En fabrication, les pièces d'arbre présentent rarement une structure simple avec un diamètre unique et uniforme. Ceci engendre souvent des difficultés d'assemblage, de positionnement et de fonctionnement. Par exemple, des composants tels que les roulements, les engrenages ou les joints d'étanchéité nécessitent généralement des diamètres différents pour un ajustement correct. Le tournage étagé, une méthode avancée de tournage cylindrique extérieur, répond à ces problématiques. Il permet la création efficace de variations de diamètre multisegmentaires sur une même pièce. Ceci aide les fabricants à maîtriser la complexité de la production de pièces complexes.
Cet article vous fournira toutes les informations nécessaires sur le tournage par étapes. Nous aborderons sa définition, son objectif, son processus, ses défis et des conseils d'optimisation de conception. À la fin de votre lecture, ingénieurs et opérateurs disposeront de recommandations pratiques pour améliorer l'efficacité de la production et réduire les défauts.
Qu'est-ce que le tournage par étapes ?
Le tournage étagé est un procédé d'usinage permettant de créer des pièces cylindriques de diamètres multiples. Il consiste à réduire progressivement le diamètre d'une pièce en rotation. Ce procédé est également appelé “ tournage étagé ” ou “ tournage à épaulement ”. Ses principaux atouts sont la possibilité de réaliser des structures à diamètres multiples, des épaulements (utilisés pour le positionnement) et des zones de transition avec des changements de diamètre abrupts.
Contrairement au tournage en ligne droite, qui maintient un diamètre uniforme sur toute la longueur de la pièce, le tournage étagé introduit des variations de diamètre segmentées. Il est ainsi idéal pour la fabrication de pièces complexes telles que les arbres. Ces pièces nécessitent souvent des diamètres différents pour accueillir roulements, engrenages, joints d'étanchéité ou autres composants. En garantissant des transitions précises entre les diamètres, le tournage étagé répond aux exigences fonctionnelles et structurelles de l'ingénierie moderne. C'est une solution fiable pour la production de pièces multifonctionnelles de haute précision.
| Objectif de traitement | Forme géométrique | Pièces communes | Défis de précision | Machines-outils applicables |
|---|---|---|---|---|
| Tournage par étapes | Modifications du diamètre multisegmentaire | Étapes et épaules segmentées | précision de transition et coaxialité | Tours CNC |
| Virage en ligne droite | diamètre uniforme unique | Cylindre droit | Rectitude générale | Tours ordinaires |
Quel est l'objectif du demi-tour ?
Le tournage étagé permet de créer des segments de diamètres multifonctionnels sur un seul arbre. Ceci répond aux exigences d'assemblage et de structure.
Objectifs fonctionnels :
- Positions d'assemblage : Il offre des espaces pour les roulements, les engrenages, les poulies et autres composants, assurant ainsi une installation stable.
- Positionnement axial : Le rebord de la marche sert de point de repère pour éviter de glisser.
- Scellage: Les différences de diamètre créent des points d'étanchéité pour les joints d'huile ou les joints toriques.
- Éléments de fixation : Les rainures des circlips et les segments d'écrous de diamètres variés permettent de fixer les composants.
Objectifs structurels :
- Réduction du poids : Réduit le diamètre des segments non porteurs pour alléger les pièces.
- Optimisation du stress : Améliore les mécanismes de résistance au stress et réduit la fatigue.
- Rentabilité : Réduit la consommation de matériaux tout en améliorant les performances globales des pièces.
Principe de fonctionnement et logique de base du tournage par étapes
Le tournage étagé crée des segments de diamètre étagé en combinant l'avance axiale selon l'axe Z et la coupe radiale selon l'axe X. Le processus suit une logique de base : de l'ébauche à la finition. Cela garantit un enlèvement de matière progressif pour plus de précision.
La séquence typique commence par l'extrémité de la pièce et se poursuit vers le mandrin. Cette approche privilégie l'usinage des épaulements de plus petit diamètre à l'extrémité. Elle contribue à maintenir la rigidité du matériau et minimise la déformation. L'outil forme des épaulements droits ou arrondis en atteignant des positions spécifiques, garantissant ainsi des zones de transition nettes.
En pratique, cette logique assure la stabilité de la pièce et prévient les vibrations susceptibles de nuire à la qualité de surface.
Types et classifications des tournages en escalier
Le tournage par étapes peut être catégorisé en fonction de sa structure, de sa forme de transition et de sa méthode de traitement.
