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Un guide sur les outils de tour CNC et les progrès dans la fabrication de moules

Explorez les outils de tour CNC et les avancées dans la fabrication de moules, en mettant en évidence leur précision, leurs types, leurs matériaux et les solutions personnalisées de HiTop Industrial dans ce guide complet.
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Bienvenue dans le monde de pointe des outils de tour CNC, où la précision rencontre l'innovation dans l'art de fabrication de moules. Imaginez une époque où les conceptions complexes ne sont pas de simples fantasmes mais des réalités, conçues avec une précision et une efficacité impeccables. C'est le domaine de Outils de tour CNC (Commande Numérique par Ordinateur) – le cœur de l’ingénierie de fabrication moderne.

Outils-de-tour-CNC

Ce blog met en évidence les outils de tour CNC utilisés dans fabrication de moules, d'usinage et d'ingénierie de fabrication. L'article souligne l'importance des tours CNC et de leurs outils avancés. Ces outils, essentiels à la transformation des matériaux en conceptions complexes et complexes, marquent l'intersection de l'artisanat traditionnel et de la technologie moderne.

Tours CNC - Un aperçu

Les tours CNC fonctionnent en faisant tourner une pièce contre un outil de coupe, découpant avec précision les matériaux pour former les formes et les tailles souhaitées. La particularité de ces machines réside dans leur commande numérique par ordinateur (CNC), ce qui permet des opérations exactes et automatisées.

Ce système de contrôle informatisé permet l'usinage de conceptions complexes et complexes avec la précision et la cohérence requises, ce qui rend les tours CNC indispensables dans les industries exigeant une haute précision, telles que la fabrication de l'aérospatiale, de l'automobile et des dispositifs médicaux. L'automatisation améliore la précision et augmente considérablement l'efficacité et la productivité, réduisant ainsi le besoin d'intervention manuelle et minimisant ainsi le risque d'erreurs.

Types de tours CNC :

Chaque type de tour apporte des capacités uniques au processus de fabrication, répondant à différents besoins en termes de précision, de volume et de complexité.

  • Tours CNC : 

Les tours CNC, les plus avancés technologiquement, sont entièrement automatisés, offrant une précision et une efficacité inégalées. Ils font partie intégrante des secteurs de haute précision car ils sont parfaits pour les formes et les conceptions complexes et s'appuient sur la programmation informatique pour les opérations.

  • Tours rapides : 

Ces tours sont connus pour leur simplicité et leur rapidité. Principalement utilisés pour des tâches légères, on les trouve couramment dans le travail du bois, où des opérations plus simples sont nécessaires. Leur conception se concentre sur une gestion rapide et efficace de tâches relativement simples.

  • Tours à tourelle : 

Tours à tourelle exceller dans les environnements de production à grand volume. Ils sont conçus pour des changements d'outils rapides, réduisant considérablement les temps d'arrêt entre les opérations. Cette caractéristique les rend particulièrement efficaces pour produire en grande quantité des pièces aux conceptions complexes.

  • Tours à moteur : 

Connues pour leur polyvalence, ce sont des machines polyvalentes adaptées à un large éventail d’applications. Ils répondent aux tâches d'usinage lourdes et précises, ce qui les rend populaires dans divers contextes de fabrication.

Principales parties d'une machine de tour CNC :

Principales parties de la machine à tour CNC

L'outil est maintenu au niveau du poste à outils/de la tourelle à outils pendant que la tâche tourne, maintenue par le mandrin. La coupe est effectuée lorsque l'outil de coupe est avancé vers la tâche. La tourelle à outils facilite la gestion de plusieurs outils nécessaires à la production d'une forme complexe.

Classification des outils de tour CNC :

Les outils de tour CNC peuvent être classés en fonction de divers critères, notamment matériel, la forme, la fonction et la présence d'outils spécialisés. Cette classification permet de comprendre la gamme d'outils disponibles et leurs applications spécifiques dans les processus d'usinage.

  • Classification des outils par matériaux :

Chaque qualité d'outil de coupe possède des qualités distinctes adaptées à des applications d'usinage particulières. Le matériau d'usinage, l'opération d'usinage, l'état de surface nécessaire et la précision dimensionnelle contribuent tous au choix du matériau et de sa nuance.

