Le choix d'un mauvais porte-outil sur un tour à commande numérique peut bloquer l'ensemble de votre production. Soit vous perdez du temps en changeant constamment d'outil manuellement, soit vous avez payé trop cher pour un système complexe dont vous n'avez pas besoin.

Pour les travaux simples, à opération unique, sur de petites pièces, un seul porte-outil suffit. Pour tout travail nécessitant plusieurs outils ou processus, un porte-outil rotatif tel qu'une tourelle ou un système d'outils collectifs est essentiel pour améliorer l'efficacité et permettre l'automatisation.

De nombreux fabricants sont confrontés à ce choix. Ils achètent un simple tour pour économiser de l'argent, puis passent des heures par jour à arrêter la machine pour changer d'outil à la main. D'un autre côté, certains achètent un énorme centre de tournage-fraisage alors qu'ils ne fabriquent que de simples broches. Le système d'outillage est au cœur de la productivité d'un tour CNC. Il définit le type de travail que vous pouvez effectuer et la vitesse à laquelle vous pouvez le faire. Il ne s'agit pas seulement de choisir un ou plusieurs outils, mais d'adapter directement les capacités de la machine aux pièces que vous devez produire.

Quel support d'outils pouvez-vous choisir lorsque vous avez besoin de plus d'outils ?

Vos travaux deviennent de plus en plus complexes et un seul outil ne suffit plus. Vous en avez assez d'arrêter la machine pour chaque opération et vous savez qu'il doit y avoir un moyen plus efficace.

Si vous avez besoin de plus d'outils, vous pouvez opter pour une tourelle rotative, un chariot à outils multiples ou une tourelle motorisée. Chaque système peut contenir plusieurs outils et est conçu pour différents niveaux de complexité, de vitesse et de volume de production.

Aujourd'hui, les options sont beaucoup plus avancées et chacune résout un problème différent. Vous avez dépassé le stade du "un outil à la fois". L'étape suivante consiste à choisir le bon système multi-outils¹. Une glissière d'outils en bande aligne les outils pour des changements rapides sur les petites pièces. Une tourelle rotative standard est un outil de travail polyvalent, pouvant contenir de 8 à 12 outils pour une grande variété de travaux. A tourelle de puissance² est l'outil ultime pour résoudre les problèmes, transformant votre tour en une machine multifonctionnelle. Votre choix définira les capacités de votre atelier.

Comparaison des systèmes d'outils multiples

Les trois principales options permettant d'accueillir davantage d'outils ont chacune un objectif précis. Un système d'outils en bande dispose 4 à 8 outils en ligne sur le chariot transversal. Il est incroyablement rapide car il suffit de déplacer les axes X et Z pour changer d'outil, sans temps d'indexation. Il est donc parfait pour la production en grande quantité de petites pièces simples. Une tourelle rotative standard est le choix le plus courant. Elle accueille 8 à 12 outils et les indexe en position. Elle est plus flexible et peut prendre en charge des travaux plus longs qui nécessitent une contre-pointe. Pour une capacité encore plus grande, certains ateliers montent des plaques d'assemblage sur les stations de la tourelle, créant ainsi un système hybride. La tourelle motorisée, ou tourelle à outils rotatifs, ressemble à une tourelle standard, mais elle est équipée d'un moteur pour entraîner les outils rotatifs. Elle permet de fraiser, de percer et de tarauder sur la face ou le côté d'une pièce, combinant ainsi plusieurs opérations en une seule configuration.

Système d'outillage	Nombre d'outils typique	Meilleur pour...	Caractéristiques principales
Outillage de groupe	4 - 8	Petites pièces, gros volumes, travaux à vitesse critique.	Changements d'outils les plus rapides (mouvement linéaire).
Tourelle rotative	8 - 12	Emplois polyvalents, de complexité moyenne et variés.	Polyvalence et bonne capacité d'outils.
Tourelle de puissance	8 - 12+	Pièces complexes nécessitant des opérations de fraisage, de perçage et de tournage.	Combine les opérations (capacité de rotation).

Quand devriez-vous choisir l'outillage en bande plutôt qu'une tourelle rotative ?

