Le tournage désigne un procédé d’usinage dans lequel une pièce tourne tandis qu’un outil de coupe fixe enlève des matériaux afin de créer des pièces à symétrie de révolution, telles que des arbres, des bagues et des pièces filetées. C’est l’une des méthodes les plus précises et les plus efficaces pour la fabrication de pièces mécaniques cylindriques.
Ce guide explique le fonctionnement du tournage, les principales opérations de tournage, les types de tours utilisés, les pièces et les secteurs d’activité qui recourent au tournage, ainsi que les différences entre le tournage et le fraisage. Que vous conceviez un prototype ou que vous prépariez une série de production, la maîtrise de ces principes fondamentaux vous aidera à choisir le procédé le mieux adapté à votre pièce.
Qu’est-ce que le tournage ?
Le tournage désigne un procédé d’usinage par enlèvement de matière (également appelé usinage au tour) dans lequel un outil de coupe enlève des matériaux d’une pièce en rotation. La pièce est serrée dans un mandrin et mise en rotation à grande vitesse, tandis que l’outil de coupe se déplace le long et en travers de celle-ci pour lui donner la forme souhaitée. Comme la pièce tourne autour d’un seul axe, le tournage est particulièrement adapté à la fabrication de formes cylindriques et coniques présentant une excellente précision dimensionnelle et des finitions de surface lisses.
La principale différence entre le tournage et le fraisage réside dans ce qui est en mouvement. En tournage, la pièce à usiner tourne et l’outil reste fixe. En fraisant, la pièce à usiner est maintenue immobile tandis qu’une fraise rotative retire les matériaux. Cela fait du tournage le choix naturel pour les pièces rondes et du fraisage le choix pour les pièces prismatiques avec des faces plates, des poches et des rainures. Les tours CNC modernes automatisent l’ensemble du processus, garantissant ainsi des résultats constants et reproductibles sans aucune intervention manuelle.
Opérations élémentaires de tournage
Le tournage n’est pas une opération unique, mais un ensemble de techniques d’usinage apparentées réalisées sur un tour. Chacune forme une caractéristique différente de la pièce.
| Fonctionnement | En quoi cela consiste-t-il ? | Utilisation typique |
|---|---|---|
| Tournage d’un diamètre externe | Enlève des matériaux de la surface extérieure de la pièce en rotation | Façonnage et finition du profil extérieur des arbres et des cylindres |
| Tournage d’un diamètre interne (alésage) | Coupe de l’intérieur pour agrandir ou affiner un trou existant | Alésages de précision, logements de douilles, surfaces d’appui internes des roulements |
| Surfaçage | Coupe la face d’extrémité de la pièce à usiner pour créer une surface plane | Égalisation des extrémités, réglage de la longueur des pièces |
| Filetage | Utilise un outil de filetage pour réaliser des filets hélicoïdaux | Réalisation de filetages extérieurs et intérieurs directement sur le tour |
| Perçage | Perce un trou le long de l’axe de rotation de la pièce | Création de trous axiaux, souvent suivis d’un alésage pour plus de précision |
L’un des avantages notables du tournage réside dans sa capacité à réaliser aussi bien des filetages extérieurs qu’intérieurs. Cette méthode offre davantage de souplesse que le fraisage de fils, qui est généralement limité à certains types de fils. Comme plusieurs de ces opérations peuvent être réalisées en un seul serrage, le tournage s’avère très efficace pour les pièces cylindriques complexes.
Quelles pièces sont fabriquées par tournage ?
Le tournage désigne le procédé de référence pour la fabrication de pièces sur mesure de forme ronde ou à symétrie de révolution. Étant donné que meviy fabrique des composants conçus sur mesure à partir de vos propres données CAO 3D (et non des pièces de catalogue ou standard), les exemples ci-dessous concernent des pièces conçues sur mesure selon vos spécifications, et non du matériel disponible dans le commerce.
Parmi les pièces tournées sur mesure les plus courantes, on trouve les arbres et les broches, les bagues et les manchons, les entretoises, les boulons et goupilles sur mesure, les adaptateurs filetés, les brides, les accouplements et les boîtiers pour roulements ou capteurs. Toute pièce dont la géométrie primaire est cylindrique, conique ou autrement construite autour d’un axe central est un candidat solide pour le tournage.
| Industrie | Pièces tournées sur mesure courantes |
|---|---|
| Automobile | Arbres d’entraînement, bagues personnalisées, adaptateurs pour bancs d’essai et prototypes |
| Ingénierie mécanique | Broches, entretoises, raccords, fixations sur mesure pour machines spéciales |
| Technologie médicale | Boîtiers de précision, composants d’instruments, supports de capteur |
| Robotique et automatisation | Composants de joint, adaptateurs d’arbre, sièges de roulement |
| Électronique | Boîtiers de connecteurs, entretoises, armoires personnalisées |
Si votre pièce présente une symétrie de révolution et est spécialement conçue pour votre application, elle peut généralement être fabriquée par tournage CNC. Pour les pièces qui nécessitent également des faces planes, des poches ou des éléments hors axe, il peut être préférable d’opter pour une combinaison de tournage et d’usinage CNC.
Types de tours
Le type de tour détermine le niveau d’automatisation et de précision. En matière de fabrication de pièces sur mesure, deux catégories revêtent une importance capitale.
