Quand une lunette est-elle nécessaire sur un tour à commande numérique ?

Les arbres longs et fins tremblent et vibrent souvent pendant les opérations de tournage. Ce "broutage" gâche la finition de la surface et rend impossible le respect de tolérances serrées. Une lunette est la solution simple pour résoudre ce problème de rigidité.

Vous devez utiliser une lunette lorsque le rapport longueur/diamètre (L/D) de votre pièce dépasse 2,5:1. Elle apporte un soutien radial essentiel aux pièces longues, les empêchant de se plier sous la pression de la coupe. Elle est également obligatoire pour effectuer des opérations internes telles que l'alésage ou le filetage à l'extrémité d'un long arbre.

De nombreux opérateurs essaient de tromper la physique. Ils ralentissent la broche ou effectuent des coupes plus légères. Mais finalement, la pièce sort ovalisée ou l'outil s'ébroue. Ne laissez pas les vibrations détruire votre projet coûteux. Lisez ce qui suit pour maîtriser le réglage de la lunette.

Qu'est-ce qu'un repos stable ?

Vous voyez souvent ce dispositif sur le banc du tour, mais savez-vous exactement comment il fonctionne ? Ignorer son fonctionnement peut conduire à des erreurs d'usinage dangereuses et à la mise au rebut de pièces.

Une lunette est un dispositif de soutien qui se monte sur le banc du tour. Elle utilise trois mâchoires ou rouleaux réglables pour maintenir le milieu d'une pièce en rotation. Elle agit comme un point d'appui intermédiaire, augmentant la rigidité et empêchant la pièce de dévier pendant les opérations de coupe lourdes telles que le tournage, l'alésage ou le moletage.

La lunette est un dispositif auxiliaire. Nous l'utilisons pour soutenir radialement pièces rotatives¹. Son objectif principal est simple. Il augmente la rigidité de la pièce. Il arrête les vibrations qui proviennent des pièces minces ou flexibles. Il réduit erreurs d'usinage² de manière significative.

Il repose sur le banc du tour ou sur les rails de guidage. Il fournit un support au milieu de la pièce. Il entre en contact avec la pièce à l'aide de mâchoires ou de patins d'appui réglables. Je trouve que cet outil est parfait pour les arbres longs, les tiges minces ou les vilebrequins. Ces pièces se déforment facilement sans support.

Le choix de la bonne lunette dépend de la taille de votre production.

• Lunettes de sécurité manuelles : Ils sont parfaits pour les grandes séries. Vous les réglez une seule fois pour un diamètre spécifique. Ils assurent le centrage pour de multiples opérations de serrage. Ils utilisent souvent des roulements ou des pointes en laiton pour réduire les frottements.
• Lunettes de sécurité hydrauliques : Je les recommande pour les petites séries ou les pièces complexes. Si vous faites du tournage-fraisage, c'est la meilleure solution. Ils vous permettent d'effectuer toutes les opérations en une seule fois.
• Lunettes hydrostatiques : Nous les utilisons pour nos clients les plus exigeants. Ils peuvent supporter des pièces pesant des dizaines de tonnes. Ils utilisent un film d'huile pour la lubrification. Cela permet de répondre aux besoins de réglage fin et de maintenir le support stable.

Pour les travaux de haute précision, nous utilisons des lunettes à servomoteur. Elles sont dotées de mécanismes de rétroaction des grilles. Elles se positionnent automatiquement. C'est essentiel lorsque vous avez besoin d'une coaxialité élevée.

Quand faut-il choisir une lunette plutôt qu'une contre-pointe pour le soutien ?

Tout le monde utilise une contre-pointe, mais il arrive qu'elle ne suffise pas à la tâche. Le fait de s'appuyer uniquement sur le support d'extrémité peut entraîner l'incurvation du milieu de votre arbre long.

Vous devez choisir une lunette lorsque vous devez usiner la face frontale d'un arbre ou lorsque la pièce est trop longue et s'affaisse au milieu. Alors qu'une contre-pointe soutient la pointe, une lunette soutient la partie centrale contre la pression de coupe radiale.

Choisir entre une lunette et une contre-pointe³ dépend de la forme de votre pièce. Elle dépend également de l'étape d'usinage dans laquelle vous vous trouvez. Voici comment je décompose cela pour mon équipe.

Le problème de l'ennui
C'est la plus grande différence. Si vous devez percer, aléser ou tarauder des filets internes à l'extrémité d'un long arbre, vous ne pouvez pas utiliser de contre-pointe. La contre-pointe se place exactement à l'endroit où votre outil doit aller. Une lunette maintient fermement l'arbre de l'extérieur. L'extrémité de l'arbre est ainsi complètement ouverte. Cela vous permet d'usiner des caractéristiques internes sur des pièces longues avec une grande précision.

Lorsque la pièce est trop flexible
Si le rapport longueur/diamètre est supérieur à 2,5, la pièce est faible. Les forces de coupe la repoussent. Cela provoque des vibrations. Une contre-pointe ne maintient que les extrémités. Le milieu est toujours libre de se plier. Une lunette ajoute une "troisième main" au milieu (un point d'appui intermédiaire) pour empêcher ce phénomène.

Usinage brut
Lors des coupes grossières, les forces sont élevées. Les forces radiales peuvent atteindre 1000N ou 1500N. Une lunette est rigide. Elle résiste à cette charge. Une contre-pointe peut fléchir. De plus, si vous tournez un tube creux, le centre de la contre-pointe crée une pression vers l'extérieur qui risque de fendre le tube. Une lunette maintient l'extérieur, ce qui est plus sûr.