Classification par structure en étapes
Tournage à palier externeCette méthode est utilisée pour les variations segmentées du diamètre extérieur d'une pièce. Elle est couramment employée pour l'usinage du diamètre extérieur des arbres. Le tournage étagé extérieur est idéal pour réaliser efficacement des variations de diamètre multiples. Cependant, il exige des outils de haute rigidité pour garantir la précision.
Tournage étagé interne / Alésage étagéCette méthode permet de réaliser des variations segmentées du diamètre intérieur d'un trou. Elle est souvent utilisée pour l'usinage précis d'ajustements internes de cavités, comme les ajustements internes d'alésages de cylindres. Elle est particulièrement adaptée aux variations de diamètres internes multisegmentaires. Lors de l'usinage, une gestion appropriée du liquide de refroidissement est essentielle pour garantir la stabilité et prolonger la durée de vie de l'outil.
Classification par forme de transition
Épaule carrée / Épaule à 90°Ce type de pièce présente des transitions d'épaulement nettes et précises. Il convient aux applications exigeant un positionnement précis, comme l'usinage des sièges de roulement. Bien qu'il offre une grande précision, ces transitions abruptes peuvent engendrer des concentrations de contraintes. Une attention particulière doit donc être portée à sa conception et à sa fabrication afin d'éviter tout problème.
Épaule filetéeCette méthode utilise des transitions en arc pour réduire la concentration des contraintes. Elle est idéale pour les pièces nécessitant une meilleure résistance à la fatigue, comme les arbres de transmission. La dimension du congé (angle R) doit être soigneusement contrôlée afin de respecter les spécifications de conception.
Épaule chanfreinéeLes transitions chanfreinées facilitent l'assemblage et le positionnement des pièces. Cette méthode est couramment utilisée pour le traitement des composants d'assemblage. La constance de la taille du chanfrein est essentielle pour garantir la précision de l'assemblage. Elle est particulièrement utile dans les situations exigeant un assemblage rapide et précis.
Classification par méthode de traitement
Tournage manuel traditionnelCette méthode convient aux petites séries ou aux procédés simples. Elle offre une grande flexibilité d'utilisation et est idéale pour les pièces non standard ou la production à l'unité. Bien que moins efficace que les méthodes modernes, elle demeure indispensable dans certains cas particuliers.
Traitement continu par étapes avec serrage unique CNCCette approche permet de réaliser plusieurs étapes en un seul serrage. Très efficace et précise, elle est idéale pour la production en série et les pièces complexes. L'usinage CNC nécessite une programmation, et l'optimisation du parcours d'usinage est essentielle pour garantir une efficacité et une qualité optimales.
| Taper | Caractéristiques structurelles | Avantages | Utilisations typiques | Notes |
|---|---|---|---|---|
| Escaliers extérieurs | Segmentation du diamètre externe | Changements multisegments | Pièces d'arbre | Rigidité élevée de l'outil requise |
| Étapes internes | modifications du diamètre des trous internes | Ajustements internes précis | Alésage des cylindres | Gestion du liquide de refroidissement nécessaire |
| Escaliers carrés | Transitions à 90°, épaules marquées | Positionnement précis | sièges de roulement | Sujet à la concentration du stress |
| Marches arrondies | Transitions en arc, épaules lisses | résistance à la fatigue | arbres de transmission | Contrôle du virage droit crucial |
| Traitement continu CNC | Parcours automatisé, formation unique | Haute précision pour les lots | arbres complexes | Complexité de la programmation |
Comment effectuer un virage en escalier ?
Le processus standard de tournage par étapes comprend l'alignement par serrage, l'établissement de repères, l'ébauche, la finition, le traitement des détails et l'inspection.
- Fixation et alignement des pièces : Fixez fermement la pièce à usiner pour garantir sa coaxialité et éviter toute excentricité. Un défaut d'alignement peut engendrer des erreurs d'usinage. Pour les pièces à arbre long, utilisez des pointes ou des lunettes fixes pour améliorer la stabilité. Utilisez des comparateurs à cadran pour calibrer et minimiser le faux-rond pendant la rotation.
- Tournage de la face d'extrémité pour établir un point de repère : Retournez la face d'extrémité de la pièce pour la rendre plane et définir le point de référence Z=0. Ce point sert de repère pour mesurer les positions des étapes, garantissant ainsi la précision tout au long du processus.