Tour universel (manuel)
Un tour universel est actionné à la main : l’opérateur déplace les outils et effectue des réglages manuellement. Cela lui confère une grande souplesse pour la fabrication de pièces uniques, de formes complexes difficiles à programmer et de prototypes nécessitant des réglages manuels précis. Cependant, la qualité du résultat dépend fortement des compétences de l’opérateur, et le processus est lent et difficile à reproduire de manière constante.
Tours CN et CNC
Les tours à commande numérique (CN) et à commande numérique (CNC) exécutent automatiquement les instructions programmées. Une fois les paramètres de coupe définis, la machine produit en série des pièces identiques avec une grande précision, quelle que soit l’expérience de l’opérateur. Les tours à commande numérique constituent le standard tant pour le prototypage que pour la production en série de pièces tournées sur mesure, et ce sont les machines utilisées par meviy pour fabriquer ses composants tournés.
Au-delà de ces modèles, il existe des tours spécialisés destinés à des besoins spécifiques : les tours à face et les tours verticaux permettent d’usiner des pièces de grand diamètre pour lesquelles l’évacuation des copeaux et la déformation due à la gravité constituent des problèmes, tandis que les tours d’établi sont des machines compactes destinées aux petites pièces. Cependant, pour la plupart des composants mécaniques personnalisés, le tournage CNC couvre les exigences.
| Caractéristique | Tour universel (manuel) | Tour CNC |
|---|---|---|
| Commande | Manuelle | Programmée (ordinateur) |
| Précision | Dépendante de l’opérateur | Élevée, répétable |
| Reproductibilité | Faible | Très élevée |
| Idéal pour | Réparations ponctuelles et manuelles | Prototypes et production de pièces sur mesure |
Avantages et inconvénients du tournage
Le tournage présente des avantages indéniables pour les pièces cylindriques, mais ce n’est pas le procédé adapté à toutes les géométries. Le tableau ci-dessous résume les principaux compromis.
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
| Haute précision sur les pièces rondes : la rotation de la pièce autour d’un seul axe garantit une excellente concentricité et une grande précision dimensionnelle | Limité aux géométries de rotation : le tournage ne permet pas de réaliser facilement des faces planes, des poches ou des éléments hors axe sans recourir à des procédés supplémentaires |
| Excellente finition de surface : la coupe continue le long de la rotation produit des surfaces cylindriques lisses | Changements fréquents d’outils : les pièces complexes nécessitant plusieurs opérations peuvent requérir plusieurs outils, ce qui allonge la durée du cycle |
| Opérations polyvalentes : le tournage extérieur et intérieur, le dressage de face, le filetage et le perçage peuvent être combinés en un seul serrage | Sensibilité du réglage : un serrage et un alignement précis sont essentiels, car tout désalignement nuit directement à la précision |
| Efficace pour les filetages : les filetages internes et externes peuvent être coupés directement sur le tour | Ce n’est pas la solution idéale pour les petites séries de pièces aux formes complexes pour lesquelles une approche combinant fraisage et tournage peut s’avérer plus économique |
Foire aux questions
Quelle est la différence entre le tournage et le fraisage ?
La différence fondamentale réside dans ce qui bouge. Lors du tournage, la pièce tourne tandis que l’outil de coupe reste fixe, ce qui rend ce procédé idéal pour les pièces rondes et à symétrie de révolution, telles que les arbres et les bagues. Lors du fraisage, la pièce à usiner est maintenue immobile tandis qu’une fraise rotative retire les matériaux, ce qui convient aux pièces prismatiques avec des surfaces planes, des poches et des rainures. De nombreuses pièces complexes sont fabriquées en combinant ces deux procédés.
Quelles formes peuvent être réalisées par tournage ?
Le tournage permet d’obtenir des formes à symétrie de révolution : cylindres, cônes, profilés coniques, rainures, filets et diamètres étagés. Il convient parfaitement aux arbres, bagues, entretoises, goupilles ou pièces similaires construites autour d’un axe central. Les caractéristiques qui ne présentent pas de symétrie de rotation (telles que des faces planes formant des angles arbitraires ou des alésages excentrés) nécessitent généralement des opérations de fraisage supplémentaires.
Quelle est la différence entre un tour CN et un tour CNC ?
Les deux sont contrôlés numériquement et les termes sont souvent utilisés de manière interchangeable. Le terme CN (Commande Numérique) désigne la technologie d’origine dans laquelle les machines suivaient des instructions programmées à partir de bandes perforées ou de supports similaires. La CNC (Computer Numerical Control) est l’évolution moderne où un ordinateur stocke et exécute le programme, ce qui facilite la programmation, l’édition et l’intégration avec CAD/CAM. Dans la pratique, aujourd’hui, la quasi-totalité des tours automatiques sont des machines CNC.
Les filetages peuvent-ils être coupés en tournant ?
Oui. Le filetage est l’une des opérations de tournage standard. À l’aide d’un outil de filetage spécifique, un tour permet de réaliser aussi bien des filetages extérieurs (sur la surface extérieure d’une pièce) que des filetages intérieurs (à l’intérieur d’un alésage). C’est l’un des avantages du tournage par rapport à d’autres procédés, qui sont souvent limités à des types de filetage spécifiques.
