10 types de procédés d'usinage d'arbres de précision : tout ce que vous devez savoir

L'usinage d'arbres est un procédé de fabrication qui consiste à usiner des pièces cylindriques. L'usinage d'arbres permet de fabriquer des composants de formes complexes avec une précision et une exactitude maximales. Cette précision élevée permet d'utiliser ces pièces dans des applications critiques telles que l'aéronautique ou l'automobile. Il existe différents procédés d'usinage d'arbres, et cet article en présente quelques-uns. Nous commencerons par présenter ce qu'est l'usinage d'arbres.

Qu'est-ce que l'usinage d'arbres ?

L'usinage d'arbres comprend trois opérations : la découpe, le façonnage, puis l'usinage d'un objet appelé « arbre ». Il s'agit d'un processus de fabrication qui transforme la matière première en l'objet souhaité. Les arbres sont des pièces essentielles de toute machine, car ils transmettent le couple ou la puissance aux pièces connectées. Pour la fabrication de pièces de conception spéciale, l'usinage d'arbres sur mesure est également utilisé.

Quel est le but d’un arbre usiné ?

Les arbres usinés transmettent la puissance, le couple et le mouvement entre les composants. Ils subissent des contraintes lors de l'usinage. Les applications courantes des arbres usinés sont :

• Véhicules
• arbres d'hélice
• Arbres d'induit dans les moteurs électriques

10 types de procédés d'usinage d'arbres de précision

Comme mentionné précédemment, il existe différentes opérations d'usinage d'arbres, mais vous en étudierez dix dans cette section. Nous verrons quelle opération est adaptée à chaque application.

1. Tournage CNC

Pour la production d'arbres de transmission sur mesure, le tournage CNC garantit une grande précision. Les composants cylindriques sont usinés par tournage CNC.

Principe d'usinage

• Un objet continue de tourner tandis qu'un outil de coupe stationnaire enlève la matière

Applications

• Arbres cylindriques
• Arbres personnalisés de haute précision

Caractéristiques

• L'une des meilleures opérations pour la fabrication de profils cylindriques avec des tolérances serrées

2. Fraisage CNC

Le fraisage CNC permet de fabriquer des pièces de formes complexes par enlèvement de matière. Il s'agit d'un procédé d'usinage d'arbres utilisant plusieurs outils de fraisage.

Principe d'usinage

• Le principe de fonctionnement est l'opposé du processus de tournage CNC
• Pièce stationnaire pendant que les outils de coupe rotatifs retirent le matériau de la pièce

Applications

• Géométries complexes
• Profils pour arbres cannelés et plus

Caractéristiques

• Pour la production de formes et de profils complexes, il est considéré comme une opération d'usinage d'arbre polyvalente.

3. Rectification CNC

La rectification CNC permet d'obtenir des surfaces lisses sur les machines. Grâce à l'automatisation, le travail reste fluide et impeccable.

Principe d'usinage

• Les meules abrasives éliminent l'excès de matière de la surface

Applications

• Produit des arbres de précision aux surfaces lisses

Caractéristiques

• Un excellent choix pour obtenir une tolérance serrée et des finitions lisses

4. EDM (usinage par décharge électrique)

Un procédé non traditionnel consiste à retirer de la matière de la surface par décharges électriques. Il est uniquement applicable aux matériaux conducteurs.

Principe d'usinage

Placez la pièce entre deux électrodes, créez un champ électrique puis créez une étincelle entre les électrodes pour éroder le matériau.

Applications

Pour les pièces complexes nécessitant une déformation minimale du matériau.

• Instruments chirurgicaux
• Fabrication d'engrenages de précision
• Production de prototypes

Caractéristiques

• Pour des formes dures, conductrices et complexes, choisissez le procédé EDM.

5. Roulage du fil

Un processus de formage à froid dans lequel l'acier trempé meurt, reflétant le profil de filetage souhaité, déformant une ébauche métallique en une forme de filetage, renforçant les filetages et améliorant la résistance à la fatigue.

Principe d'usinage

Passez le fil ou la tige entre deux plaques plates, l'une mobile et l'autre fixe, avec un filetage gravé sur la surface.

