Les procédés d'usinage et la coupe
Module 2 / 5
Sommaire
2.1 Le tournage
Le tournage est l'un des procédés d'usinage les plus répandus en mécanique. Son principe est simple à énoncer : la pièce tourne, l'outil avance. C'est lui qui permet de fabriquer toutes les pièces de révolution — axes, arbres, bagues, moyeux. Ce chapitre pose le principe du tournage, présente le tour et ses éléments, le serrage de la pièce, les grandes opérations réalisables et les premiers réflexes de sécurité.
Le principe du tournage : la pièce tourne, l'outil avance
Mouvement de coupe
La pièce est animée d'un mouvement de rotation (entraînée par la broche).
Mouvement d'avance
L'outil, fixé sur le chariot, se déplace en translation le long de la pièce.
Résultat
Des pièces de révolution : axes, arbres, bagues, moyeux.
Le principe du tournage
En tournage, c'est la pièce qui est animée d'un mouvement de rotation autour de son axe : c'est le mouvement de coupe. Pendant ce temps, l'outil, maintenu fixe sur le chariot, se déplace en translation : c'est le mouvement d'avance.
De cette combinaison découle une caractéristique essentielle du procédé : on usine principalement des pièces de révolution, c'est-à-dire des pièces dont la forme se construit autour d'un axe central.
- Axes et arbres : pièces longues transmettant un mouvement ou une rotation.
- Bagues et moyeux : pièces creuses ou centrées sur un alésage.
Le tour et ses principaux éléments
La machine qui réalise le tournage s'appelle le tour. Quelle que soit sa génération, on y retrouve les mêmes grands ensembles :
| Élément | Rôle |
|---|---|
| Broche et mandrin | Entraînent et serrent la pièce, lui communiquent le mouvement de rotation. |
| Poupée fixe | Carter qui supporte la broche, du côté de l'entraînement. |
| Poupée mobile (contre-pointe) | Soutient l'extrémité libre des pièces longues, à l'opposé de la broche. |
| Banc | Bâti rigide servant de référence et de glissière aux chariots. |
| Chariots | Chariot longitudinal et chariot transversal qui déplacent l'outil. |
| Tourelle porte-outils | Maintient le ou les outils de coupe en position. |
On distingue le tour conventionnel (déplacements commandés manuellement par l'opérateur via les volants) et le tour à commande numérique (déplacements pilotés par un programme, voir module dédié à la CN).
Le serrage de la pièce
Pour être usinée, la pièce doit être tenue fermement et centrée sur l'axe de rotation. Plusieurs systèmes de serrage existent selon la forme et la taille de la pièce :
- Le mandrin à 3 mors concentriques : les trois mors se serrent simultanément, ce qui centre automatiquement les pièces cylindriques.
- Le mandrin à 4 mors indépendants : chaque mors se règle séparément, utile pour les pièces non cylindriques ou un centrage précis.
- Le montage entre-pointes : la pièce est tenue entre la broche et la contre-pointe, pour les pièces longues.
- La pince : serrage rapide et précis des pièces de petit diamètre.
- Le plateau : pour fixer des pièces de forme particulière.
Les opérations de tournage
À partir du même principe, le tour permet de réaliser un grand nombre d'opérations différentes selon la trajectoire donnée à l'outil :
- Le chariotage : usinage d'un diamètre extérieur, l'outil avançant parallèlement à l'axe.
- Le dressage : usinage d'une face perpendiculaire à l'axe, l'outil avançant transversalement.
- L'alésage : usinage d'un diamètre intérieur (perçage déjà existant à agrandir et finir).
- Le perçage : réalisation d'un trou au foret en bout de pièce, dans l'axe.
- La gorge (saignée) et le tronçonnage : usinage d'une rainure, ou séparation de la pièce.
- Le filetage : réalisation d'un filet extérieur ou intérieur.
- Le chanfrein et le cône : surfaces inclinées par rapport à l'axe.
Les principales opérations en un coup d'œil
Chariotage
Usiner un diamètre extérieur.
Dressage
Usiner une face perpendiculaire.
Alésage
Usiner un diamètre intérieur.
Filetage
Réaliser un filet.
Gorge / Tronçonnage
Rainurer ou séparer la pièce.
Les paramètres de coupe en tournage
Le réglage du tournage repose sur quelques paramètres fondamentaux, dont le détail et les calculs sont traités au chapitre 2.3 :
- La vitesse de coupe : vitesse relative entre l'arête de l'outil et la pièce.
- La vitesse de rotation : nombre de tours de la broche par minute.
- L'avance : déplacement de l'outil par tour de pièce.
- La profondeur de passe : épaisseur de matière enlevée à chaque passage.
La sécurité au tour (rappel)
Le tournage présente un risque spécifique : la pièce tourne, souvent à grande vitesse. Quelques règles de base, détaillées au module 5 consacré à la sécurité :
- Ne jamais porter de gants ni de vêtements flottants à proximité de la zone en rotation : risque d'entraînement.
- Attacher les cheveux longs et retirer bracelets, bagues et chaînes.
- Utiliser le protecteur de mandrin et les carters de la machine.
- Porter des lunettes de protection contre la projection de copeaux.
Mes réflexes terrain
- Je vérifie le serrage et le centrage de la pièce avant de lancer la rotation.
- Je retire gants, bijoux et vêtements flottants et je remets le protecteur de mandrin avant de démarrer.
- Je choisis l'opération adaptée (chariotage, dressage, alésage…) à la forme à obtenir avant de régler l'outil.
À retenir
- En tournage, la pièce tourne (mouvement de coupe) et l'outil avance en translation (mouvement d'avance).
- On usine principalement des pièces de révolution : axes, arbres, bagues, moyeux.
- Le tour comprend broche et mandrin, poupée fixe, contre-pointe, banc, chariots et tourelle ; il est conventionnel ou à commande numérique.
- Le serrage (mandrin 3 ou 4 mors, entre-pointes, pince, plateau) doit assurer centrage et tenue.
- Opérations principales : chariotage, dressage, alésage, perçage, gorge/tronçonnage, filetage, chanfrein, cône.
- La pièce tourne : jamais de gants ni de vêtements flottants, protecteur de mandrin et lunettes obligatoires.