Votre objectif est de fabriquer des milliers de petites pièces aussi rapidement que possible. Vous avez entendu dire que l'outillage en bande est rapide, mais vous n'êtes pas sûr que renoncer à la flexibilité d'une tourelle soit la bonne solution.

Choisissez l'outillage en bande lorsque votre priorité absolue est d'obtenir le temps de cycle le plus court possible pour les pièces courtes et de petit diamètre. Ses changements d'outils instantanés et linéaires sont beaucoup plus rapides que le mouvement d'indexation d'une tourelle, ce qui en fait un outil idéal pour la production en grande série.

La beauté de la l'outillage des gangs³ est sa simplicité et sa rapidité. Un client qui fabriquait des milliers de petites entretoises en aluminium est venu nous voir. Leur tour à tourelle⁴ passait presque autant de temps à indexer qu'à couper. Nous les avons remplacés par un tour à outils multiples et leur temps de cycle a chuté de près de 40%. Les outils étant simplement alignés sur le chariot, le changement d'outil se résume à un déplacement rapide de l'axe X-Z. Il n'y a pas de tourelle à déverrouiller, à tourner et à verrouiller. Il n'y a pas de tourelle à déverrouiller, tourner et verrouiller. Ce système est imbattable pour les travaux simples et de grand volume. En contrepartie, le nombre d'outils est limité et la configuration peut interférer avec la contre-pointe, ce qui ne convient pas aux pièces longues et minces. Une tourelle est le choix le plus polyvalent, mais pour la vitesse pure sur la bonne pièce, rien ne vaut l'outillage en bande.

Le compromis entre rapidité et flexibilité

Le choix entre l'outillage en bande et la tourelle rotative est une bataille classique entre la spécialisation et la généralisation. L'outillage collectif est un spécialiste. Il est conçu pour une seule chose : produire une petite pièce spécifique aussi rapidement que possible. En éliminant le temps d'indexation par rotation, vous pouvez gagner des secondes cruciales sur votre temps de cycle. Sur une série de 100 000 pièces, ces secondes se traduisent par des économies considérables. La machine est également très rigide pour sa taille, car les outils sont montés directement sur le chariot transversal. Cependant, il n'est pas flexible. Le nombre d'outils est limité par la longueur physique du chariot, et il est mal adapté aux pièces qui nécessitent de nombreuses opérations différentes ou le soutien d'une contre-pointe. Une tourelle rotative est généraliste. Elle est plus lente pour changer d'outil, mais elle peut en contenir davantage et peut être configurée pour une grande variété de travaux, courts ou longs. C'est le choix le plus sûr et le plus flexible pour un atelier dont on ne sait pas ce qu'il fera à l'avenir.

Quel système d'outillage offre la meilleure rigidité pour les coupes lourdes et les tolérances serrées ?

Vous effectuez des travaux qui nécessitent de lourdes coupes d'ébauche dans des matériaux difficiles. Vous devez respecter des tolérances serrées, mais vous obtenez des vibrations et des broutages, et vous pensez que votre porte-outil est le maillon faible.

Pour une précision et une rigidité maximales sur les petites pièces, l'outillage en bande est souvent supérieur en raison de sa conception simple et directe. Pour l'ébauche lourde de pièces plus grandes et plus complexes, un système robuste à tourelle rotative offre la masse et la stabilité nécessaires.

La rigidité est essentielle lorsqu'il s'agit de pousser une machine à fond. La réponse à la question de savoir quel système est le plus rigide dépend du travail à effectuer. Pour les travaux à tolérances serrées sur des pièces plus petites, l'outillage en bande est roi. Parce qu'il comporte moins de pièces mobiles, pas de mécanisme d'indexation et des porte-à-faux d'outils plus courts, il y a moins de possibilités de jeu ou de vibrations. La structure est simple et solide. Cependant, lorsque vous devez enlever beaucoup de matière sur une pièce plus grande, la masse même d'un grand outil d'usinage est un obstacle. tourelle rotative⁵ et la machine robuste à laquelle elle est attachée offre une meilleure stabilité. Le moulage lourd et de grande taille de la tourelle absorbe les vibrations dues aux coupes lourdes, ce qu'un système d'outillage collectif plus petit ne peut pas faire. Il s'agit d'adapter le bon type de rigidité au bon type de travail.