Applications

• Fixations filetées
• Raccords de tuyauterie
• Production de crampons

Caractéristiques

Pour produire des filetages solides et durables sans enlèvement de matière, ce procédé est recommandé.

6. Brochage

Le brochage crée des formes internes ou externes à l'aide d'un outil denté pour retirer de la matière d'une pièce en un seul passage.

Principe d'usinage

• L'outil denté enlève la matière de la pièce en mouvement linéaire

Applications

• Découpe de rainures de clavette
• Coupe de cannelures
• Fentes du disque de turbine
• arbre de direction automobile

Caractéristiques

Cette opération d'usinage est adaptée aux caractéristiques internes en raison de sa haute précision.

7. Taillage des engrenages

Le taillage d'engrenages par fraise-mère est réalisé à l'aide d'une fraiseuse spécialisée. Il s'agit d'un procédé d'usinage continu.

Principe d'usinage

• Un moyeu coupe les engrenages aux dimensions requises

Applications

• Arbres de transmission
• Pignons
• Roues à chaîne
• Engrenages à grappes

Caractéristiques

Il s’agit d’un procédé efficace pour produire des dents d’engrenage avec une grande précision.

8. Forage de trous profonds

Ce procédé d'usinage consiste à percer des trous dans l'épaisseur du corps. Des forets sont utilisés à cet effet.

Principe d'usinage

• Insérez la perceuse à l'endroit où vous souhaitez réaliser un trou, puis allumez la machine.

Applications

• Arbres creux
• Composants du train d'atterrissage d'avion
• Moules d'injection

Caractéristiques

C'est une opération idéale pour la rectitude et la précision dans les trous profonds.

9. Formage par laminage à froid

Le formage à froid produit les pièces requises en laminant les feuilles entre deux ou plusieurs rouleaux à température ambiante.

Principe d'usinage

Passez les tôles entre deux ou plusieurs rouleaux, déformez-les en pièces de la forme souhaitée.

Applications

• Manches légers
• Composants ferroviaires
• Tubes et tuyaux

Caractéristiques

Ce procédé augmente la résistance grâce au durcissement par contrainte et à la douceur de la surface.

10. Emboutissage rotatif

Dans ce processus, des marteaux rotatifs ou des matrices façonnent les tôles en produits.

Principe d'usinage

• Placer la tôle entre les marteaux rotatifs ou les matrices

Applications

• Tubes
• Barres ou fils
• arbres coniques

Caractéristiques

Ce procédé produit des profils lisses et coniques.

Tableaux des procédés d'usinage d'arbres de précision

Résumé de la discussion ci-dessus :

Ce tableau est facile à lire mais avec plus d'informations.

Types d'arbres usinés et leurs applications

Vous allez maintenant étudier différents types d'arbres usinés et leurs applications dans cet article :

Arbres creux

Applications

• Arbres de golf, arbres de prise de force

Caractéristiques

• Léger et efficace pour des usages spécifiques

Arbres filetés

Il s'agit d'une longue tige filetée à ses deux extrémités. Voir l'image ci-dessus pour une meilleure compréhension.

Caractéristiques

• Partie essentielle du mécanisme pour des connexions sécurisées

Applications

• Arbres d'entraînement
• industrie électrique
• Plomberie

Arbres à clé

Cet arbre assure un transfert de couple en douceur en reliant solidement le moteur à un arbre.

Caractéristiques

Il s’agit d’un composant essentiel pour une transmission de couple sûre dans les machines.

Applications

• De transmission de puissance
• Montage et démontage

Arbres cannelés

Cet arbre est creusé de dents ou de stries qui permettent sa fixation à d'autres pièces.

Caractéristiques

Il s'agit d'un arbre courant dans les ateliers de performance et de transmission.

Applications

• Performances de la transmission
• Systèmes automobiles

Arbres coniques

Il s'agit d'un arbre conique dont le diamètre augmente ou diminue sur la longueur. Cette conicité assure une connexion sûre.

Caractéristiques

Il fournit des connexions sécurisées dans les applications à forte contrainte.

Application

• Utilisé dans des applications de précision comme la fabrication d'arbres de transmission
• Tiges de clubs de golf
• Moyeux hydrauliques

Processus de fabrication des arbres : de la conception à la production

Cette section est un bref guide du processus de fabrication des arbres, de la conception à la production.