  1. Acier rapide (HSS) : Les outils HSS, connus pour leur ténacité et leur résistance à la chaleur, sont des alliages à base de fer avec du tungstène et du molybdène comme éléments d'alliage. Lorsqu'ils sont alliés au vanadium, au chrome et au cobalt, les outils HSS offrent des caractéristiques de coupe optimales pour divers matériaux. Ils sont généralement utilisés pour les opérations générales de tournage, de filetage et de tronçonnage. Bien qu’ils soient moins chers, ils sont moins durables que certains matériaux plus durs.

Catégorie M : Cette nuance est connue pour sa forte teneur en tungstène. L'outil HSS de qualité M offre une excellente dureté et résistance à la chaleur. Ceci est généralement utilisé pour les opérations de coupe lourdes.

Catégorie T : Cette qualité a un pourcentage plus élevé de cobalt, améliorant sa dureté et sa capacité à maintenir un bord tranchant à des températures plus élevées. Il est bien adapté aux opérations de coupe à grande vitesse.

  1. Carbure: Les outils en carbure sont fabriqués à partir d'un composite de particules de carbure et d'un liant. Ils sont extrêmement durs et résistants à l’usure, adaptés aux opérations à grande vitesse sur des matériaux durs. Parfois, la fraise est dotée d'une pointe en carbure, ce qui renforce l'outil et améliore le processus de coupe. Les outils en carbure excellent dans le maintien du tranchant et de la précision, ce qui les rend idéaux pour les opérations de finition et l'usinage de matériaux durs.

C1 à C4 : La composition de ce grade varie, C1 étant le plus dur et C4 le plus dur. Les nuances C1 et C2 sont idéales pour les opérations d'ébauche et les matériaux non ferreux, tandis que les nuances C3 et C4 sont mieux adaptées aux opérations de finition et à la découpe de matériaux plus durs.

Carbures revêtus : Cet outil est doté de revêtements de matériaux comme le nitrure de titane ou l'oxyde d'aluminium, qui améliorent la durée de vie et les performances de l'outil, en particulier dans les applications à grande vitesse.

