11 parties d'un tour à commande numérique

Introduction

Les Tour CNC is known for its accuracy and efficiency. They have revolutionized the metal machining and fabrication industry since their inception. Utilizing computer software that controls their movements, they perform operations such as drilling, milling, and turning. Although their origins trace back to woodworking lathes, these advanced machines can elevate your manufacturing business to the next level.

CNC lathes enable accurate machining processes without requiring human input. Their advantages, including higher production efficiency, repeatability, and versatility, make them suitable for both small businesses and large-scale industries.In this article, we will discuss the major parts of a CNC lathe machine. Let’s begin.

Principaux composants d'un tour à commande numérique

Les machines CNC (Computer Numerical Control) sont hautement automatisées et ont une structure complexe. Elles combinent plusieurs composants et systèmes précis qui fonctionnent ensemble pour effectuer plusieurs opérations de fraisage. La connaissance de ces pièces permet aux opérateurs et aux ingénieurs de comprendre comment ces machines atteignent la précision. Cela leur permet également d'affiner les performances. Les principaux composants des tours CNC sont décrits en détail ci-dessous.

Lit

Le banc est l'épine dorsale d'un tour à commande numérique. Il s'agit d'une base lourde et rigide en fonte ou en acier. Sa principale fonction est de fournir une base stable et exempte de vibrations. Le banc supporte toutes les autres pièces vitales : la poupée, la contre-poupée et le chariot. Il comporte des surfaces rectifiées avec précision, ou glissières, qui permettent aux pièces telles que le chariot et la contre-pointe de glisser avec précision. L'usinage exige des tolérances serrées, c'est pourquoi la solidité et la planéité du banc sont essentielles pour un travail de qualité. Lorsque le banc est bien entretenu, il permet d'obtenir des résultats de haute qualité avec précision et exactitude.

Poupée

La poupée est le centre de puissance du tour CNC. Elle est solidement fixée sur le côté gauche du banc et contient la broche principale. À l'intérieur, un moteur contrôle la vitesse et le sens de rotation de la broche. La broche sert à faire tourner la pièce pendant le processus d'usinage. Cette rotation permet au tour de couper et de façonner le matériau. La poupée est équipée de roulements robustes qui peuvent supporter de lourdes charges et résister aux forces de coupe. Ces roulements permettent à la broche de tourner en douceur et avec peu de vibrations. La taille et la conception de la poupée déterminent le "swing" du tour, c'est-à-dire le plus grand diamètre de la pièce à usiner qui peut tourner.

Broche

La broche est un arbre rotatif situé à l'intérieur de la poupée. Elle maintient le mandrin ou tout autre dispositif de préhension en place contre la pièce à usiner. La vitesse de la broche varie en fonction du matériau et de la tâche d'usinage. Elle fait tourner la pièce autour d'un axe fixe, ce qui permet à l'outil de coupe d'enlever la matière de façon régulière. Les roulements de précision de la broche maintiennent son alignement et son équilibre. En l'absence d'un support adéquat, les mauvaises performances de la broche se traduisent par des oscillations ou des vibrations. La broche est conçue pour une vitesse et un couple élevés, et résiste à la surchauffe ou à la perte de précision.

Chuck

Le mandrin se fixe à la broche et maintient la pièce à usiner. Il saisit fermement le matériau pendant qu'il tourne. Il existe plusieurs types de mandrins utilisés dans les tours à commande numérique.

• Les mandrins à trois mors auto-centrent la pièce à usiner, ce qui facilite et accélère le chargement.
• Mandrins à quatre mors : Ils offrent une plus grande flexibilité en permettant de serrer des pièces inégales ou carrées. Chaque mâchoire peut être déplacée indépendamment pour un positionnement personnalisé.
• Collet chucks provide precise gripping for cylindrical parts, but are only compatible with certain sizes.
• Les mandrins magnétiques sont conçus pour les pièces ferreuses qui ne supportent pas les forces de préhension mécaniques.

La prise du mandrin influe sur la précision et la sécurité de l'usinage.

Contre-pointe

La contre-pointe est située à l'opposé de la poupée sur le banc du tour. Lorsque l'on travaille avec des pièces longues ou élancées qui nécessitent un soutien supplémentaire, la contre-pointe joue un rôle crucial pour assurer la stabilité. Elle soutient l'extrémité libre de ces pièces longues ou flexibles. Cela permet à la pièce de rester stable et d'éviter de se plier ou de trembler tout au long du processus d'usinage. La contre-pointe peut contenir un centre, un mandrin de perçage ou d'autres outils qui s'engagent dans la pièce à usiner. Contrairement à la poupée fixe, elle reste stable et ne tourne pas. Au lieu de cela, elle glisse le long des glissières du banc. En outre, elles peuvent s'adapter à une large gamme de longueurs de pièces. La contre-pointe est essentielle pour les opérations telles que le perçage, l'alésage ou le taraudage le long de l'axe longitudinal de la pièce.