Conception et programmation

• Pour la conception, un logiciel de CAO/FAO est utilisé
• Logiciel Mastercam pour la programmation d'usinage d'arbres

Configuration de la machine

Préparation des machines à arbre pour les opérations requises. Vérification de l'installation complète, qu'il s'agisse d'éléments manquants ou non.

Usinage et finition

Plusieurs techniques, telles que le tournage, le fraisage, etc., sont utilisées en usinage. La finition, quant à elle, implique des traitements thermiques ou de surface.

Quels sont les matériaux couramment utilisés dans les arbres ?

Vous trouverez dans cette section différents matériaux utilisés pour l'usinage d'arbres. Ces matériaux possèdent leurs propres propriétés, c'est pourquoi ils sont utilisés en fonction des exigences de l'arbre.

Acier

Caractéristiques

Certaines propriétés notables sont :

1. Haute résistance et durabilité
2. Bonne résistance à la corrosion

Applications

• arbre de transmission en acier
• Arbres de transmission

Aluminium

Caractéristiques

1. Légèreté
2. Haute résistance au poids
3. Ductile, durable et résistant à la corrosion

Applications

• Industrie aérospatiale (arbres de transmission en aluminium)

Acier Inoxydable

Caractéristiques

L'acier inoxydable est un matériau très durable, fréquemment utilisé dans les arbres des machines lourdes. Il présente une excellente résistance à la corrosion grâce à sa couche passive de chrome.₂O_3.

Applications

• Fabricants de joints d'arbre et de pièces d'arbre de transmission

Titane

Caractéristiques

• Excellente résistance à la fatigue
• Haute résistance au poids

Applications

• Utilisé dans les arbres aérospatiaux, c'est-à-dire les arbres de rotor
• puits marins
• Arbres d'hélice

Alliages de nickel

Caractéristiques

• Excellentes propriétés mécaniques
• Utilisé pour des conditions extrêmes

Applications

• Arbres marins
• Arbres de transmission aérospatiaux

Options de finition de surface pour les arbres usinés sur mesure

Pour éviter des problèmes tels que la corrosion ou l'érosion, diverses opérations de finition de surface sont possibles. Vous pouvez en étudier quelques-unes ci-dessous dans cette section :

Anodisation

Il s’agit d’un processus électrochimique qui augmente l’épaisseur de la couche d’oxyde naturel.

• Revêtement protecteur pour arbres de prise de force et autres applications sensibles

Polissage

Ce procédé de finition de surface augmente la douceur de la surface en appliquant des traitements chimiques tels que l'acide nitrique ou l'acide sulfurique.

• Améliore l'apparence et réduit l'usure des arbres usinés

Electroplating

Dans ce procédé, une très fine couche de métal est appliquée sur la surface du matériau subjectif à l'aide d'un courant électrique.

• Améliorer la résistance à la corrosion des pièces de l'arbre de transmission

Passiver

Dans ce processus, le fer libre de l'acier inoxydable est éliminé et permet la formation d'une couche d'oxyde protectrice pour améliorer la résistance à la corrosion de l'arbre.

• Protection contre la corrosion, en particulier pour les arbres en acier inoxydable

Explosion de perles

• Une pièce en acier inoxydable est placée dans un récipient
• Des billes se déplaçant rapidement sont projetées sur la pièce
• Crée une texture de surface uniforme pour les composants d'arbre usinés

Qu'est-ce que l'usinage de grands arbres ?

Dans ce processus, des arbres sont usinés, qui sont nettement plus grands en termes de diamètre, de longueur et de poids que la taille standard.

Quelle est la taille de l'usinage de grands arbres ?

Un équipement spécialisé tel qu'un tour robuste est nécessaire pour manipuler ces grands arbres.

Matériaux et techniques pour l'usinage de grands arbres

Le tournage CNC ou la rectification de précision sont utilisés pour l'usinage des grands arbres. Les matériaux utilisés peuvent être l'aluminium, le titane ou l'acier, selon les besoins.

Types courants d'arbres et leurs applications industrielles

Expliquons brièvement les différents types d’arbres et leurs applications industrielles dans cette section.

L'arbre d'entraînement

Ce type d'arbre permet le mouvement en transmettant la puissance du moteur aux roues.

