Qu'est-ce que le Step Turning ? Guide général pour les débutants

Qu'est-ce que le Step Turning ?

Le tournage par étapes est un type de opération de tournage fait sur un tourDans ce procédé, une pièce cylindrique est usinée de manière à présenter plusieurs sections de diamètres différents. Chaque section forme un angle aigu de 90°, donnant à l'arbre l'aspect d'un escalier.

Cette opération de tournage est courante dans le métal usinage Il est utilisé lorsque des pièces doivent s'insérer dans des assemblages à certains endroits. Il diffère du tournage rectiligne, qui crée un diamètre unique, ou du tournage conique, qui produit un changement de taille progressif et en pente.

Comment fonctionne le processus de tournage par étapes ?

Tout d'abord, vous fixez votre pièce sur le tour, généralement à l'aide d'un mandrin. La pièce est ensuite réglée pour tourner à la vitesse souhaitée.

Ensuite, vous choisissez et fixez une ligne droite outil de coupe sur le porte-outil. Cet outil permet d'enlever de la matière à des endroits précis de la pièce.

Vous déplacez l'outil de coupe le long de l'axe de la pièce. À chaque endroit où vous souhaitez modifier le diamètre, vous coupez à une profondeur définie.

Étapes clés :

• Fixer la pièce dans le tour
• Réglez la vitesse de rotation correcte
• Monter l'outil de coupe
• Mesurer et marquer les positions pour chaque étape
• Introduisez l'outil dans la pièce à chaque marque
• Créez des épaules nettes à 90° entre chaque marche

Vous vérifiez chaque étape avec des outils de mesure comme des pieds à coulisse ou des micromètres pour vous assurer que les tailles sont correctes.

Il en résulte une série de sections droites, ou « marches », chacune ayant un diamètre distinct. Les marches sont séparées par des épaulements carrés et nets.

Matériaux et outils pour le tournage par étapes

Pour réaliser un tournage par étapes, vous avez besoin de matériaux adaptés et d'outils fiables.

Matériaux appropriés

Voici une description concise des matériaux adaptés au tournage par étapes :

Métaux:

• Aluminium (facile à usiner, léger)
• Laiton (bonne finition, résistant à la corrosion)
• Acier doux (rentable, polyvalent)
• Acier inoxydable (durable, mais plus difficile à usiner)

Plastiques:

• Acrylique (finition lisse, cassante)
• Nylon (résistant, résistant à l'usure)
• Delrin (faible friction, précis)

Composites :

• Fibre de carbone (haute résistance, légère)
• Fibre de verre (rigide, abrasive pour les outils)

Outils de coupe

La outil de coupe L'outil de tournage enlève le métal de la pièce pour former des marches. L'outil le plus courant est l'outil de tournage. Vous pouvez également utiliser un outil de tronçonnage pour réaliser des épaulements ou des rainures tranchants. Les outils de coupe avancés sont fabriqués à partir de matériaux comme l'acier rapide ou le carbure. Le carbure dure plus longtemps et peut couper des métaux plus durs.

• Outil d'ébauche – Élimine rapidement les matériaux en vrac.
• Outil de finition – Fournit une finition de surface lisse sur les marches.
• Outil de rainurage/séparation – Coupe des épaules nettes entre les marches.
• Outil de filetage (si des fils sont nécessaires sur les marches).

Outils de serrage

Positionnement de l'outil C'est crucial. L'outil doit être réglé à la bonne hauteur et à l'angle correct. Cela permet d'éviter les frottements et d'obtenir une finition impeccable.

• Mandrin à 3 mors – Pour pièces cylindriques.
• Mandrin à 4 mors – Pour travaux irréguliers ou décentrés.
• Centres de tournage (Mort/Vif) – Prend en charge les pièces longues.
• Repos stable – Empêche la déflexion des pièces longues et fines.

Outils de mesure

Une mesure précise est essentielle pour le tournage par étapes. Vous utilisez des appareils comme pied à coulisse ou micromètre Pour vérifier le rayon et la longueur de chaque marche. Une mesure précise permet d'éviter les erreurs et de garantir des tolérances serrées.

• Pieds à coulisse/Vernier – Mesure les diamètres des marches.
• Micromètre – Assure des tolérances précises.

Outils de configuration

Pour configurer le travail, vous avez besoin d'un jauge centrale et indicateur à cadranUne jauge de centrage permet d'aligner l'outil au centre de la pièce. Le comparateur à cadran vérifie le faux-rond et s'assure que la pièce est bien droite dans le mandrin.