- Mesure et marquage des positions des marches : Utilisez des jauges de profondeur ou des outils à tracer pour marquer la longueur de chaque étape. Cela garantit des dimensions précises lors de l'usinage et évite toute confusion.
- Étapes d'usinage grossier : Commencez par ébaucher la marche de plus grand diamètre afin d'enlever la majeure partie de la matière. Laissez une surépaisseur de finition de 0,2 à 0,5 mm (unilatérale). Ensuite, ébauchez les marches restantes dans l'ordre, de la plus grande à la plus petite. Veillez à ce que chaque marche présente une surépaisseur de finition suffisante. Surveillez les vibrations pour garantir la stabilité.
- Étapes d'usinage de finition :Utilisez des avances faibles et des vitesses de rotation élevées pour l'usinage de finition. Usinez les pièces jusqu'à leurs dimensions finales de diamètre et de longueur. Évitez les arrêts en cours d'usinage afin de prévenir les marques d'outil qui pourraient altérer la qualité de surface. Ceci garantit une finition lisse et des dimensions précises.
- Étape Traitement de la racine :Traiter les raccords en fonction des exigences de conception. Effectuer des ébavures, des congés ou des chanfreins pour créer des transitions fluides. Utiliser des outils spécialisés pour éviter les bavures et réduire la concentration des contraintes. Ceci améliore la résistance à la fatigue de la pièce.
- Réinspection dimensionnelle complète et contrôle de coaxialité : Vérifiez à nouveau les diamètres et les longueurs des marches à l'aide de micromètres. Contrôlez la coaxialité et le faux-rond de la pièce avec des comparateurs de faux-rond. Assurez-vous que toutes les dimensions respectent les tolérances et que la coaxialité et le faux-rond sont dans les plages acceptables.
Quels outils et équipements sont nécessaires pour le tournage par étapes ?
Le tournage étagé nécessite divers outils et équipements, répartis en quatre grandes catégories : machines-outils, outils de coupe, outils de mesure et dispositifs de support. Vous trouverez ci-dessous une description détaillée de chaque catégorie et de ses fonctions :
Machines-outils
Les machines-outils constituent l'équipement de base pour le tournage par étapes. Elles comprennent : tours ordinaires et centres de tournage CNC.
- Tours ordinaires : Adaptées aux tâches de traitement par étapes simples, elles sont flexibles et idéales pour la production en petites séries.
- Centres de tournage CNC : Elles prennent en charge la programmation complexe et le traitement automatisé. Elles permettent un usinage de haute précision en plusieurs étapes en une seule opération de serrage. Elles sont idéales pour la production en série et les pièces complexes.
Choisissez la machine-outil en fonction de la complexité et des exigences de précision de la tâche.
Outils de coupe
Outils de coupe sont essentielles pour le tournage par étapes. Elles influent directement sur la précision et la qualité de surface des étapes. Voici les principaux types :
- Outil de tournage extérieur : Utilisée pour l'ébauche et la finition des pièces étagées, elle détermine la précision du diamètre et la qualité de surface. Un affûtage régulier est nécessaire pour maintenir le tranchant.
- Outil de rainurage : Utilisé pour l'usinage des contre-dépouilles à la base des épaulements. Ceci garantit que les pièces telles que les roulements s'ajustent parfaitement contre l'épaulement de l'arbre sans interférence.
- Outil Rayon : Utilisé pour l'usinage des congés de raccordement. Il assure des transitions fluides, réduit la concentration des contraintes et améliore la résistance à la fatigue. Un contrôle précis de la dimension du congé (angle R) est indispensable.
- Outil de formage : Utilisée pour l'usinage de formes étagées spéciales. Elle convient aux pièces aux contours complexes et nécessite souvent une personnalisation en fonction de la pièce à usiner.
Outils de mesure
Les outils de mesure garantissent la précision dimensionnelle lors de la fabrication. Ils servent à la mesure et à l'étalonnage.
- Pied à coulisse : Idéal pour mesurer rapidement les longueurs et les diamètres. Simple d'utilisation, il convient aux premiers contrôles après ébauche.
- Micromètre extérieur : Utilisé pour des mesures de diamètre précises. Il garantit le respect des tolérances dimensionnelles. Toujours calibrer le point zéro avant utilisation.
- Jauge de profondeur : Utilisé pour vérifier la longueur et la profondeur des pas. Il garantit un positionnement précis pendant le traitement.