  1. Céramique: Les outils en céramique sont utilisés pour l'usinage à grande vitesse de matériaux durcis. Ils ont une excellente résistance à la chaleur, ce qui leur permet de maintenir leur dureté à des températures plus élevées que le HSS ou le carbure. Ces caractéristiques rendent inutile l'abaissement de la température sur les arêtes de coupe de ces outils, ce qui leur permet d'être utilisés pour fraiser des métaux à des vitesses de coupe élevées et dans des environnements d'usinage secs.
  • Céramiques à base d'alumine (oxyde d'aluminium, Al2O3) : Ce sont les outils de coupe en céramique les plus courants. Ils sont principalement utilisés pour l’usinage d’alliages à base de fer à grande vitesse. Céramiques à base d'alumine ont une bonne résistance à l'usure et sont relativement peu coûteux par rapport aux autres céramiques.
  • Céramiques à base de nitrure de silicium (Si3N4): Ces céramiques excellent dans les applications à haute température et sont particulièrement efficaces dans l'usinage de la fonte et des matériaux durcis. Ils offrent une excellente ténacité et résistance aux chocs thermiques, ce qui les rend adaptés à la coupe interrompue.
  • Céramique renforcée par des moustaches: Ces outils intègrent des moustaches de carbure de silicium dans une matrice d'alumine, améliorant leur ténacité et leur résistance. Ils sont utilisés pour fabriquer des matériaux résistants comme des alliages à haute résistance et équilibrer la résistance à l’usure et la ténacité.
  • Céramiques Mixtes combiner l'alumine et d'autres matériaux comme le carbure de titane (TiC) ou le nitrure de titane (TiN). Ils offrent une ténacité et une résistance à la chaleur améliorées par rapport aux céramiques d'alumine pure et conviennent à l'usinage d'une large gamme de matériaux à des vitesses de coupe plus élevées.
  • Céramique Sialon (oxynitrure de silicium et d'aluminium): Les céramiques Sialon sont une variante du nitrure de silicium et offrent une excellente stabilité thermique. Ils sont efficaces dans les applications d’usinage à grande vitesse, notamment pour l’usinage des superalliages à base de nickel.
  1. Diamant: Le plus dur de tous, ces outils sont utilisés pour un usinage d’ultra-précision. Ils sont idéaux pour l'usinage de métaux non ferreux, de composites et d'autres matériaux abrasifs. Leur dureté et leur résistance à l’usure exceptionnelles permettent d’excellentes finitions de surface et une précision dimensionnelle.
  • Diamant polycristallin (PCD) : Compte tenu de sa dureté et de sa résistance à l’usure, cette nuance est idéale pour l’usinage de matériaux non ferreux et abrasifs. Les outils PCD ont un niveau élevé de conductivité thermique, ce qui les rend adaptés aux applications à grande vitesse.
  • Diamant monocristallin : Connus pour offrir une finition de surface de haute qualité, ils sont souvent utilisés dans les applications d'usinage d'ultra-précision, en particulier dans les industries exigeant des degrés élevés de finition de surface et de précision dimensionnelle.
  1. Nitrure de bore cubique (CBN) : Les outils CBN sont deuxièmes en termes de dureté après les outils diamantés et sont utilisés pour l'usinage de métaux ferreux durs. Ils jouent un rôle déterminant dans les applications où des finitions de surface élevées sont requises.
  • CBN-A : Cette nuance est connue pour sa ténacité et est généralement utilisée pour l'ébauche à la semi-finition des aciers trempés et d'autres matériaux durs.
  • CBN-B : Cet outil de coupe présente une résistance à l’usure plus élevée et est généralement utilisé pour les opérations de finition. Il est efficace dans l’usinage des métaux ferreux durcis et des superalliages.
  • Classification des outils par forme et fonction :
Classification des outils par fonction et opération

Figure 3 : Classification des outils par fonction/opération.

  1. Outils de tournage : Ce sont les outils les plus utilisés sur un tour CNC. Les outils de tournage sont conçus pour couper la surface externe d'une pièce. Ils sont disponibles sous différentes formes pour l'ébauche, la finition et le profilage. Les outils d'ébauche enlèvent rapidement de grandes quantités de matière, tandis que les outils de finition obtiennent une finition de surface fine. Les outils de profilage, quant à eux, sont utilisés pour façonner des contours spécifiques sur la pièce.
  2. Outils d'alésage : Ces outils sont utilisés pour élargir des trous ou usiner des diamètres internes. Les outils d'alésage sont essentiels pour les opérations où une coupe interne de précision est requise, comme la création de trous précis ou l'affinement de la finition de surface d'un trou existant. Ces outils sont disponibles en différentes tailles et formes, permettant une large gamme d'opérations d'alésage tout en usinage d'une matrice de moulage ou fabriquer une pièce d’ingénierie.
  3. Outils de revêtement : Ces outils constituent le meilleur moyen de produire une surface plane à l’extrémité de la pièce. Les outils de dressage coupés perpendiculairement à l'axe de rotation de la pièce à travailler sont essentiels pour les opérations où une surface d'extrémité lisse est requise. Leur forme leur permet de gérer différentes profondeurs et types de coupes, de la finition légère à l'ébauche lourde.
  4. Outils de filetage : Ceux-ci sont utilisés pour couper des filetages à l’intérieur (filetage interne) ou à l’extérieur (filetage externe) d’une pièce. Ces outils ont des géométries spécifiques pour correspondre au profil du filetage – par exemple, des filetages métriques, UNC ou ACME. Les outils de filetage nécessitent un contrôle précis pour garantir la précision du pas et de la profondeur du filetage.
  5. Outils de tronçonnage et de rainurage : Lors de l'usinage d'une pièce technique, les outils de tronçonnage sont utilisés pour couper une partie de la pièce, tandis que les outils de rainurage créent des rainures ou des évidements dans les surfaces externes ou internes. Ces outils ont des bords de coupe étroits et sont façonnés pour couper une largeur et une profondeur spécifiques, ce qui les rend essentiels pour des opérations précises de rainurage et de séparation.
  6. Outils de chanfreinage : Ceux-ci créent des bords biseautés à l’extrémité d’une pièce. Les outils de chanfreinage sont essentiels pour éliminer les arêtes vives, préparer les surfaces au soudage ou créer des finitions décoratives. Ils sont disponibles en différents angles et tailles pour répondre à différentes exigences de chanfreinage.
  7. Outils de perçage : Utilisé pour faire des trous dans la pièce. Ces outils peuvent varier des forets hélicoïdaux standard à des formes plus spécialisées comme les forets plats ou les forets indexables. Les outils de perçage sur les tours CNC sont particulièrement conçus pour produire des trous précis et profonds.
  • Outils spécialisés :

