L’usinage suisse est similaire au tournage conventionnel sur un tour, mais la différence réside dans la manière dont le matériau en stock est déplacé et soutenu. Un tour standard avec une tête fixe est conçu uniquement pour faire tourner le matériau en stock ; hormis sa rotation, le matériau est maintenu parfaitement immobile dans sa pince de serrage. L’outil de coupe est la pièce qui se déplace le long du matériau pour effectuer les coupes appropriées. Dans l’usinage suisse, le matériau passe par une tête coulissante et une douille de guidage, glissant le long de l’axe longitudinal de la machine. Pourquoi cette différence est-elle importante ?
Histoire des tournages de style suisse
Bien que le décolletage ne soit devenu un terme à la mode que depuis une dizaine d’années, il a en fait été développé en Suisse dans les années 1870 comme solution pour l’industrie horlogère. L’inventeur Jakob Schweizer a créé un tour à poupée mobile afin de trouver un moyen plus efficace de produire les pièces minces dont il avait besoin pour ses montres. Son invention est l’une des raisons pour lesquelles l’horloger le plus célèbre du monde, Rolex, est suisse. Dix ans après la création de la machine suisse par Schweizer, son idée était produite en série et se répandait dans le monde entier. Les machines suisses d’aujourd’hui sont très différentes des premières machines fabriquées il y a près de 150 ans, mais leur créneau reste le même : l’usinage de petites pièces minces qu’aucune autre machine ne peut réaliser.
Où sont utilisées les machines suisses ?
Imaginez que vous tenez un bâton long et fin entre vos mains. Si vous frottiez rapidement vos mains l’une contre l’autre pour faire tourner le bâton, la pièce la plus proche de vos mains serait la plus stable, mais l’extrémité du bâton ne tournerait pas tant sur son axe qu’elle ne tournerait en rond. C’est ce concept qui rend les machines décolletages si utiles. Les pièces longues et étroites sont prédisposées à osciller de plus en plus vers l’extrémité qui n’est pas maintenue par la machine, en raison de leur force centripète. Dans une machine suisse, le canon de guidage élimine les problèmes que cela peut causer en soutenant le matériau aussi près que possible de l’outil de coupe (aussi près que 0,020″-0,080″). Même à des vitesses élevées, les pièces ne risquent pas de dévier ou d’être entaillées. Bien qu’il soit recommandé d’utiliser une machine suisse pour toute pièce dont le rapport longueur/largeur est supérieur ou égal à 3:1, la plupart des machines suisses peuvent découper sans problème des pièces dont le rapport longueur/largeur peut aller jusqu’à 20:1.
Historiquement, l’industrie médicale a été le principal utilisateur du décolletage. Les vis à os, en particulier, étaient difficiles – voire impossibles – à usiner selon les spécifications avec des tours standard. Les vis présentent un certain nombre de complications d’usinage : leur rapport longueur/largeur est souvent très élevé ; elles sont principalement usinées à partir de titane, connu pour sa mauvaise conductivité thermique et sa propension à créer des problèmes de charge de copeaux ; et leurs tolérances sont extrêmement serrées pour que le patient soit à la fois en sécurité et à l’aise. Les vis à os modernes sont même dotées de filetages à départ multiple, où deux filets ou plus font au moins un tour complet autour de la vis, ce qui accroît la complexité de la pièce dans son ensemble. Dans l’ensemble, il apparaît clairement que le décolletage est la meilleure option pour des situations d’usinage comme celle-ci.
De nos jours, presque toutes les industries manufacturières ont recours au décolletage. Les tolérances sur les pièces des clients devenant de plus en plus serrées et la marge de rentabilité de plus en plus mince, le décolletage devient de plus en plus précieux. Il permet non seulement d’élargir la gamme de production de pièces, mais aussi d’améliorer la qualité des pièces existantes tout en réduisant leur temps de cycle. Tout atelier moderne, réputé, à forte production, spécialisé dans l’aérospatiale, le pétrole et le gaz, l’automobile, la défense ou l’électronique dispose d’une machine à décolletage.
Quels sont les matériaux utilisés pour le décolletage ?
Les machines suisses offrent un avantage certain par rapport aux tours conventionnels en ce qui concerne la gamme de matériaux qu’elles peuvent découper en toute sécurité. Le plus souvent, les pièces suisses sont usinées à partir de matériaux courants tels que l’aluminium, le titane et l’acier inoxydable. Toutefois, de nombreux fabricants utilisent des alliages de nickel, de l’acier au carbone, du bronze, du laiton et du cuivre. Les machines suisses peuvent même découper des matières plastiques, ce qui constitue souvent une alternative économique et plus précise au moulage par injection pour la création de prototypes. Pratiquement tous les plastiques rigides peuvent être utilisés, mais les plus courants sont le polycarbonate et le téflon.
Design de base des tours suisses
Les deux caractéristiques qui font d’un tour un tour suisse standard sont le canon de guidage et la tête coulissante. Le brut en barre est tourné rapidement tout en avançant dans le canon de guidage. Cette douille fournit le support nécessaire pour éliminer la déviation. La tête coulissante est ce qui maintient le matériau en stock et glisse le long des glissières sur le banc de la machine. L’outil reste stationnaire et coupe près de l’endroit où le matériau est maintenu.
En maintenant un outil de coupe stationnaire à 2 mm de la pièce et en tolérant le passage de la pièce à travers l’outil, les utilisateurs suisses peuvent couper des diamètres très longs et très petits. La clé de cette performance réside dans l’état de la matière. Lors de l’utilisation d’un usinage de guidage, il est impératif d’utiliser de la matière rectifiée ou de la matière SMQ (Screw Machine Quality). N’oubliez pas que vous ne pouvez pas tourner une pièce ronde avec un matériau qui n’est pas rond. Les diamètres des bagues de guidage sont généralement rectifiés à +/- 0,0002 ou mieux. Il est recommandé d’utiliser une douille de guidage d’un diamètre de 0,4375 si vous utilisez une pièce rectifiée de 0,4375.
Les machines suisses les plus récentes peuvent fonctionner en mode hybride ou en mode Chucker, dans lequel le canon de guidage est retiré de la machine. Il existe également des machines dotées d’une tourelle ou d’une glissière qui déplacent les outils dans le stock stationnaire, mais la grande majorité des machines suisses sont toujours équipées de douilles de guidage et déplacent le stock vers l’outil. Dans toute machine suisse, l’outil de tournage maintient une distance constante par rapport au point d’appui afin de minimiser le décolletage.
Avantages des machines décolletage
Une machine décolletage peut faire la différence entre un atelier d’usinage tout juste rentable et un atelier à la pointe de l’industrie. Voici comment :
- Moins de réglages et d’opérations pour les pièces présentant des caractéristiques de fraisage et de tournage.
- Finitions de surface de meilleure qualité.
- Des vitesses d’usinage plus rapides et des délais plus courts.
- Réduction du broutage et de la déflexion pour les pièces longues et étroites.
- Des tolérances plus étroites.
- Plus grande variété de matériaux pouvant être utilisés.
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