- Indicateur à cadran : Utilisé pour calibrer la coaxialité et l'alignement des pièces. Il réduit les erreurs, notamment pour les pièces à arbre long.
Dispositifs de support
Les dispositifs de support stabilisent la pièce pendant l'usinage :
- Centre: Il fixe l'extrémité de la pièce, assurant ainsi sa stabilité. Il convient à l'usinage d'arbres longs.
- Repos stable : Supporte les arbres longs, assure la coaxialité et empêche la flexion. Ajustez le jeu pour éviter un serrage excessif ou excessif.
- Repos du suiveur : Réduit les vibrations lors de l'usinage. Particulièrement utile pour les pièces fines. Assurer un contact lisse avec la pièce pour éviter l'amplification des vibrations.
| Nom de l'outil | Processus correspondant | Impact sur la précision | Notes d'utilisation |
|---|---|---|---|
| Outil de tournage extérieur | Diamètres de tournage d'ébauche/de finition | Détermine directement la qualité de la surface | Affûtage régulier |
| Outil de rainurage | épaules décentrées | Affecte la précision de la zone de transition | Contrôler la profondeur de coupe |
| Micromètre | Contrôle dimensionnel | Garantit le respect des tolérances | Calibrer le point zéro |
| Repos stable | Supporter les arbres longs | Maintient la coaxialité | Ajuster le jeu |
En sélectionnant et en utilisant efficacement ces outils, vous pouvez améliorer la précision et l'efficacité du tournage par étapes tout en garantissant sécurité et stabilité.
Paramètres clés du processus et contrôle de précision
Le précision du tournage par étapes Cela dépend de trois éléments de coupe : la rigidité de la machine-outil, la coaxialité du serrage et la gestion de la compensation de l’outil. Voici les principaux paramètres et méthodes d’optimisation :
Trois éléments de coupe
- Vitesse: Les plus petits diamètres nécessitent des vitesses plus élevées pour maintenir une vitesse de surface constante (CSS). Ceci garantit une coupe uniforme et évite la rugosité de surface ou la surchauffe.
- Alimentation: Utilisez des vitesses d'avance élevées lors de l'ébauche pour enlever rapidement la matière. Réduisez l'avance à 0,05-0,2 mm/tr lors de la finition pour obtenir une surface plus lisse.
- Profondeur de coupe (DOC) : Lors de l'ébauche, utilisez des profondeurs de passe plus importantes (2 à 4 mm) pour améliorer l'efficacité. Pour la finition, maintenez la profondeur de passe en dessous de 0,5 mm afin d'éviter la déviation de l'outil ou les vibrations.
Compensation des outils et gestion des coordonnées
En usinage CNC, la compensation du rayon de courbure de l'outil est essentielle pour la précision des longueurs de passe et des chanfreins. Assurez-vous que les paramètres de compensation de l'outil correspondent au point zéro du repère afin d'éviter les erreurs. Contrôlez et ajustez régulièrement les valeurs de compensation de l'outil pour compenser l'usure.
Sources d'erreurs et contre-mesures
- Désalignement de la contre-pointe/du centre : Cela peut entraîner des erreurs de conicité. Utilisez des outils d'alignement laser ou des comparateurs à cadran pour corriger la coaxialité.
- Durée de vie de l'outil : L'arrêt en cours de route laisse des marques d'outil. Utilisez un usinage continu ou chevauchez légèrement les passes de coupe pour éliminer ces marques.
- Usure des outils/Déformation thermique : Ces éléments peuvent entraîner une dérive du diamètre. Surveillez l'état des outils et remplacez-les ou affûtez-les au besoin.
Contrôle de tolérance
En optimisant les paramètres de coupe, les réglages de la machine et la compensation de l'outil, les tolérances peuvent généralement être maîtrisées à ±0,01 mm près. Pour une précision extrêmement élevée (±0,005 mm), il convient d'utiliser des procédés de tournage dur ou de rectification avancés.
