Tournage (tour)

La pièce tourne ; un outil à une pointe la coupe

Le tournage fabrique des pièces rondes : un tour (une machine qui fait tourner la pièce) fait tourner une barre pendant qu'un seul outil tranchant glisse le long et en rase de la matière. Une batte de baseball en bois, un pied de table et l'arbre en acier d'un moteur électrique sont tournés. C'est la façon standard de donner à une pièce un diamètre précis.

Photo : David English, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Tournage sur un tour · vue de côté, 5 étapesLes numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous ; le contour en pointillés montre la surface de la barre avant cette passe.

Tournage (tour) en une minute, par MecMade

Comment ça marche

Serrer la pièce. La barre est serrée dans un mandrin (un étau tournant à mors) sur la poupée fixe, le côté moteur du tour. Une pointe de contre-poupée (un support pointu à l'autre bout) stabilise les pièces longues.
La faire tourner. La broche fait tourner la pièce, généralement de quelques centaines à quelques milliers de tr/min (tours par minute). Les petits diamètres et les métaux tendres tournent plus vite.
Régler la profondeur de passe. L'outil avance vers l'axe de la profondeur de passe (de combien il mord), généralement 1–4 mm en ébauche et 0,1–0,5 mm pour la passe de finition.
Faire avancer l'outil. Le chariot (le porte-outil coulissant) déplace l'outil parallèlement à l'axe à la vitesse d'avance, généralement 0,05–0,5 mm par tour.
Détacher le copeau. L'outil cisaille la couche extérieure en copeau et laisse derrière lui un diamètre plus petit, parfaitement rond. Le même tour peut aussi dresser l'extrémité à plat et tailler des gorges ou des filetages. Il peut aléser (agrandir un trou de l'intérieur) et tronçonner (détacher la pièce finie).

Chiffres clés

Matériaux: Presque tous les métaux (acier, aluminium, laiton, titane), plus les plastiques et le bois
Pièces typiques: Arbres, axes, coussinets (manchons), poulies, raccords filetés, boutons
Taille de pièce: De pièces d'horlogerie de moins de 1 mm à des cylindres et des arbres de plusieurs mètres de long
Précision: Généralement ±0,01–0,05 mm sur les diamètres ; environ ±0,005 mm avec du soin
État de surface: Généralement Ra 0,8–3,2 µm (Ra = rugosité moyenne ; 1 µm est un millième de millimètre), avec de fines traces d'avance
Taille de série adaptée: De la pièce unique aux millions ; les tours automatiques avec chargeurs de barres tournent sans surveillance en grande série
Coût d'outillage et de machine: Les plaquettes (pointes d'outil en carbure remplaçables) coûtent quelques dollars pièce ; les tours vont de quelques milliers de dollars (manuels) à des dizaines ou centaines de milliers (CNC, à commande numérique)
Vitesse: De quelques secondes à quelques minutes par petite pièce ; des heures pour un grand arbre

Atouts et limites

Atouts

Diamètres très précis, tous sur un même axe
Fonctionne sur presque tout matériau qui peut être coupé
Outils standard peu chers ; pas d'outillage propre à la pièce
Facile à automatiser avec des chargeurs de barres et la CNC

Limites

Seulement des formes rondes, sauf si le tour porte aussi des outils tournants
Transforme une partie de la barre en copeaux (recyclables, mais perdus quand même)
Les pièces longues et minces fléchissent et vibrent si elles ne sont pas soutenues
Pour des millions de pièces simples, le formage (frappe à froid) est plus rapide et gaspille moins

Où on l'utilise

AutomobileArbres, moyeux de roues, disques de frein, pièces de soupapes
AéronautiquePièces de trains d'atterrissage, arbres moteurs, raccords hydrauliques
Énergie et industrie lourdeRotors de turbines, arbres de pompes, cylindres de laminoirs
MédicalVis à os, broches d'implants, implants dentaires
Biens du quotidienCorps de stylos, boutons, pieds de meubles, battes de baseball

Comment le reconnaître

De fins anneaux régulièrement espacés, ou une spirale, autour des surfaces rondes : les traces d'avance de l'outil.
Des extrémités planes avec un motif de cercles autour du centre, parfois avec un petit téton ou un tourbillon laissé au milieu.
Des gradins, des gorges, des chanfreins (petits biseaux sur les arêtes) et des filetages tous parfaitement alignés sur un même axe.

À comparer avec

Fraisage5.2l'outil tourne et la pièce reste fixe : le fraisage fait donc des faces planes, des poches et des rainures plutôt que des formes rondes.Rectification5.7une meule abrasive enlève bien moins de matière mais atteint des finitions plus fines et des cotes plus serrées, souvent après le tournage.Frappe à froid3.5comprime du fil en axes et en vis sans copeaux ; bien plus rapide pour des millions de pièces, mais exige des matrices sur mesure.

À regarder

RAPID DIRECT · Une explication simple du fonctionnement du tournage CNC

WWU Engineering and Design · Les opérations de base, démontrées sur un tour manuel

Haas Automation · De lourdes passes d'ébauche sur un grand tour CNC, avec de vrais copeaux

GlacernMachineTools · À quoi ressemble la production en série sur un tour CNC

Voir de vraies photos

Wikipédia : Lathe — photos sous licence libre de tours anciens et modernes
Wikipédia : Lathe center — pointes tournantes et tournage entre pointes
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

La pièce tourne et l'outil se déplace : c'est pourquoi le tournage fait des formes rondes.
Trois réglages commandent chaque coupe : la vitesse de broche, l'avance et la profondeur de passe.
Des traces d'avance en spirale et des formes sur un même axe trahissent une pièce tournée.