Usinage/Tournage

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Porte pièce

Le porte pièce est utilisé pour les pièces de révolution et est fixé à la broche (partie en rotation). Le porte pièce peut-être :

• Un mandrin à mors concentriques, les mors étant synchronisés pour serrer la pièce bien au centre. La forme d'un mors est donné ci-dessous. Cette forme permet de serrer une pièce par l'extérieur, mais aussi par l'intérieur (un cylindre par exemple).

Mandrin trois mors

Mors

• Un mandrin à quatre mors indépendants, les mors n'étant ici pas synchronisés. Il est utilisé pour des pièces à géométrie complexe ou ne présentant pas de géométrie de révolution. S'il est mal réglé, la pièce est désaxée (on perd alors en précision).
• Une pince, on serre alors une douille fendue. La pince garantit une meilleure coaxialité de la pièce par rapport au porte pièce. Elle offre en outre une grande surface de contacte avec la pièce, ce qui permet de réduire la pression de contact (on abîme alors moins la pièce). En revanche, le diamètre étant fixe, une pince n’est pas polyvalente. Il n’est pas possible de réaliser une ébauche par exemple, car l'effort de coupe ne peut pas être trop important.

La pince est fixée dans un embout conique. Ainsi, on n'utilise pas de vis de serrage, d'où un risque de détachement. L'embout conique permet malgré tout d'obtenir une bonne coaxialité.

• Une pointe à griffe. Ce porte pièce permet d'obtenir une bonne coaxialité et d'usiner toute la pièce sans la démonter. En revanche, la faible rigidité ne permet pas d'imposer des efforts couples trop importants. La pointe à griffe est utilisée dans un montage entre pointes, représenté ci-dessous.

Montage entrepointes

• Un montage mixte (mandrin + contre pointe). Ce montage nécessite un trou de centrage pour la contre pointe. Si $\ell _{\text{pièce}}\geq 2\times \varnothing _{\text{piece}}$, la contre pointe devient obligatoire, sous peine de flexion de la pièce (voir ci-dessous). Si la pièce est vraiment longue, il est également possible d’utiliser un soutien intermédiaire (lunette fixe sur le banc du tour ou lunette à suivre sur le chariot transversal).

Montage avec contrepointe

Montage sans contrepointe

On distingue deux types de mors. Un mors doux est usiné au diamètre de la pièce et permet une meilleure mise en position et une bonne coaxialité (bien meilleure qu'avec un mors dur). On a la qualité de la coaxialité : mors dur < mors doux < montage en pince < montage en entre pointe. Il est à noter cependant que la qualité de coaxialité d'un montage à quatre mors dépend fortement du réglage. Il n'est donc pas possible de l'inclure dans le classement ci-dessus.

Outil

L'outil est fixé sur le porte outil, à hauteur de centre : l'arête de coupe se situe au niveau de l'axe de rotation (quitte à installer des cales sous l'outil). Si l'outil est trop bas, on a une mauvaise formation du copeau (dans le cas d'un dressage, il reste un bossage non usiné). Si l'outil est trop haut, il talonne : il touche la pièce avec une partie non coupante (ce qui aboutit presque systématiquement à la casse de l'outil, de la pièce ou des deux).

Les outils peuvent former différents angles.

Outil	Résultat
Outil à charioter	Usinage d'un cylindre (chariotage)
Couteau	Formation d'une arête de coupe perpendiculaire à l'axe de rotation (formation d'un épaulement à l'arrêt du tournage)
Outil à dresser	Formation d'une surface plane perpendiculaire à l'axe de rotation (dressage)
Outil à charioter coudé	Dressage, chanfrein (épaulement droit impossible)
Outil à gorge	Formation d'une gorge dont la forme dépend de celle de l'outil
Outil de forme	La forme de l'arête de l'outil se reproduit sur la pièce

Les outils sont généralement réalisés en ARS (Acier Rapide Supérieur). On trouve également des outils en ARES (Acier Rapide Extra Supérieur).

Lors d'une phase d'usinage, un outil :

• ne doit pas s'user ;
• ne doit pas casser ;
• ne doit pas trop fléchir ;
• ne doit pas perdre ses caractéristiques à haute température (nécessité d’utiliser un acier réfractaire).

Perçage par tournage

On utilise dans un premier temps un foret à centrer ("centreur") (plus court et plus rigide, pour réaliser un trou de centre), ce qui évitera que le forêt ne dévie de l'axe de la machine.

Perçage par tournage

• Le foret avance, mais ne tourne pas.
• Si la pièce est usinée (cylindre par exemple), ce procédé permet de rendre le trou et la pièce coaxiaux.

Outil à aléser

L'outil à aléser permet de réaliser un perçage de diamètre précis. Il est cependant nécessaire de réaliser un pré-trou au moyen d'un foret.

Outil à aléser

outil à charioter/dresser à plaquette carbure

On a la vitesse de coupe :

$N={\dfrac {1\,000\,V_{c}}{\pi \,d}}$

Avec :

• N : exprimé en tour/min ;
• $V_{c}$ : vitesse de coupe (m/min) ;
• d : diamiètre de la pièce (mm).

La vitesse de coupe est de l’ordre de 50 m/min pour les outils en acier rapide ARS.

En pratique, on règle sur la machine l'avance, exprimée en mm/tour. Une valeur usuelle est 0,5 mm/tour.

Machines à commande numérique

Avantages

• Optimisation des paramètres de coupe
• Possibilité de réaliser des formes complexes
• Changement rapide d'outil
• Déplacement hors usinage en vitesse rapide
• Très bonne répétabilité des pièces (qualité de pièce constante)

L'opérateur a alors un rôle de surveillance et de mise au point (changement d'un outil par exemple). La machine étant entièrement "carterisée", on gagne en sécurité.

Outils de machines à commande numérique

Une MCN est équipée d'un porte outil sur lequel viennent se fixer différents embouts (plaquettes), de formes diverses :

• losange (rombique) ;
• rond ;
• ...

Ces plaquettes se déclinent suivant différentes nuances :

• revêtement de la plaquette ;
• matériau ;
• forme ;
• taille ;
• orientation dans l'espace ;
• ...

Décolletage

Le décolletage permet la réalisation de pièces prises dans la barre. Il consiste à réaliser des opérations de tournage sur des machines spéciales qui utilisent un certain nombre d’outils placés radialement autour de la pièce. Certaines machines possèdent plusieurs broches pour améliorer la productivité. Les mouvements des outils sont le plus souvent commandés par des cames bien qu’il existe également des machines à commande numérique. Ce procédé est notamment utilisé pour usiner des pièces en grande série, de forme simple à complexe et quelque fois pour de très petites pièces(horlogerie).