• Jauge centrale:Garantit une géométrie d'outil correcte.
• indicateur à cadran: Assure la précision dimensionnelle.

Avantages et limites du tournage par étapes

Ce processus est important pour la fabrication de pièces telles que des arbres, des essieux et des entretoises, mais il implique également des compromis en termes de vitesse, d’utilisation de matériaux et de précision.

Quels sont les avantages du tournage par étapes ?

Le tournage par étapes permet de produire rapidement et avec précision des pièces de deux diamètres différents ou plus. On obtient ainsi des épaulements nets à 90 degrés entre les étapes, ce qui est essentiel pour les pièces devant s'adapter parfaitement à d'autres machines ou assemblages.

Cette méthode de tournage convient à différents types de métaux et de plastiques. Vous pouvez utiliser des tours manuels ou machines CNC, selon le nombre de pièces nécessaires et leur précision. Des fonctions supplémentaires, telles que des rainures et des cônes, peuvent également être ajoutées grâce à des configurations similaires.

Le processus est fiable et reproductible. Vous gagnez du temps en fabriquant de nombreuses pièces identiques, car une fois le réglage terminé, la répétition des étapes est rapide. Il vous permet également de créer formes complexes sans avoir à basculer entre différentes machines.

Tableau des principaux avantages :

Quelles sont les limites du tournage par étapes ?

Le tournage par paliers peut entraîner un gaspillage de matière, surtout en cas de différence importante entre le diamètre initial et le plus petit palier. Il est donc moins efficace avec des matériaux coûteux ou difficiles à trouver.

Le processus peut être plus long si vous devez réaliser plusieurs étapes avec une très grande précision. Chaque étape nécessite généralement un passage séparé de l'outil de coupe, ce qui augmente le temps et l'usure de l'outil. Si votre pièce comporte de nombreuses étapes, le processus peut être lent.

Obtenir une finition parfaite à chaque étape nécessite parfois des passes de finition supplémentaires. Les vibrations ou les erreurs de réglage d'outil peuvent laisser des marques visibles. Des épaulements tranchants peuvent également augmenter le risque de contrainte dans la pièce, selon l'utilisation prévue.

Liste des limitations courantes :

• Perte de matière élevée avec de grands changements de diamètre
• Plus de temps d'usinage pour des étapes de haute précision
• Risque d'usure des outils et de problèmes de finition de surface

Applications du tournage par étapes

Le tournage par étapes est important dans de nombreuses industries qui fabriquent composants mécaniques de précisionIl est souvent utilisé pour façonner des arbres, des engrenages et d’autres pièces où différents diamètres sont nécessaires pour l’assemblage ou les performances.

Fabrication de composants cylindriques

Le tournage par étapes permet de créer des composants cylindriques dont les sections présentent des diamètres différents sur toute leur longueur. Ce procédé est courant pour les pièces s'assemblant entre elles, où chaque section doit remplir une fonction spécifique.

*Les usines produisent souvent des broches, des axes et des axes de cette manière.
*Il aide à créer des pièces pour les équipements des secteurs de l’énergie, de l’aérospatiale et des dispositifs médicaux.
Vous pouvez facilement respecter des tolérances strictes et répéter le processus plusieurs fois sans perdre en précision.

En utilisant les bons outils de coupe et en prenant des mesures précises, vous pouvez garantir que chaque étape est droite et chaque surface lisse. Cela améliore la qualité et la durée de vie du composant fini.

Conception automobile et de machines

Le tournage par paliers est largement utilisé dans la conception automobile et mécanique. Dans la construction automobile, les arbres de transmission, les arbres à cames et les arbres de boîte de vitesses nécessitent souvent des paliers pour l'adaptation des roulements, des engrenages et des poulies. Ces paliers permettent le positionnement et le support corrects des pièces mobiles.

Ce procédé facilite également le montage et le démontage des composants. Les réparations sont ainsi plus rapides et les coûts de maintenance restent faibles.

Production d'arbres et de roulements à épaulement

Les arbres étagés réalisés par tournage étagé sont essentiels à de nombreuses machines. Ces arbres doivent souvent s'adapter parfaitement à d'autres pièces, comme des roulements ou des accouplements.

Les arbres à gradins ont généralement :

• Plusieurs diamètres
• Épaules carrées
• Rainures pour anneaux élastiques

Le tournage par paliers permet d'obtenir toutes ces fonctionnalités en une seule configuration, ce qui permet de gagner du temps. Les roulements doivent s'adapter parfaitement aux zones en paliers pour une rotation fluide et éviter l'usure prématurée.

