Juin 2015



Et si l’on tournait vos pièces cylindriques ?

Tout était pourtant très simple autrefois : les pièces cylindriques étaient usinées au tour tandis que les autres pièces, non cylindriques, étaient usinées à la fraiseuse. Mais l’arrivée des centres de fraisage à commande numérique (CN), qui interpolent facilement les formes des pièces rondes, a brouillé les frontières entre ces deux procédés d’usinage.


La confusion s’est encore accentuée lorsque les tours CN ont intégré des fonctions de fraisage direct. Aujourd’hui, les opérations qui étaient autrefois exclusivement réservées aux départements de fraisage peuvent être réalisées de bout en bout sur un tour. Résultat : il est beaucoup plus difficile de déterminer quelle sera la machine la mieux adaptée à la fabrication d’une pièce donnée.


Certaines pièces sont tout désignées pour le tournage. Prenons, par exemple, le piston d’un distributeur à tiroir cylindrique ou un raccord hydraulique. De par leur symétrie cylindrique, à laquelle s’ajoutent une géométrie externe et des structures internes complexes, ces composants sont des « résidents permanents » du département de tournage.


A contrario, le corps de distributeur rectangulaire qui coopère avec ces pièces tournées, avec ses grandes surfaces fraisées, ses alvéoles détaillées et ses alésages sécants, ne pourra jamais être façonné sur un tour, et ce, quelles que soient les capacités de fraisage direct de la machine.


C’est notamment pour ces raisons que notre service d’usinage CN s’est, disons, « tourné » vers le tournage. En intégrant des centres de tournage CN dotés de fonctions de fraisage direct (fraisage en bout) à notre service – déjà conséquent – de fraisage trois axes, nous sommes désormais capables d’obtenir un meilleur état de surface sur les parties cylindriques, pour un coût final généralement inférieur. Le recours au tournage permet par ailleurs d’optimiser la fabrication des pièces qui flirtent avec les limites de nos machines de fraisage. Enfin, les pièces tournées constituent de bons candidats lorsqu’il s’agit de produire des petites séries.

Barre métallique serrée dans le mandrin d’un tour CN grande vitesse avant le début du tournage et du fraisage

Barre métallique serrée dans le mandrin d’un tour CN grande vitesse avant le début du tournage et du fraisage


Vous avez imaginé un tout nouveau boîtier d’objectif photographique ou un arbre d’entraînement de tondeuse à gazon totalement révolutionnaire, avec des plats fraisés et des trous taraudés débouchants ? Pour cette géométrie, il est fort probable que nous puissions vous fournir un prototype tourné.


En effet, pour ce type de pièces, le tournage offre un certain nombre d’avantages par rapport au fraisage. On imagine facilement qu’usiner un piston ou un arbre ayant un rapport longueur sur diamètre élevé peut donner mal au ventre à n’importe quel fraiseur. Par contre, tourner un jeu de chandeliers pour les 60 ans de votre tante Monique sera un véritable jeu d’enfant.


Vous ne savez pas encore bien identifier les pièces qui sont de bons candidats au tournage ? Prenons quelques exemples parmi des objets du quotidien. Une chope de bière, avec sa forme lisse et régulière et sa longueur égale à plusieurs fois son diamètre extérieur, pourrait facilement être fabriquée sur un tour. L’exercice serait plus difficile sur un centre de fraisage. En revanche, une tasse à café, avec son anse ergonomique, serait impossible à tourner.


Ces petits haltères qui prennent la poussière dans le placard pourraient être assez faciles à fabriquer sur un tour. La large zone en creux, relativement profonde, où vous placez votre main sur la barre pourrait être usinée sur un tour avec un programme de rainurage simple. En revanche, façonner une telle forme sur une fraiseuse constituerait un véritable meurtre.


La soucoupe d’une petite tasse à thé pourrait être fabriquée par l’un ou l’autre des deux procédés. L’interpolation des nervures concentriques et des surfaces incurvées est possible sur les deux types de machines. Il suffit de disposer d’un code G précis et d’un outil de coupe adapté. Cela dit, le tournage serait certainement plus rapide et largement plus efficace du point de vue de la consommation des matériaux.


Qu’en est-il d’un raccord cannelé pour un système d’arrosage automatique ? Sur un centre de fraisage, il faudrait utiliser un outil de coupe spécifique pour façonner les rainures en V, alors que sur un tour, un outil standard suffirait. Il en va de même pour la roue de rechange d’un chariot-barbecue. Néanmoins, avec la plupart des tours, il serait très difficile, voire purement et simplement impossible, de façonner les petites découpes analogues à celles des jantes d’une voiture.


