Tournage dur — aciers trempés HRC 45–65, plaquettes CBN et paramètres
Le tournage dur remplace avantageusement la rectification pour les aciers trempés entre HRC 45 et 65 : temps de cycle 5× à 10× plus court, formes complexes en un serrage, Ra 0,4–0,8 µm et IT5–IT6 atteignables. Ce guide détaille les plaquettes CBN et céramique, les paramètres par tranche de dureté, les 4 conditions indispensables au succès et les 3 pièges classiques.
Tournage dur vs rectification — quand choisir quoi ?
| Critère | Tournage dur | Rectification | Avantage |
|---|---|---|---|
| Productivité | Temps de cycle 5× à 10× plus court — pas de dressage, pas de montage sur rectifieuse séparée | Cycle lent — enlèvement faible. Dressage régulier de la meule requis. | Tournage dur |
| Flexibilité des formes | Profils complexes (épaulements, chanfreins, congés, gorges) en un seul serrage | Formes simples (cylindre, cône). Profils complexes nécessitent plusieurs meules. | Tournage dur |
| Qualité Ra | Ra 0,2–0,8 µm atteignable. Ra < 0,2 µm difficile sans wiper. | Ra 0,05–0,4 µm — meilleur état de surface en finition très fine. | Rectification |
| Tolérance dimensionnelle | IT5–IT6 régulièrement atteignable avec plaquette CBN sur machine rigide | IT4–IT5 — avantage sur tolérances très serrées < 5 µm | Rectification |
| Investissement | Tour CN existant + plaquette CBN (~30–80 € la plaquette) | Rectifieuse cylindrique (150 k€ à 500 k€) + meules + dresseuses | Tournage dur |
CBN et céramique — 4 familles d'outils
CBN pleine masse (solid CBN)
Dureté cible : HRC 55–68 (aciers très durs, roulements, matrices)
Géométrie : Arête négative, angle de dépouille 5–7°, biseautage 0,1×20° obligatoire
Vc : 100–200 m/min
CBN indexé sur substrat carbure
Dureté cible : HRC 45–62 — aciers traités courants, 42CrMo4, 100Cr6
Géométrie : Même règles que CBN pleine masse. Moins coûteux.
Vc : 80–180 m/min
Céramique alumine-TiC (mixed ceramic)
Dureté cible : HRC 45–58 — fonte traitée, acier cimenté, bonne alternative en HRC modéré
Géométrie : Dépouille 6–8°, arête négative. Plus fragile que CBN — moins de chocs.
Vc : 150–300 m/min (céramique tolère Vc plus élevée que CBN sur fonte)
Céramique renforcée SiC (whisker)
Dureté cible : HRC 45–55 — superalliages base nickel + acier traité
Géométrie : Résistance choc supérieure aux céramiques classiques.
Vc : 120–250 m/min
Paramètres de coupe par dureté
| Dureté | Vc (m/min) | f (mm/tr) | ap (mm) | Outil conseillé |
|---|---|---|---|---|
| 45–50 HRC | 120–180 | 0,05–0,15 | 0,1–0,5 | Céramique ou CBN indexé |
| 50–55 HRC | 100–150 | 0,05–0,12 | 0,1–0,3 | CBN indexé |
| 55–60 HRC | 80–130 | 0,05–0,10 | 0,05–0,2 | CBN indexé ou pleine masse |
| 60–65 HRC | 60–100 | 0,04–0,08 | 0,03–0,1 | CBN pleine masse |
Usinage à sec obligatoire. Ap faible en finition (< 0,2 mm). Toujours biseauter l'arête CBN (T-land 0,1 × 20°).
4 conditions indispensables au succès
1. Rigidité machine et bridage maximale
Le tournage dur génère des forces spécifiques 3× supérieures au tournage acier doux. Tout jeu → vibration → casse de plaquette. Vérifier les jeux broche, contre-pointe fermée si longueur > 4D.
2. Biseautage d'arête systématique
Une arête vive en CBN casse immédiatement sur acier dur. Biseautage 0,1 mm × 20° (T-land) renfonce l'arête et multiplie la durée de vie par 5 à 10. Toujours spécifier le biseautage à l'achat.
3. Usinage À SEC obligatoire
Choc thermique arrosage → micro-fissures plaquette CBN. Usinage à sec = chaleur régulière = plaquette intacte. Exception : air comprimé pour évacuer les copeaux seul (sans refroidissement).
4. Tolérance de forme de la pièce trempée
La trempe déforme les pièces. Si déformation > 2× tolérance finale, pré-usiner avant trempe (ébauche) puis tournage dur en finition uniquement. Éviter les grandes passes sur pièces très déformées.
3 pièges classiques à éviter
Arrosage sur plaquette CBN
Conséquence : Choc thermique → micro-fissures → casse prématurée dans les premières secondes
✓ Toujours usiner à sec avec CBN. Si machine impose arrosage : couper la pompe ou rediriger les buses.
Interruption de coupe sur pièce très dure (> 60 HRC)
Conséquence : Chaque engagement/dégagement génère un impact. Plaquette casse dès la 2e ou 3e interruption.
✓ Éviter les rainures, les filets et les trous sur acier > 60 HRC. Si inévitable, réduire Vc de 40% en entrée de coupe.
Dureté non uniforme (trempe partielle ou décarburation)
Conséquence : Transition HRC 35 → HRC 58 sur la même pièce → choc de coupe lors du passage. Casse plaquette.
✓ Contrôler la dureté par durométrie sur plusieurs zones avant l'usinage. Adapter Vc à la zone la plus dure.
Choisir une plaquette de tournage
Guide nuances ISO P/M/K et géométries
Rugosimétrie et état de surface
Atteindre Ra 0,4–0,8 µm en tournage dur
Fiche 100Cr6
Acier roulement trempé — cas typique de tournage dur
Questions fréquentes
Tournage CNC — plaquettes et cycles
Nuances ISO, cycles G71/G72/G76, paramètres Vc/fn par matière. Plaquettes indexables et calculateurs CNC.