Défauts courants, causes et solutions
Vous trouverez ci-dessous les manifestations, les principales causes et les solutions rapides aux défauts courants lors du tournage étagé :
| Manifestation du défaut | Cause principale | Contre-mesure rapide |
|---|---|---|
| Écart dimensionnel | erreur d'usure de l'outil ou de compensation | Contrôlez régulièrement l'état de l'outil et ajustez rapidement son décalage. |
| Rugosité de surface | Alimentation excessive ou refroidissement insuffisant | Réduisez le débit d'alimentation et augmentez l'apport de liquide de refroidissement. |
| Erreur de conicité | Contre-pointe/centre mal alignés | Utilisez un comparateur à cadran pour calibrer la coaxialité. |
| Marques d'outils | Arrêts à mi-chemin ou chemins inégaux | Utilisez un usinage continu ou chevauchez légèrement les trajectoires de coupe. |
En définissant les paramètres appropriés, en gérant efficacement les outils et en ajustant les stratégies selon les besoins, vous pouvez réduire les défauts et améliorer la précision et la qualité de surface du tournage étagé.
Avantages du tournage par étapes
Le tournage par étapes est une méthode d'usinage efficace et précise présentant plusieurs avantages clés :
- Serrage en une seule étape pour segments de diamètres multiples : Le tournage étagé permet de réaliser des segments de diamètres variés en une seule opération de serrage. Ceci élimine les erreurs cumulatives dues aux serrages répétés. Il garantit la coaxialité de toutes les étapes à 0,01 mm près, améliorant considérablement la précision tout en réduisant le temps de serrage.
- Efficacité de production élevée : En réduisant les temps de serrage et de préparation des outils, le tournage par étapes permet de gagner de 20 à 30 tonnes sur le cycle d'usinage en production par lots. Sur les centres de tournage CNC, les trajectoires d'usinage automatisées optimisent encore davantage l'efficacité, ce qui en fait une solution idéale pour la production à grande échelle.
- Gestion des contours complexes des marches : Le tournage CNC par étapes permet de réaliser facilement des profils complexes, tels que des arbres à diamètre variable à plusieurs niveaux ou des pièces comportant des chanfreins et des congés. La programmation et la commande automatisée améliorent la précision et la flexibilité, rendant le procédé extrêmement adaptable.
- Qualité de surface constante et contrôlable : Le tournage étagé permet d'obtenir des états de surface miroir Ra 0,4 à 0,8 grâce à un réglage précis de paramètres tels que l'avance, la vitesse de coupe et la profondeur de passe. Ceci garantit une qualité de surface constante, essentielle pour des pièces comme les arbres de transmission automobiles et les composants mécaniques de précision.
- Réduction des coûts dans la production par lots : En production par lots, le tournage étagé minimise les opérations auxiliaires telles que le bridage multiple et le réglage des outils. Il réduit également les rebuts, diminuant ainsi les coûts de production globaux. Pour le traitement de grandes séries, cette méthode offre des avantages économiques considérables.
- Compétitivité accrue dans les applications pratiques : Le tournage étagé est particulièrement avantageux pour la production d'arbres automobiles, d'arbres de transmission et de pièces similaires. Ses méthodes de haute précision et de haute efficacité améliorent la qualité des produits et la cadence de production, permettant aux fabricants d'acquérir un avantage concurrentiel sur le marché.
Grâce à ces avantages, le tournage par étapes répond aux exigences de haute précision et d'efficacité. Il offre également une rentabilité et une fiabilité remarquables, ce qui le rend indispensable dans la production moderne.
Défis et contre-mesures du changement de cap
Malgré ses avantages, le tournage étagé présente plusieurs défis lors de sa mise en œuvre. Il s'agit notamment du gaspillage de matière, de la rigidité de l'outil, de la concentration des contraintes et de la déformation thermique. Voici les difficultés courantes et leurs solutions :
- Déchets matériels : Le tournage étagé enlève la matière en commençant par le plus grand diamètre, ce qui peut engendrer des déchets importants. L'utilisation d'ébauches quasi-finies, comme les pièces forgées, permet de réduire le volume initial de matière et les coûts globaux.
- Rigidité insuffisante de l'outil pour les profondeurs importantes : Un porte-à-faux excessif de l'outil lors du tournage étagé peut provoquer des vibrations et des défauts de surface. L'utilisation d'outils à queue courte et l'ajustement des paramètres de coupe permettent de minimiser les vibrations et d'améliorer la qualité de surface.
- Concentration du stress aux racines carrées : Les racines carrées en escalier sont naturellement sujettes à la concentration des contraintes, ce qui augmente le risque de rupture par fatigue. L'intégration de congés ou de contre-dépouilles dans la conception améliore la durabilité des pièces et réduit la probabilité de défaillance.
- Cintrage thermique d'arbres minces : La chaleur générée lors du tournage par étapes peut s'accumuler et provoquer une déformation thermique des arbres minces. Un arrosage renforcé et des supports supplémentaires, tels que des lunettes fixes, garantissent la stabilité tout au long du processus.
En optimisant les processus et les conceptions, ces défis peuvent être gérés efficacement, garantissant des résultats fiables et de haute qualité.
Matériaux applicables (Matériaux)
Le tournage pas à pas fonctionne avec presque tous les matériaux tournants. Cependant, les caractéristiques de traitement et le choix des outils doivent être adaptés au matériau pour garantir efficacité et qualité. Vous trouverez ci-dessous une liste de matériaux courants et leurs recommandations de traitement :
| Matériel | Caractéristiques de traitement | Suggestions d'outils | Problèmes typiques |
|---|---|---|---|
| Acier au carbone | Très résistant, facile à couper mais sujet à la rouille | Outils en acier rapide | Problèmes d'oxydation |
| Acier inoxydable | Résistant à la corrosion mais sujet à l'écrouissage | Outils en carbure revêtus | Blocage des outils, usure des outils |
| alliage d'aluminium | Léger, faible force de coupe, finition facile | outils à tranchant | Problèmes de Burr |
| Alliage de titane | Haute résistance, faible conductivité thermique, sensible à la chaleur | Outils en carbure à grain fin et tranchants (revêtement PVD) | Déformation thermique |
| Plastique POM | Résistant à l'usure, faible coefficient de frottement, convient aux charges légères | Outils de tournage standard | Fusion due à la température élevée |
Conseils de traitement :
- Pour l'acier inoxydable, utilisez des vitesses faibles et des avances élevées avec un refroidissement suffisant.
- Pour les alliages d'aluminium, appliquer des lubrifiants pour éviter le collage.
- Pour les alliages de titane, il faut contrôler la chaleur de coupe afin d'éviter toute déformation thermique.
Domaines d'application et pièces typiques
Le tournage étagé est largement utilisé dans les industries exigeant des diamètres multisegments et des ajustements de haute précision. Voici ses principales applications et les pièces typiques :
- Industrie automobile : Utilisés pour les arbres de transmission, les arbres à cames et les demi-arbres, ces pièces nécessitent des diamètres multi-segments pour supporter les roulements et les engrenages, assurant ainsi une transmission de puissance fluide.
- Aérospatial: Utilisées sur les arbres de turbines et les jambes de train d'atterrissage, ces pièces offrent des surfaces de positionnement à haute résistance capables de supporter des charges extrêmes.
- Machines générales : Utilisé pour les arbres de rotor de moteurs et les broches de machines-outils. Le tournage par étapes assure un ajustement précis de ces composants.
- Industrie de l'énergie/du pétrole et du gaz : Utilisées pour les tiges de vannes et les segments de tiges d'outils de forage, ces pièces résistent aux environnements à haute pression et corrosifs.
Les pièces comportent souvent plusieurs positions d'assemblage sur un même arbre. Les segments clés présentent des tolérances serrées (par exemple, ±0,005 mm) pour garantir leur fonctionnalité, tandis que les segments non clés ont des tolérances plus larges afin de simplifier l'usinage.
Tournage par étapes comparé aux autres méthodes de tournage
La principale différence entre le tournage par étapes et les autres méthodes de tournage réside dans la “ méthode de variation de diamètre ” et la “ géométrie cible ”. Voir ci-dessous une comparaison :
| Processus | Forme de changement de diamètre | Pièces typiques | Avantages | Limites |
|---|---|---|---|---|
| Tournage par étapes | Segmentation abrupte | arbres de transmission | Haute coaxialité, diamètres multi-segments | Sujet aux vibrations dans les grands pas |
| tournage conique | Pente douce | poignées d'outils | Transitions douces, parties coniques | La précision dépend du contrôle de l'angle |
| Copier le retournement | contours de courbes | Arbres irréguliers | Formes flexibles, profils complexes | Complexité de la programmation, efficacité moindre |
| Fraisage | Coupe non rotative | Escaliers plats | Traitement multi-axes, grande flexibilité | Cohésion réduite, inadaptée aux arbres |
Par exemple, le tournage étagé offre une précision et une coaxialité supérieures au fraisage pour les pièces d'arbre. Cependant, il est moins flexible. Le tournage conique est plus adapté aux transitions progressives, comme les manches d'outils. Le choix de la méthode dépend de la géométrie de la pièce et des exigences d'usinage.