Ces outils offrent des capacités de coupe que les moyens conventionnels ne peuvent offrir. Les outils spécialisés possèdent des formes permettant d’effectuer une coupe spécifique et offrent des avantages uniques.

  1. Outils de formulaire : Les outils de forme conçus sur mesure font partie intégrante de l'usinage CNC pour créer des formes et des profils complexes en un seul passage. Ils jouent un rôle déterminant lorsque les outils standard ne peuvent pas obtenir la forme ou la finition souhaitée. Ces outils sont affûtés à la forme exacte du profil de la pièce, ce qui les rend idéaux pour reproduire des conceptions et des géométries complexes.

Cette capacité est cruciale dans les secteurs où la précision et la répétabilité sont primordiales, comme la fabrication aérospatiale et automobile. Les outils de forme réduisent le besoin de plusieurs changements d'outils, augmentant ainsi l'efficacité et la cohérence de la production.

  1. Outils de moletage : Les outils de moletage sont spécialisés dans la création de motifs texturés sur la surface d'une pièce, couramment utilisés pour améliorer l'adhérence ou ajouter une finition décorative. Ils fonctionnent en pressant un motif dans le matériau plutôt qu'en le coupant. Les motifs peuvent aller des lignes droites aux formes complexes de losanges. 

Ces outils sont largement utilisés dans les applications où une surface antidérapante est nécessaire, telles que les poignées d'outils, les boutons et les équipements médicaux. Le moletage ajoute également un élément esthétique aux produits finis.

  1. Outils de tournage coniques : Ces outils sont spécialement conçus pour produire des surfaces de pièces coniques. Ils sont indispensables pour créer des caractéristiques telles que des formes coniques, essentielles dans de nombreux composants mécaniques tels que les arbres, les broches et les vannes. Les outils de tournage conique permettent un contrôle précis de l'angle et de la profondeur de la coupe, permettant au machiniste d'obtenir le cône exact requis pour l'application spécifique.
  2. Outillage en direct : L'outillage dynamique fait référence à la capacité d'un tour CNC à effectuer non seulement le tournage, mais également des opérations supplémentaires telles que le perçage, le fraisage et le taraudage simultanément. Cette capacité est activée par des accessoires d'outils électriques qui peuvent agir indépendamment pendant que la pièce est tournée. L'outillage dynamique augmente considérablement la polyvalence et l'efficacité d'un tour CNC, permettant de réaliser des pièces plus complexes avec moins de configurations et un temps de production réduit.
  3. Outils indexables : Ces outils se caractérisent par leurs plaquettes de coupe remplaçables. Le principal avantage des outils indexables est leur facilité d’entretien et leur polyvalence. Lorsqu'une plaquette devient émoussée ou endommagée, elle peut être rapidement remplacée sans qu'il soit nécessaire de retirer ou de remettre en état l'ensemble de l'outil. Cette fonctionnalité réduit considérablement les temps d’arrêt et maintient une qualité d’usinage constante.

Les outils indexables sont utilisés dans une large gamme d'applications, de la coupe grossière à la finition de précision. Ils sont disponibles dans différentes géométries et qualités pour s'adapter à différents matériaux et conditions de coupe.