Boîtes de conserve, salières, bouteilles d’eau, pots de fleurs... Toutes ces formes conviennent parfaitement au tournage. Briques de lait et cadres, en revanche, sont moins adaptés. Attention, nous ne pouvons pas tourner tous les objets qui nous tombent sous la main. Proto Labs fourni des pièces tournés en aluminium et très prochainement nous pourrons vous proposer une large gamme d’aciers dont l’acier inoxydable. Afin de compléter au mieux notre offre, nous travaillons sur de nouveaux ajouts comme le laiton et le cuivre qui seront suivi de près par l’arrivée des matériaux thermoplastiques.


En matière de dimensions, nous pouvons fabriquer des pièces mesurant jusqu’à 75 mm de diamètre sur 228 mm de long, avec un minimum de 4 mm de diamètre sur 1,5 mm de long. Nous pouvons façonner des formes pointues, à condition que l’angle soit supérieur à 30 degrés. Nous ne promettons rien, en revanche, s’agissant d’un prototype de stylo à bille ou d’un modèle de paille à cocktail.


Comme expliqué plus haut, nos nouveaux tours intègrent des fonctions de fraisage. Ils sont tout à fait capables de percer un trou latéral ou de fraiser un plat, tant que ces formes sont parallèles ou perpendiculaires à l’axe longitudinal de la pièce. En revanche, ils ne réalisent pas encore de trous inclinés – désolé. Toutes les rainures fraisées doivent mesurer plus de 1,2 mm de large, mais nous pouvons usiner des gorges ou des trous décentrés (dans la mesure du possible), tous nos tours étant équipés d’un axe Y.

Proto Labs peut usiner des trous axiaux centraux et décentrés, ainsi que des trous radiaux.

Proto Labs peut usiner des trous axiaux centraux et décentrés, ainsi que des trous radiaux.


Vous avez besoin de graver le nom de votre entreprise sur vos pièces ? Bien que l’idéal soit, dans ce cas, de réaliser un lettrage en relief, nous pouvons usiner la plupart des textes tant que la largeur de trait et l’espacement des caractères mesurent au moins 0,5 mm. Les petits trous et les filetages ne nous font pas peur : nous sommes capables de percer des trous radiaux de 2 mm et des trous axiaux deux fois plus fins, et prenons en charge divers types de filetages métriques, UNC et UNF internes et externes.


Si vous avez déjà fait appel à notre service d’usinage, vous constaterez peut-être que la surface des pièces tournées est plus lisse et plus ronde que celle des pièces fraisées. En effet, les surfaces fraisées présentent des marques visibles laissées par les dents de la fraise, mais nous pouvons réaliser un microbillage pour leur donner un aspect mat et enlever toutes les petites bavures d’usinage.


Comme pour tout usinage, le procédé commence par l’importation de votre modèle de CAO dans notre système de devis automatisé. Notre logiciel tente alors d’identifier le procédé d’usinage (fraisage ou tournage) le mieux adapté. Dans certains cas, vous pouvez forcer cette décision lors de la configuration du devis. Chaque procédé offre des possibilités différentes pour la création des formes et des filetages souhaités ; le prix varie également en fonction du procédé choisi. Après avoir étudié tous ces facteurs, sélectionnez le procédé d’usinage qui répond le mieux à vos besoins lors de la configuration du devis. Si une pièce ne remplit pas les conditions requises pour être tournée, cette option ne sera pas disponible dans le devis, pour le matériau choisi.


Au fil des ans, nous avons constaté que fabriquer des pièces rondes à partir de blocs cubiques ou parallélépipédiques présente un certain nombre d’inconvénients. Ainsi, il est plus long de fraiser les angles d’un bloc pour créer une pièce ronde que de tourner la pièce à partir d’une barre cylindrique. De plus, le fraisage génère davantage de déchets. Lorsque la pièce est tournée sur une machine spécialement conçue à cet effet, tout le monde y gagne, à n’en pas douter. Pour en savoir plus sur le tournage chez Proto Labs, consultez la description du processus et nos conseils de conception sur la page correspondante, ou téléchargez dès à présent votre pièce pour savoir si elle remplit les conditions requises pour être tournée.


Notre site regorge de ressources utiles sur l’usinage CN. Téléchargez gratuitement notre « ABC du prototypage ».