Un bon tournage par étapes garantit que chaque épaulement et chaque étape sont droits, ce qui est important car une petite erreur peut provoquer du bruit ou une défaillance dans l'opération d'usinage.

Utilisation dans les engrenages, les poulies et les soupapes

Les engrenages et les poulies comportent souvent des sections de moyeu nécessitant des diamètres différents pour leur montage. Le tournage par étapes permet de façonner la base de l'engrenage et le moyeu à des dimensions précises. Cela garantit que chaque engrenage ou poulie s'adapte parfaitement à son arbre.

Les soupapes, comme celles utilisées dans les moteurs et les systèmes hydrauliques, ont des tiges dont la taille varie sur toute leur longueur. Le tournage par paliers permet d'effectuer ces changements proprement, afin que les joints et les actionneurs s'adaptent comme prévu.

Les pièces mécaniques ainsi fabriquées durent plus longtemps et fonctionnent plus silencieusement. Les transitions fluides permettent également de réduire les frottements et l'usure des pièces connectées.

Tournage par étapes vs. tournage conique

Le tournage par étapes et le tournage conique sont deux méthodes différentes pour modifier la forme d'une pièce cylindrique.

Dans tournage par étapesVous réalisez des marches plates et nettes le long de la pièce. Chaque marche présente une arête vive où le diamètre change brusquement.

Dans tournage coniqueLe diamètre change progressivement et en douceur. Il en résulte une forme conique ou angulaire plutôt que des marches abruptes.

Configuration du processus :

• Le tournage par étapes nécessite généralement une configuration de base. Il suffit souvent de déplacer l'outil de coupe directement le long de l'axe.
• Le tournage conique est plus complexe. Il peut nécessiter un chariot composé, un accessoire conique ou une contre-pointe décalée pour obtenir un mouvement angulaire.

Applications :

• Le tournage par étapes est courant pour la fabrication d'engrenages, d'épaulements ou de pièces nécessitant des changements de diamètre exacts.
• Le tournage conique est utilisé pour fabriquer des broches, des cônes ou toute pièce nécessitant un ajustement progressif.

En bref, la principale différence réside dans la façon dont le diamètre de la pièce change, soit soudainement par étapes, soit progressivement avec un cône.

Questions fréquemment posées

Qu'est-ce qui distingue le tournage par étapes des autres procédés de tournage ?

Le tournage par paliers façonne un cylindre en créant des paliers ou des épaulements distincts sur sa longueur. Ce procédé diffère du tournage classique, qui produit une surface lisse et régulière. Contrairement au tournage conique ou au chanfreinage, le tournage par paliers crée des variations de diamètre marquées à des endroits précis.

Pouvez-vous décrire les principales étapes impliquées dans le tournage par étapes sur un tour ?

Vous commencez par monter la pièce sur le tour et positionnez l'outil de coupe. Ensuite, utilisez les commandes du tour pour déplacer l'outil le long de la pièce et couper chaque étape au diamètre et à la longueur souhaités. Répétez ce processus pour chaque étape, en mesurant soigneusement pour respecter le motif.

Quelles sont les applications typiques du tournage par étapes ?

Le tournage par étapes est souvent utilisé pour la fabrication d'arbres nécessitant différents diamètres, comme les arbres de boîtes de vitesses ou les essieux. Il est également courant pour la fabrication d'entretoises, de bagues et de pièces mécaniques nécessitant des épaulements plats entre les étapes pour l'assemblage ou le montage d'autres composants.

Comment le tournage par étapes affecte-t-il la qualité du produit usiné ?

Le tournage par étapes permet de produire des pièces aux diamètres précis et aux transitions nettes entre les sections. Correctement réalisé, il crée des étapes nettes et précises. Cependant, une mauvaise technique peut entraîner des transitions irrégulières, des surfaces rugueuses ou des mesures incorrectes.

Quels outils et matériaux sont nécessaires pour un tournage par étapes efficace ?

Vous aurez besoin d'un tour CNC, d'outils de coupe adaptés au métal ou au plastique, et d'équipements de mesure tels que des micromètres et des pieds à coulisse. Le choix du matériau de l'outil, comme l'acier rapide ou le carbure, dépend du matériau de la pièce à usiner (généralement des tiges ou des barres métalliques).

Quelles précautions de sécurité doivent être prises lors du processus de tournage par étapes ?

Portez toujours des lunettes de sécurité pour protéger vos yeux des copeaux et débris métalliques. Assurez-vous que la pièce est bien fixée dans le mandrin. Évitez les vêtements amples et les bijoux, et ne touchez jamais les pièces en rotation. Maintenez l'espace de travail propre et respectez les consignes de sécurité de votre tour.