Fait intéressant:

Un fait intéressant à propos des outils de tour CNC est leur intégration évolutive avec la technologie numérique. Les tours CNC modernes peuvent être équipés de capteurs et connectés à des systèmes de surveillance numérique, permettant la collecte et l'analyse de données en temps réel. Cette avancée améliore la précision et l'efficacité et permet une maintenance prédictive, réduisant considérablement les temps d'arrêt et augmentant la durée de vie des outils et de la machine elle-même.

Comment choisir un outil pour un tour CNC :

Choisir le bon outil de coupe pour l’usinage CNC est crucial pour obtenir des performances, une efficacité et une finition de surface optimales. Voici un guide détaillé sur la façon de sélectionner un outil de coupe pour les applications CNC :

  1. Compatibilité des matériaux :
    • Matériau de la pièce : Différents matériaux nécessitent différents outils de coupe. Par exemple, les matériaux durs comme l'acier inoxydable peuvent nécessiter des outils en carbure ou en CBN, tandis que les matériaux plus tendres comme l'aluminium peuvent être usinés avec des outils HSS.
    • Matériau de l'outil : Tenez compte de la dureté, de la ténacité et de la résistance thermique du matériau de l'outil. Le carbure est un choix courant pour sa dureté et sa résistance à l'usure, mais le HSS peut convenir à des applications moins exigeantes.
  2. Géométrie de l'outil :
Outils-géométrie

Figure 4 : Géométrie des outils.

  • Angle de coupe : Choisissez un angle de coupe positif pour les matériaux plus mous et négatif pour les matériaux plus durs. Les angles de coupe positifs sont plus nets et nécessitent moins de force, mais les angles négatifs sont plus forts et plus durables.
  • Angles de flanc et de dépouille : Assurez un dégagement adéquat pour éviter de frotter contre la pièce à travailler. Cet angle doit être plus grand pour les matériaux plus mous et plus petit pour les matériaux plus durs.
  1. Paramètres de coupe :
    • Vitesse de coupe : Faites correspondre la capacité de l'outil avec la vitesse de coupe souhaitée. Les outils en carbure peuvent gérer des vitesses plus élevées que le HSS.
    • Taux d'alimentation : La vitesse d'avance doit correspondre au matériau et à la géométrie de l'outil. Une vitesse d'avance plus élevée peut être utilisée avec des outils plus résistants.
    • Profondeur de coupe : Tenez compte de la solidité de l'outil et de la puissance de la machine. Les coupes plus importantes nécessitent des outils plus puissants et plus de puissance de machine.
  2. Revêtements d'outils :
    • Les outils peuvent être recouverts de matériaux comme le TiN (nitrure de titane) ou l'Al.2Ô3 (oxyde d'aluminium) pour augmenter la dureté et la résistance à la chaleur, ce qui est bénéfique pour prolonger la durée de vie et les performances de l'outil dans des conditions exigeantes.
  3. Type et taille de l'outil :
    • Opération spécifique : Différentes opérations (comme le tournage, le fraisage et le perçage) nécessitent des types d'outils spécifiques. Assurez-vous que le type d’outil correspond à l’opération.
    • Taille et stabilité : La taille de l'outil doit être compatible avec la machine et la taille de la pièce. Les outils plus gros offrent plus de stabilité mais nécessitent plus de puissance.
  4. Rayon du nez de l'outil :
    • Un rayon de nez plus grand peut améliorer la finition de surface mais peut nécessiter une force de coupe plus importante. Choisissez en fonction de la finition requise et des capacités de la machine.
  5. Suppression des copeaux :
    • Considérez comment l'outil influencera la formation et l'élimination des copeaux. L'élimination efficace des copeaux empêche la recoupe des copeaux et l'accumulation de chaleur.
  6. Tolérance et finition de surface :
    • Des tolérances plus strictes et de meilleurs états de surface nécessitent des outils plus précis et de meilleure qualité.
  7. Capacités des machines-outils :
    • Assurez-vous que l'outil est compatible avec la puissance, la vitesse et la rigidité de la machine. Les outils hautes performances nécessitent des machines capables d’utiliser tout leur potentiel.
  8. Coût et durée de vie :
    • Équilibrez le coût de l’outil avec sa durée de vie prévue et le coût par pièce. Des outils plus coûteux avec une durée de vie plus longue peuvent être plus rentables à long terme.
  9. Recommandations du fabricant :
    • Reportez-vous aux recommandations et aux fiches techniques du fabricant de l'outil pour connaître les matériaux et applications spécifiques.

