Dans le cas d'usinages de petites pièces comportant des diamètres inférieurs à Ø 0,2 mm, avec des profondeurs de passes se situant vers 0,01 mm, des exigences extrêmes sont demandées pour les outils, les porte-outils ainsi que des arêtes de coupe spécifiquement adaptées.

De plus, les machines de décolletage utilisées dans le micro-usinage ont généralement peu de place pour les supports de fixation des burins, il est donc nécessaire d’utiliser des porte-outils spécialement adaptés. Des performances maximales sont obtenues avec l’utilisation de porte-outils comportant la lubrification intérieure et spécifiquement conçus pour répondre à ces exigences extrêmes. La proposition du carburier et fabricant d’outils Paul Horn Gmbh, avec sa filiale Horn SAS, illustre bien cette spécialisation.

A la pointe de la précision
Les exigences liées au micro-tournage et au tournage de haute précision sont élevées, outre le fait que les propriétés de formation de copeaux dépendent fortement des propriétés du matériau usiné. Les matériaux aptes au micro-tournage sont, de manière générale, tous les matériaux polycristallins amorphes à structure fine. Il s’agira le plus souvent de matériaux facilement usinables, tels que les alliages de cuivre, le laiton, le graphite ou l’aluminium. Certains aciers peuvent être usinés jusqu’à une dureté de 65 HRC. Le tournage de pièces atteignant couramment 0,2 mm de diamètre et 0,01 mm de profondeur d’usinage implique des contraintes importantes au niveau de l’outil utilisé, du système d’usinage et, avant tout, de la finition de coupe. Les arêtes de l’outil doivent être parfaitement affûtées, ne présenter aucune trace d’éclat et disposer d’une surface de qualité et de finesse exceptionnelles.

Concepts de fabrication adaptés
En tournage haute précision, l’une des tâches les plus contraignantes est la fabrication de micro-axes, dont la tolérance peut être de l’ordre du nanomètre. La valeur de tolérance absolue pour la fabrication diminue la plupart du temps de manière proportionnelle avec la taille de la pièce. Par exemple, si la tolérance d’usinage d’une pièce de diamètre D = 20 mm est de 0,04 mm et l’on obtient en appliquant ce rapport à une pièce de diamètre D = 0,02 mm une tolérance de 0,04 µm. Des machines aux concepts de fabrication spécifiques sont nécessaires pour atteindre ces degrés de tolérance d’usinage. Dans le micro-tournage et le tournage de haute précision, la force passive exerce une influence importante sur la qualité géométrique de la pièce. En macro-usinage, une pièce usinée de longueur ou de diamètre important peux être maintenue en position à l’aide d’une contre-poupée ou d’une pointe de centrage. Cette technique n’est pas envisageable en micro-tournage, en raison du faible diamètre des pièces usinées. Dans les productions en série, l’introduction de concepts de fabrication spécifiques permet de minimiser la flexion. Les tours longitudinaux automatiques sont un exemple d’application spécifique. Une douille de guidage permet d’empêcher la flexion de la pièce usinée, celle-ci étant approchée autant que possible du point d’usinage. Lors du tournage longitudinal, le mouvement d’avance de la pièce est exécuté et l’outil est positionné à une distance constante de la douille de guidage. Les tours longitudinaux automatiques correspondent à deux types de procédé. Le premier est dit suisse, le second d’Offenbach. Le principe suisse repose sur une douille de guidage fixe. Si la douille de guidage est mise en mouvement par un chariot porte-outil afin de diriger la tige usinée, il s’agit du principe d’Offenbach.

Solutions spécifiques
Par ailleurs, les machines configurées pour le micro-usinage présentent en général des contraintes strictes quant à la place occupée par les porte-plaquettes, demandant le recours à des porte-outils spéciaux. Les porte-plaquettes pourvues d’une alimentation en fluide de refroidissement confèrent aux arêtes une performance optimale et une durée de vie élevée. Le fabricant d’outils allemand Paul Horn Gmbh a développé des solutions spécifiques pour répondre aux exigences strictes du micro-usinage. Le système S274, en version de précision µ-Finish comprend des plaquettes de coupe destinées au tournage, à la plongée, au tournage arrière et au tronçonnage. Les arêtes ne présentent aucune trace d’éclat même sous grossissement 200x. Le type AC25, solide, ultrafin et à revêtement de nano-composite, et le type à grain fin sans revêtement MG12 répondent aux exigences du micro-usinage. Des applications pratiques ont démontré que ces outils sont capables d’usiner jusqu’à 15 fois plus de pièces. