MicroTour/Modedemploi
Sommaire
Introduction :
Un tour CNC, abréviation de "Commande Numérique par Calculateur", est une machine-outil utilisée dans le domaine de l'usinage. Contrairement à un tour conventionnel (manuel), un tour CNC est contrôlé par un ordinateur qui permet de précisément commander les mouvements de coupe de l'outil et de la pièce à usiner.
Dans un tour CNC, la pièce à usiner est fixée sur un mandrin rotatif, tandis que l'outil de coupe se déplace selon des coordonnées préprogrammées pour tailler la pièce selon les spécifications requises. Ces coordonnées sont généralement définies à l'aide d'un langage de programmation spécifique tel que le G-code (mais il existe d’autres langages propriétaires)
Les tours CNC offrent de nombreux avantages par rapport aux tours conventionnels, notamment une précision accrue, une productivité améliorée et la capacité de produire des pièces complexes avec une grande répétabilité. Ils sont largement utilisés dans divers secteurs industriels, tels que l'aérospatiale, l'automobile…
Grandes opérations nécessaires à l’utilisation d’un tour CNC :
- Programmation : Création d'un programme qui contient les instructions spécifiques pour usiner la pièce voulue. Ce programme est généralement créé à l'aide de logiciels de CAO/FAO (Conception Assistée par Ordinateur/Fabrication Assistée par Ordinateur). Mais peut également être écrit à la main pour les pièces simples. Cette partie nécessite également de réaliser les calculs de vitesse de coupe en fonction du matériau choisi.
- Chargement du programme : Une fois le programme créé, il est chargé dans le contrôleur CNC de la machine.
- Bridage : La pièce à usiner est fixée sur le mandrin qui tourne autour de son axe.
- Usinage : Une fois les paramètres définis, la machine démarre l'usinage selon les instructions du programme. Un ou plusieurs outils de coupe se déplacent selon les axes de la machine pour enlever progressivement la matière et façonner la pièce selon les spécifications du dessin.
- Déchargement de la pièce : Une fois que l'usinage est terminé, la pièce est retirée de la machine.
Matériaux :
Le tour EMCO étant un tour disposant d’une faible puissance de broche (comprendre ici le moteur qui fait tourner la pièce) certains matériaux dit « durs » ne sont pas usinable. Voici une liste des matériaux usinables :
- Aluminiums - Laitons - Bronzes - POM-C - ABS
Et des matériaux non usinables :
- Aciers - Inox - Titanes
Calculs :
Les deux seules formules à connaitre sont celles-ci :
- Vitesse de rotation de la broche : ===
N = (1000 * Vc) / (π * D)
- Vitesse d’avance de l’outil : ===
Vf = n * f
- Vc : vitesse de coupe en m/min - f : avance par tour en mm/tr (tournage) - Vf : vitesse d’avance en mm/min - N : fréquence de rotation en tr/min - D : diamètre de la pièce à usiner (tournage) - Z : nombre de dent de la fraise a : profondeur de passe
La vitesse de coupe (Vc)
Le secret d’une pièce bien usinée (bel état de surface, longévité des outils…) et la première inconnue nécessaire aux calculs réside dans le respect de la vitesse de coupe (Vc). La vitesse de coupe est exprimée en m/min est dépendante de deux choses :
- Le matériau à usiner - Le matériau de l’outil
Pour comprendre ce paramètre essentiel voici un schéma explicatif de la vitesse tangentielle.
La vitesse tangentielle est simplement la vitesse à laquelle un point particulier sur la circonférence d'un objet se déplace. Pensez à un objet qui tourne, comme une roue de voiture. Si vous regardez un point sur le bord de la roue, vous verrez qu'il se déplace latéralement pendant que la roue tourne. Cette vitesse latérale est la vitesse tangentielle.
Maintenant dans le cas d’usage du tournage :
Vc = Vitesse de coupe m/min d = diamètre en mm n = fréquence de rotation en tr/min
VC est donc la vitesse tangentielle de l’outil de coupe sur le bord de la pièce à usiner.
Quelques vitesses de coupes sont disponibles ici :
| Matérieau à usiner | Outils en acier rapide | Outils carbure |
|---|---|---|
| ACIER | 15 - 18 | 60 - 70 |
| BRONZE | 24 - 45 | 100 - 140 |
| LAITON | 45 - 60 | 100 - 200 |
| ALUMINIUM | 75 - 400 | 150 - 1 000 |
| PMMA | 75 - 90 | 100 - 150 |
| PVC | 90 - 150 | 100 - 150 |
| NYLON | 90 - 120 | 100 - 180 |
| POM-C | ?? | ?? |
| ABS | ?? | ?? |
| HDPE | ?? | ?? |
Comme indiqué précédemment, la matière de l’outil influe sur la vitesse de coupe au même titre que la matière à usiner.
Le terme acier rapide faire référence aux outils en acier tel que celui-ci : [Image à rajouter]
Le terme outil carbure fait référence aux outils en carbure tel que celui-ci :
[Image à rajouter]
Le carbure étant un matériau bien plus dur que l’acier, il permet d’atteindre des vitesses de coupes plus importantes.
la vitesse de rotation (N)
Une fois la vitesse de coupe connue, nous pouvons donc déterminer la vitesse de rotation nécessaire pour obtenir notre vitesse tangentielle cible.
Voici un exemple : Nous voulons usiner une pièce de 20 mm en aluminium avec un outil en carbure. Donc :
- Vc : 150 m/min (donnée du tableau) - D : 20 mm
- N = (1000 * Vc) / (π * D) = 2388 tr/min
Pour les valeurs indiquées nous devront donc tourner a 2388 tr/min afin de respecter notre vitesse tangentielle cible. Mais pour que ceci soit vrai, il faut définir à quelle vitesse nous devons avancer.
la vitesse d’avance (Vf)
Une fois la vitesse de rotation connue, nous pouvons donc déterminer la vitesse d’avance nécessaire pour obtenir notre vitesse tangentielle cible.
Suite de l’exemple : Nous voulons usiner une pièce de 20 mm en aluminium avec un outil en carbure. Donc :
- n : 2388 tr/min (donnée du calcul précédent) - f : 0.1 mm/tr (donnée du tableau)
- Vf = n * f = 238.8 mm/ min
Pour les valeurs indiquées, nous devront donc tourner à 2388 tr/min afin de respecter notre vitesse tangentielle cible. Mais pour que ceci soit vrai, il faut définir à quelle vitesse nous devons avancer.