Avancées technologiques des outils de coupe de tour :

  • Outils personnalisables – L'intégration d'outils imprimés en 3D a permis la production de géométries d'outils personnalisées optimisées pour des applications spécifiques. Cette personnalisation peut conduire à une meilleure évacuation des copeaux, une meilleure gestion de la chaleur et des angles de coupe adaptés.
  • Outillage adoptif – Des outils capables de s'adapter à différentes conditions pendant l'usinage ont été développés. Ces outils peuvent ajuster automatiquement des paramètres tels que la profondeur et la vitesse de coupe en réponse aux propriétés des matériaux ou aux changements d'usure des outils.
  • Améliorations du logiciel CNC – L'amélioration continue des logiciels CNC permet un contrôle plus précis des trajectoires d'outils et des paramètres d'usinage. Cela conduit à une précision améliorée et à la capacité de créer des géométries complexes avec une intervention humaine minimale.
  • Combinaison de processus – L'avènement d'outils hybrides combinant des processus tels que le tournage, le fraisage ou le perçage en une seule opération améliore l'efficacité et réduit le besoin de configurations multiples.

Conclusion:

Dans cette exploration des outils de tour CNC et de la fabrication de moules, nous avons parcouru les subtilités de divers outils de tour CNC, approfondi les complexités de matériaux et conceptions d'outils, et j'ai été témoin des progrès remarquables de la technologie des tours. De la précision des outils HSS à la durabilité du carbure et à la sophistication des opérations contrôlées par ordinateur, ces progrès soulignent un progrès significatif dans l'efficacité et la qualité de la fabrication.

HiTop Industriel apparaît comme un pionnier dans l’exploitation de ces innovations. Nous nous engageons à exploiter tout le potentiel de la technologie des tours CNC pour offrir précision, efficacité et solutions personnalisées dans fabrication de moules. Notre engagement envers l'excellence nous positionne comme un partenaire de confiance dans une myriade d'industries, repoussant continuellement les limites de ce qui est possible en ingénierie de fabrication.

Questions fréquemment posées:

  1. Puis-je demander des conceptions de moules personnalisées à HiTop Industrial ?

HiTop Industriel est spécialisé dans conceptions de moules personnalisées, proposant des solutions sur mesure basées sur les exigences spécifiques des clients. Notre équipe d’ingénieurs et de concepteurs experts est apte à créer des conceptions de moules personnalisées adaptées à vos besoins spécifiques. En tirant parti de la technologie CNC de pointe, nous garantissons la précision, la qualité et la fonctionnalité de chaque moule que nous créons. Qu'il s'agisse de composants aérospatiaux complexes, de dispositifs médicaux sophistiqués ou de pièces automobiles innovantes, nos solutions sur mesure sont conçues pour répondre aux demandes les plus exigeantes de tout secteur.

  1. Quel est le délai typique pour un projet de fabrication de moules ?

Le délai de livraison varie en fonction de la complexité et des exigences du projet. Cependant, les techniques modernes comme le prototypage rapide réduisent considérablement les délais d’exécution. Contact notre équipe technique pour vous aider dans votre projet.

  1. Quels types de services après-vente sont fournis ?

Services après-vente incluent généralement une assistance à la maintenance, la fourniture de pièces de rechange et une assistance pour toute question ou problème opérationnel.

  1. Existe-t-il une flexibilité dans les quantités de commande pour les services d'usinage CNC ?

La plupart des fournisseurs de services d'usinage CNC ont une limite de quantité minimum de commande (MOQ). Mais ce n'est pas le cas avec HiTop ! Nous sommes flexibles dans les quantités de commande, répondant aux besoins de production à petite et à grande échelle.

  1. Existe-t-il des options de prototypage rapide chez HiTop Industrial ?

Oui, HiTop Industrial propose services de prototypage rapide, permettant un développement et des tests rapides des conceptions avant la production à grande échelle.

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