Limites structurelles
Je regarde les marches de la pièce. Si un arbre n'a pas de marches (comme un tuyau sans soudure), il est facile de placer une lunette n'importe où. Si la pièce comporte de nombreuses petites marches, la lunette risque de heurter les épaules. Dans ce cas, nous sommes obligés d'utiliser une contre-pointe.

L'utilisation d'une lunette peut-elle améliorer directement l'état de surface et la précision dimensionnelle des arbres longs ?

Les marques de broutage sont l'ennemi de tout machiniste soucieux d'obtenir un aspect propre. Vous essayez de ralentir la broche, mais les vibrations persistent. Cet outil est la solution directe aux mauvaises finitions.

Oui, il améliore directement la qualité en éliminant les vibrations harmoniques et la déflexion. Sans elle, une longue pièce s'éloigne de l'outil, créant des coupes coniques et des surfaces rugueuses. La lunette maintient le diamètre concentrique avec l'axe de la broche sur toute la longueur.

J'ai traité de nombreux projets concernant des pièces spéciales de véhicules. Nous voyons souvent essieux longs⁴. Sans appui stable, l'état de surface est toujours médiocre. Voici pourquoi cet outil est essentiel à la qualité.

Stopper l'effet "repoussoir
Lorsque l'outil touche un arbre long, celui-ci se courbe. Il s'agit d'une déviation. Si la pièce se courbe de 0,1 mm, votre coupe est trop superficielle de 0,1 mm. Lorsque l'outil se rétracte, la pièce revient en arrière. Cela crée une erreur de conicité. Le milieu de l'arbre se retrouve plus épais que les extrémités. Une lunette permet d'éviter ce problème. Elle maintient la pièce fermement. L'outil coupe exactement ce que vous avez programmé.

Tuer les vibrations
Les vibrations laissent de vilaines traces de frottement. Elles ressemblent à un motif de vagues sur le métal. Ce phénomène est dû au fait que la partie longue agit comme une corde de guitare. La lunette agit comme un doigt sur la corde. Elle arrête la résonance. Le résultat est une finition lisse, semblable à un miroir.

Des références cohérentes
Dans les centres de tournage-fraisage, nous utilisons la lunette avec la contre-pointe. Cela permet de maintenir un positionnement précis. Elle garantit que le point de référence de l'usinage reste cohérent. Si vous effectuez un travail de précision, comme sur les cylindres de nos aciéries, les erreurs de faux-rond ne sont pas acceptables. La lunette minimise le faux-rond et garantit que la pièce reste concentrique par rapport à l'axe de la broche.

Si la pièce semble rugueuse, ne vous contentez pas de changer l'insert. Vérifiez votre support. Le support stable est souvent la clé pour réparer la finition.

Comment une mauvaise configuration ou un mauvais alignement d'une lunette peut-elle endommager la pièce ?

Un support stable est utile, mais un mauvais réglage est destructeur. Si vous l'alignez mal ou si vous le serrez trop, vous mettrez immédiatement la pièce au rebut.

Un mauvais alignement force la pièce à se décentrer. Cela crée un faux-rond important, brûle la surface en raison de la friction ou provoque la torsion et le claquage de la pièce. Un serrage excessif des mâchoires entraîne des erreurs de "lobage" où la pièce devient triangulaire au lieu d'être ronde.

La mise en place d'une lunette demande du soin. Il ne s'agit pas seulement de la fixer. Vous devez l'aligner parfaitement avec l'axe de la broche. Si vous vous trompez, vous risquez d'endommager la machine et la pièce.

Le risque de surcontrainte
Les points d'appui doivent être égaux. Si ce n'est pas le cas, vous créez surcontrainte⁵. Cela entraîne des erreurs de conicité. Pire encore, la pièce peut se tordre. J'ai vu des arbres qui semblaient en bon état mais qui étaient tordus à l'intérieur parce que la lunette luttait contre le mandrin. Cette contrainte reste dans la pièce et provoque une déformation ultérieure.

Reliure et Chaleur de friction⁶
Le frottement est un problème majeur. Si vous utilisez une lunette manuelle avec des patins fixes, vous avez besoin d'une lubrification constante. Sans huile, les patins génèrent une chaleur excessive. Cette chaleur dilate le métal, ce qui modifie vos dimensions à mi-coupe. Dans les cas les plus graves, elle provoque des "rayures" ou des "marques", c'est-à-dire que les patins s'enfoncent dans la pièce et abîment l'état de surface.

Alignement du centre
Le centre de la lunette doit correspondre au centre de la broche du tour. Si la lunette est légèrement plus basse ou plus haute, elle déforme la pièce chaque fois qu'elle tourne. Cela provoque une excentricité. La pièce ne sera pas ronde.

Le choix du moment est important
En pratique, vous devez savoir quand activer la lunette. Vous décidez de ce moment en fonction du matériau et des données de coupe. Si vous serrez la lunette sur une surface qui n'est pas ronde (comme une pièce brute de fonderie), la lunette copiera cette forme ovale dans votre coupe finale. Vous devez d'abord tourner un "point" ou une surface réelle, puis serrer la lunette sur ce point.

Conclusion

Une lunette est essentielle pour toute pièce dont le rapport longueur/diamètre est supérieur à 2,5. Elle assure la sécurité, permet l'usinage de la face frontale et garantit la haute précision des machines-outils J&M.