Le tournage excentrique devient un travail conventionnel

Jan 22, 2024

Les machines multitâches modernes comme la Multus évitent aux machinistes de déplacer des pièces excentriques vers une machine supplémentaire. Photo publiée avec l'aimable autorisation d'Okuma America Corp.

Lorsqu'une pièce tournée a une section transversale inégale par rapport à son axe, elle est considérée comme excentrique. Les arbres à cames sont souvent considérés comme les pièces les plus courantes, mais ces pièces sont généralement fabriquées sur une machine uniquement dédiée à leur production. Alors, que doit faire un atelier de travail lorsqu'une commande pour une pièce franchit la porte qui nécessite un tournage excentrique ? La réponse, étonnamment, peut en fait commencer par une opération de fraisage.

Le processus de tournage excentrique est similaire au tournage traditionnel uniquement avec l'ajout d'un autre axe de pièce parallèle à l'axe central. Pour produire la fonction de pièce excentrique, un outil de coupe enlève de la matière à la profondeur requise lorsque la pièce est tournée, généralement à faible vitesse.

Canadian Metalworking a demandé à David Fischer, spécialiste des produits de tour pour Okuma America Corp., son opinion sur le processus. Voici ce qu'il avait à dire.

CM : Quel type de configuration de machine convient le mieux pour effectuer une opération de tournage excentrique ?Fischer : Tout dépend si le tour CNC est équipé d'une broche de fraisage.

Si une machine multitâche est utilisée, nous recommandons de fraiser la pièce excentrique ou la fonction de pièce à une forme proche du net avant d'utiliser une passe de tournage de finition pour terminer la fonction.

Il n'y a pas de véritable changement dans la structure de la machine ou les besoins en puissance si vous commencez avec une bonne plate-forme d'usinage stable.

CM : Qu'est-ce qui rend l'opération de fraisage importante ? Fischer : Si vous fraisez la pièce dans une machine multitâche avant d'effectuer la passe de finition avec un outil de tournage, vous créez plusieurs gains d'efficacité. Certains d'entre eux proviennent du fait que vous ne déplacez pas une pièce d'une machine à l'autre, mais d'autres proviennent de l'utilisation d'une fraise pour enlever la matière de la pièce, ce qui est plus rapide.

Une bonne passe de fraisage établira une bonne passe de tournage de finition, il est donc impératif de bien faire les choses. Nous n'allons pas transformer la fonction de pièce à partir de zéro car cela prend trop de temps [par rapport au fraisage] en raison de la faible vitesse à laquelle nous fonctionnons.

Dans la plupart des cas, nous allons le fraiser pour nous rapprocher et seule la passe finale sera un tournage excentrique.

CM : Comment le processus de tournage excentrique affecte-t-il la configuration ? Fischer : La méthode traditionnelle d'usinage de pièces complexes implique plusieurs machines, à la fois des tours et des fraiseuses, et crée plus de temps de configuration que nécessaire. Les opérateurs doivent s'assurer que les pièces sont correctement alignées et mesurées pour s'assurer que chaque pièce a les mêmes dimensions que la précédente. Mais ces étapes de configuration et de mesure ne sont pas nécessaires lorsque toutes les opérations d'usinage sont effectuées sur une seule machine.

Plus l'opération de tournage excentrique devient complexe, plus elle devra être effectuée dans des configurations séparées ou même sur des machines séparées.

Si vous n'avez pas d'option de fraisage sur votre tour, les RPM doivent être réduits pendant le tournage, souvent jusqu'à 200 à 300 RPM.

Vous souhaitez également généralement commencer avec une pièce aussi cylindrique que possible.

CM : Une fois la pièce proche de sa forme définitive, comment se déroule l'opération de tournage ? Fischer : Sur les machines Okuma, nous faisons tourner la pièce sur la broche et maintenons l'outil dans la tourelle. Nous utilisons X et Y pour générer le profil et Z pour faire descendre la pièce.

Avec le tournage excentrique, l'outil est fixé dans la broche et nous utilisons X et Y pour le maintenir tangent à la surface.

Tout au plus nous ferons une opération de semi-finition puis une passe de finition. Cela dépend vraiment de la proximité avec laquelle le processus de fraisage nous a amenés à la forme finale. Grâce aux capacités des machines de fraisage/tournage d'aujourd'hui, il est désormais possible de se rapprocher de la forme finale.

Il y a des limitations de RPM parce que vous déplacez beaucoup d'axes, et il y a une limite à la vitesse à laquelle vous pouvez déplacer ces axes. Si vous essayez de pousser les choses trop fort, vous risquez de vous retrouver avec un problème de cylindricité. Et vous déplacez beaucoup de masse.

CM : Comment les pièces longues et les pièces avec de grands lobes excentriques affectent-elles le processus ? Fischer : Si vous effectuez des virages excentriques sur une longue distance, une déviation se produira. Ceci est normal dans toute opération de tournage.

Pour les grandes pièces, vous créez peut-être des diamètres sur lesquels vous ne pouvez pas serrer une lunette parce que la pièce est trop excentrique. Ces pièces peuvent être difficiles à usiner.

Je dis souvent que le tournage excentrique est une opération que l'on fait quand tout le reste a échoué.

La meilleure utilisation du tournage excentrique est lorsque vous avez besoin d'une surface tournée sur une pièce excentrique ou une fonction de pièce qui nécessite un temps de traitement minimal, comme un petit tourillon à l'avant de la pièce. Si vous pouvez usiner tout le reste de la pièce et avoir ensuite un diamètre excentrique, il est relativement facile à configurer et à exécuter.

CM : Et s'il y a de nombreuses caractéristiques excentriques sur la pièce ? Fischer : Ensuite, vous devez demander si vous voulez faire une autre configuration pour faire le deuxième diamètre au centre ? C'est un peu pénible car vous passez plus de temps à configurer ou à déplacer la pièce vers une deuxième machine. Avoir une machine multitâche moderne comme la Multus vous évite de passer à une autre machine. Ce n'est pas une solution miracle, mais il y a des cas où cela peut prévenir un mal de tête majeur.

Si j'avais une grande pièce et que la majorité d'entre elles nécessitaient un tournage excentrique, j'utiliserais probablement deux configurations de machine distinctes. Vous effectuez le tournage excentrique dans un processus et le travail centré (concentrique) dans un autre.

Si c'est quelque chose comme un vilebrequin, je ne ferai probablement pas de rotation excentrique sur cette pièce. La raison pour laquelle c'est difficile, c'est qu'il est difficile d'amener un outil jusqu'à la pièce et qu'il ne produira probablement pas une très bonne finition. Les machines spéciales sont mieux utilisées pour ces pièces.

Si je suis un atelier de travail et que je fais un vilebrequin unique, je vais probablement le fraiser puis l'envoyer pour qu'il soit rectifié.

CM : Quelles exigences de serrage sont nécessaires pour le tournage excentrique ? Fischer : Le serrage, comme toujours, sera piloté par la pièce. Pour ce type de travail, cela dépend en grande partie de l'emplacement de l'élément excentrique sur la pièce. Les caractéristiques excentriques à la fin de la pièce, en particulier s'il s'agit d'une pièce longue ou si une poupée mobile est utilisée, peuvent être difficiles à usiner.

Le serrage spécifique pour le tournage excentrique n'est pas une priorité élevée car tout le travail à grande vitesse est généralement effectué en premier. Pendant le tournage excentrique, la pièce se déplace lentement, de sorte qu'elle peut généralement être tenue de la même manière que vous tenez une pièce totalement cylindrique.

Okuma America Corp., www.okuma.com