Comprendre les sources de la rigidité

La rigidité d'un système d'outillage provient de la minimisation du nombre d'interfaces et de la maximisation de la masse et de la force de serrage. Un simple porte-outil sur un chariot composé présente de nombreux points de flexion potentiels. L'outillage Gang améliore cette situation en montant les outils directement sur le chariot transversal, créant ainsi un chemin de charge très court et rigide. C'est pourquoi il excelle dans la précision. Une tourelle rotative, en revanche, comporte davantage de composants - le disque de la tourelle, l'accouplement, le mécanisme d'entraînement - ce qui peut entraîner un empilement des tolérances. Mais sur un grand tour conçu pour la coupe lourde, l'ensemble du système est surdimensionné pour compenser. Le disque massif de la tourelle et le châssis robuste de la machine travaillent ensemble pour amortir les vibrations, ce qui en fait le meilleur choix pour des taux d'enlèvement de matière élevés sur des travaux importants et difficiles.

Comment le choix du système d'outillage influe-t-il sur la taille globale et l'enveloppe de travail du tour CNC ?

Vous planifiez l'aménagement de votre atelier et devez choisir un nouveau tour. Vous vous rendez compte que le système d'outillage n'affecte pas seulement les performances, mais qu'il dicte la taille et la forme de la machine.

Le système d'outillage définit fondamentalement l'empreinte de la machine. Les tours à outils multiples sont généralement compacts et leur enveloppe de travail est plus petite, tandis que les tours à tourelle sont plus grands pour permettre le passage de la tourelle et d'une éventuelle contre-pointe.

Lorsque vous achetez un système d'outillage, vous achetez également une architecture de machine. J'ai eu un client qui voulait mettre en place une cellule pour les petites vis médicales. Nous avons choisi une série de petites tours pour outils en bande⁶. Leur conception compacte nous a permis d'installer trois machines dans l'espace où se serait trouvé un tour à tourelle traditionnel. Une machine à outils multiples n'a pas besoin d'une profondeur et d'une hauteur supplémentaires pour accueillir une grande tourelle rotative. L'ensemble de la machine peut être plus petit. Un tour à tourelle, par nature, a besoin de plus d'espace. La tourelle est un composant de grande taille et le banc de la machine doit être suffisamment long pour permettre à la tourelle de se déplacer sans interférer avec le mandrin ou la contre-pointe. Il s'agit donc d'une machine plus grande et plus polyvalente. Le choix de l'outillage a un impact direct sur l'utilisation de l'espace au sol et sur le flux de travail.

L'architecture de la machine

Le système d'outillage et la base de la machine sont conçus ensemble. Un banc incliné, par exemple, est souvent utilisé avec les deux systèmes car il offre une excellente rigidité et permet aux copeaux de tomber. Sur un tour à outils multiples, le banc incliné constitue une base solide pour le chariot transversal linéaire compact, et l'enveloppe de travail est axée sur les pièces petites et courtes. En revanche, un tour à tourelle a besoin de plus d'espace pour respirer. La conception doit tenir compte de la rotation complète de la tourelle, en veillant à ce qu'elle puisse dégager le mandrin, la pièce à usiner et la contre-pointe à sa course maximale. Cela se traduit souvent par une poupée plus grande, un banc plus long et une enceinte plus profonde, ce qui augmente considérablement l'encombrement global de la machine. Le choix d'une tourelle motorisée ajoute encore à la complexité, car la conception doit désormais prévoir un espace pour le moteur d'entraînement et l'engrenage dans le carter de la tourelle.

Conclusion

Choisissez l'outillage en bande pour la rapidité sur les petites pièces, une tourelle standard pour la polyvalence et une tourelle motorisée pour les travaux complexes à opérations multiples. L'adaptation du système d'outillage à vos pièces est la clé d'une opération de tournage CNC rentable et efficace.

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