Guide de l'ingénieur : Suggestions d'optimisation de la conception et du traitement
Un arbre étagé bien conçu peut réduire la difficulté et les coûts d'usinage. Suivez ces conseils :
- Évitez les angles internes vifs : Ajoutez des coins en R ou des contre-dépouilles (par exemple, R0,5-1 mm) pour réduire la concentration des contraintes et améliorer la durée de vie en fatigue.
- Allocation de tolérance : Utilisez des tolérances serrées pour les segments clés (par exemple, ±0,01 mm pour les positions d'assemblage) et des tolérances larges pour les segments non clés (par exemple, ±0,1 mm pour les transitions).
- Séquence de traitement : Pour les arbres minces, usinez de la contre-pointe vers le mandrin afin d'éviter toute déviation.
- Sélection vide : Utilisez des ébauches forgées ou moulées quasi-finies pour la production en série. Cela réduit l'enlèvement de matière de 20 à 30%.
- Rapport longueur/diamètre > 10:1 : Utilisez des supports fixes ou des supports suiveurs pour maintenir la stabilité.
- Formes d'épaules : Valider la conception des épaules dès la phase de conception afin d'assurer la faisabilité et de simuler les défauts potentiels.
Conclusion
En tant qu'entreprise axée sur fabrication de prototypes, Yonglihao Machinery comprend parfaitement l'importance du tournage étagé dans la fabrication moderne. Il s'agit non seulement d'une méthode de traitement efficace, mais aussi d'un processus clé pour relever les défis de production des pièces d'arbre complexes. Grâce à une optimisation judicieuse de la conception et à un contrôle précis du processus, nous aidons nos clients à atteindre leurs exigences en matière de coaxialité et de multifonctionnalité des pièces d'assemblage, tout en améliorant significativement l'efficacité de la production et en réduisant les coûts.
Chez Yonglihao, nos services d'atelier CNC sont axés sur la précision et la fiabilité, combinés à une riche expérience en matière de traitement et à des équipements de pointe, capables de gérer usinage par tournage CNC De la plus simple à la plus complexe, nous prenons en charge tous types de tâches. Arbres de transmission, arbres de turbines, pièces sur mesure de haute précision… nous nous engageons à fournir des solutions performantes à nos clients. Grâce à une conception optimisée, un usinage précis et un contrôle rigoureux, nous les aidons à relever leurs défis de fabrication et à garantir la performance de leurs produits et leur compétitivité sur le marché.
Si vous recherchez des professionnels services d'usinage CNC Si vous souhaitez optimiser la conception de vos pièces, n'hésitez pas à contacter Yonglihao. Nous serons ravis de collaborer avec vous pour promouvoir ensemble l'innovation et le développement dans le secteur manufacturier !
FAQ
Quelle est la plus haute précision que peut atteindre le tournage par étapes ?
Dans des conditions d'usinage CNC standard, le tournage étagé permet d'atteindre des tolérances de ±0,01 mm. Avec des machines haut de gamme et un contrôle environnemental rigoureux, on peut atteindre ±0,005 mm. Pour une précision encore plus élevée, la rectification est recommandée.
Comment éviter les marques d'outils sur les marches ?
Utilisez des trajectoires d'usinage continues et évitez les arrêts en cours de route. Appliquez une compensation de l'arête de coupe et chevauchez légèrement les trajectoires pour obtenir une rugosité de surface inférieure à Ra 0,4.
Pourquoi les diamètres des marches sont-ils coniques ?
Cela est souvent dû à un mauvais alignement lors du serrage ou à une déformation thermique. Utilisez des comparateurs à cadran pour calibrer les centres et renforcez le liquide de refroidissement afin de contrôler les variations de température.
Comment choisir entre des marches carrées et des marches arrondies ?
Les épaulements carrés sont idéaux pour un positionnement précis, mais peuvent engendrer des concentrations de contraintes. Les épaulements arrondis sont préférables pour les pièces fortement sollicitées, car ils améliorent leur durabilité. Le choix doit être basé sur une analyse de fatigue.
Pour quelles pièces typiques le tournage par étapes est-il adapté ?
Le tournage étagé est idéal pour les pièces d'arbres telles que les arbres de transmission, les tiges de soupape et les arbres de rotor. Ces pièces nécessitent des diamètres multisegments pour leur assemblage et leur fonctionnement.