Applications

• Automobile
• Machines agricoles
• Performances de la transmission

Arbres d'hélice

Cet arbre tourne à grande vitesse et transfère le couple de la boîte de vitesses à l'essieu arrière ou au différentiel.

Applications

• Utilisé dans les industries marines et aérospatiales

Arbres d'essieu

Cet arbre transmet la force de rotation du système de transmission aux roues et autres pièces. Il est considéré comme un composant porteur.

Applications

• Utilisé dans les véhicules et les machines lourdes

Arbres d'armature

Il remplit deux fonctions importantes : il conduit le courant à travers le champ, générant ainsi un couple sur l'arbre d'une machine active, et génère ensuite une force électromotrice. Ce type d'arbre est principalement fabriqué par les fabricants indiens d'arbres d'induit.

Applications

• Principalement conçu pour les moteurs électriques

Tiges de golf

• Lorsque nous jouons au golf, notre swing produit de l’énergie que les manches de golf transfèrent à la balle.

Applications

• Adapté aux besoins de performance spécifiques du sport, c'est-à-dire le golf

Choisir le bon fabricant d'arbres pour votre projet

Tout d'abord, vous devez connaître le matériau, les dimensions, la précision et les applications, puis le niveau d'avancement du fabricant en matière de machines, l'expertise et enfin, les coûts de production.

Fabricants d'arbres à Tuofa, Chine

Les fabricants d'arbres à Toufa s'assurent que les arbres sont produits avec une grande précision et des tolérances serrées.

Fournisseurs locaux ou mondiaux

Des facteurs tels que le coût, le délai de livraison et l’expertise des fabricants nous aident à choisir entre les fournisseurs locaux et mondiaux.

Fabricants d'arbres spécialisés

Ces fabricants produisent des produits de niche tels que des arbres en fonte graphite ou des couronnes dentées d'essieu moteur.

Capacités d'usinage d'arbres de Tuofa Chine

Toufa est une entreprise chinoise qui répond à tous les critères pour fabriquer des arbres de haute précision. Nous disposons des équipements les plus performants et de machines de pointe. Nous pouvons également fabriquer des arbres de transmission, des arbres de prise de force, etc. sur mesure. Nous livrons votre commande dans les plus brefs délais et à des tarifs attractifs.

4 conseils pour concevoir et fabriquer des arbres personnalisés

Si vous suivez ces conseils, vous pouvez améliorer la précision dans la fabrication d’arbres personnalisés.

Précision dimensionnelle

• Assurer la tolérance et les ajustements précis, en particulier dans l'usinage d'arbres longs

Choix des matériaux

• Sélectionnez les matériaux en fonction de leurs applications, par exemple un arbre de transmission en aluminium pour les applications légères.

Alignement de l'arbre

• Assurez-vous d'un alignement correct pendant la fabrication pour éviter toute défaillance mécanique.

Analyse des contraintes et considérations relatives à la charge

• Effectuez des tests appropriés, en particulier pour les pièces de l'arbre de transmission, afin de garantir la longévité et les performances

Conclusion

Cet article conclut que l'usinage précis des arbres est essentiel, car il influence les performances de la machine. Pour fabriquer un arbre, le matériau est sélectionné en fonction de son application. Différents types d'arbres sont disponibles sur le marché, avec des tailles, des conceptions, des matériaux et des applications variés. Pour trouver le meilleur fabricant, analysez ses qualités, sa réputation et ses coûts de production.

FAQ

Qu'est-ce qu'un arbre dans une machine ?

Il transfère la puissance ou le mouvement aux composants connectés dans la machine.

Quels sont les matériaux les plus couramment utilisés pour la fabrication d’arbres ?

Les matériaux les plus couramment utilisés pour l’usinage des arbres comprennent l’acier, le titane et les alliages à base de Ni.

Comment choisir la meilleure technique d’usinage pour mon arbre ?

Le niveau de précision de vos arbres est primordial pour choisir la meilleure technique d'usinage. Pour des résultats optimaux, utilisez des machines CNC.

Quel est le coût d'un arbre de transmission personnalisé ou d'un remplacement d'arbre de transmission ?

Le matériau et le niveau de complexité du processus de conception et de fabrication déterminent les coûts des arbres de transmission personnalisés.