comprendre les causes et les symptômes des différents types d'usure de l'outil est important pour optimiser la durée de vie de l'outil et prévenir une défaillance catastrophique de l'outil, qui peut endommager la pièce et potentiellement la machine. Les facteurs qui contribuent à l'usure de l'outil comprennent une vitesse de coupe ou une vitesse d'avance excessive, un refroidissement ou une lubrification insuffisants, l'usinage de matériaux abrasifs et une géométrie d'outil ou une fixation d'outil incorrectes.

Liquide de refroidissement et lubrification

L'utilisation de liquide de refroidissement et de lubrifiant est essentielle dans de nombreuses opérations de tournage. Le liquide de refroidissement aide à dissiper la chaleur générée pendant la coupe, ce qui peut prolonger la durée de vie de l'outil, améliorer l'état de surface et prévenir les dommages thermiques à la pièce. Le lubrifiant réduit la friction entre l'outil et la pièce, ce qui diminue les efforts de coupe et améliore l'évacuation des copeaux.

Divers types de liquides de refroidissement et de lubrifiants sont disponibles, notamment les fluides de coupe (huiles solubles, semi-synthétiques et synthétiques), les huiles de coupe et même l'air comprimé pour certaines applications d'usinage à grande vitesse. Le choix du liquide de refroidissement ou du lubrifiant dépend du matériau de la pièce, du matériau de l'outil, du type d'opération d'usinage et des capacités de la machine-outil.

Entretien des outils

Un entretien approprié des outils de tournage est crucial pour assurer leur longévité et leurs performances. Cela comprend l'inspection régulière des tranchants pour détecter l'usure ou les dommages, l'affûtage ou le remplacement des outils ou des plaquettes usés et un stockage approprié pour éviter les dommages. Pour les outils réaffûtables comme les outils en HSS, le maintien de la géométrie correcte de l'outil pendant l'affûtage est essentiel. Pour les outils à plaquettes en carbure, les plaquettes usées doivent être remplacées rapidement pour éviter d'endommager le porte-outil et de compromettre la qualité de l'usinage.

Consignes de sécurité

L'utilisation d'un tour comporte des risques inhérents, et il est crucial de respecter les consignes de sécurité lors de l'utilisation des outils de tournage. Portez toujours un équipement de protection individuelle (EPI) approprié, notamment des lunettes de sécurité, pour vous protéger contre les copeaux et les débris volants. Assurez-vous que les outils sont solidement maintenus dans le porte-outil et que la pièce est correctement serrée dans le mandrin ou le dispositif de serrage. N'essayez jamais de régler ou de mesurer la pièce pendant que le tour est en marche. Soyez prudent lors de la manipulation d'outils de coupe tranchants.

Conclusion

Les outils de tournage sont un aspect essentiel des opérations de tournage. En comprenant les différents types d'outils de tournage, leurs matériaux, leur géométrie, leurs méthodes de fixation, les paramètres de coupe, les mécanismes d'usure des outils, l'importance du liquide de refroidissement et de la lubrification, l'entretien approprié des outils et les consignes de sécurité, les machinistes peuvent utiliser efficacement et avec efficacité les tours pour produire des pièces de haute qualité. L'apprentissage continu et la mise à jour des dernières avancées en matière de technologie des outils sont essentiels pour rester compétitif dans le domaine de l'usinage.