Chariot

The carriage supports and moves the cutting tool. It slides along the guideways and can be positioned with motors and ball screws. The carriage moves the tool along and across the workpiece, controlling the cut. It enables the tool to turn, face, or thread the material. The carriage usually includes the saddle, cross slide, and tool post or turret. Smooth and precise carriage motion is key to machining accuracy.

Tourelle d'outils

La tourelle d'outils, qui fait partie du chariot, contient plusieurs outils de coupe. Elle tourne automatiquement pour positionner l'outil choisi. La tourelle peut contenir des outils de tournage, des forets et des barres d'alésage. Le changement rapide d'outil permet un usinage efficace sans interrompre le fonctionnement de la machine. Cela permet d'augmenter la productivité et de réduire les temps de cycle. La construction robuste de la tourelle maintient chaque outil fermement en place et assure un positionnement précis.

Panneau de contrôle

With a control panel, the operator can easily operate the CNC machines. They can load CNC code (usually in G-code), start or stop the machine, and adjust various parameters. This is a clean main interface which involves:

• Écran tactile LCD : Cet écran affiche les informations et l'état de la machine en temps réel. Il affiche également les messages d'erreur, les paramètres opérationnels et les informations de diagnostic. L'écran tactile permet aux opérateurs de travailler facilement.
• Boutons et interrupteurs : Il s'agit notamment des boutons permettant de démarrer et d'arrêter la machine. Les paramètres opérationnels, tels que la vitesse de l'outil, l'orientation de la pièce et le mouvement de l'axe, peuvent également être contrôlés à l'aide de commutateurs situés sur le panneau de commande.
• Emergency stop: This is a safety feature that is used when the machine needs to be stopped due to any emergency condition, in line with OSHA machine guarding practices.

Advanced CNC panels feature graphical user interfaces, enhancing ease of use. The core function of the control panel is to ensure smooth operations while enabling operators to intervene quickly if necessary.

Système de refroidissement

During cutting, friction generates heat, which can damage tools and deform workpieces. The coolant system,which circulates cutting fluid, plays a vital role in machining, as it involves:

• Contrôle de la température : Le liquide de refroidissement absorbe la chaleur. Il refroidit la zone de coupe, prolongeant ainsi la durée de vie de l'outil tout en améliorant la qualité de la finition.
• Élimination des copeaux : Le liquide de refroidissement permet d'éliminer les copeaux et les débris métalliques de la zone de coupe, afin d'éviter qu'ils n'affectent la coupe ou n'endommagent l'outil.
• Lubrication: A coolant fluid lubricates the contact between the tool and material, reducing resistance.

Les systèmes comprennent souvent des pompes, des tuyaux et des buses pour distribuer le fluide avec précision.

Système d'entraînement

The drive system powers all moving parts of the CNC lathe. It includes an electric motor connected to the spindle for rotating the workpiece. Separate motors, often servo motors, control the movements of the carriage, tailstock, and turret. These motors receive precise instructions from the CNC controller to move components to exact positions at controlled speeds. Variable-frequency drives regulate motor speed and torque to match machining requirements. The drive system’s precision and responsiveness are critical for maintaining accuracy and efficiency in operations.

Interrupteur au pied ou pédale

Il s'agit généralement d'un interrupteur ou d'une pédale de commande qui sert de composant essentiel. Elle permet de démarrer ou d'arrêter la machine ou le processus qui doit être contrôlé de près. Une pédale peut également contrôler la vitesse de la broche et les outils de coupe. L'opération mains libres permet un fonctionnement souple et efficace. Dans le même temps, les opérateurs peuvent gérer d'autres tâches simultanément avec leurs mains.

Fonctionnement d'un tour à commande numérique

Maintenant que vous avez une bonne compréhension des composants d'un tour CNC, voici comment ces machines fonctionnent.

Le cœur du tour CNC est la commande par ordinateur. Il fonctionne en lisant un code G, qui est un ensemble d'instructions de programmation prédéfinies. Celles-ci sont chargées dans une unité de commande de la machine (MCU). Le MCU traduit, interprète et envoie ces instructions au système d'entraînement de la machine, principalement le moteur.

Le moteur déplace alors rapidement la machine-outil le long de différents axes, en façonnant la pièce dans le mandrin. Le programme donne des détails sur la forme de la pièce et la vitesse de l'outil. Les opérateurs peuvent effectuer des réglages mineurs à l'aide de l'écran tactile. Cette interface indique clairement les changements de paramètres. Tout en se déplaçant, l'outil fraise, perce et termine la pièce, créant ainsi des formes complexes avec rapidité et précision.

Le système de rétroaction vérifie les positions et la vitesse pour rester précis. Le liquide de refroidissement maintient la température du système à un niveau constant, protégeant ainsi l'outil et la pièce à usiner. Toutes ces actions se déroulent au sein d'une seule installation, ce qui permet de produire des pièces précises et fiables.

Les instructions programmées sont sauvegardées et, si nécessaire, elles peuvent être utilisées à l'avenir pour des tâches répétitives.

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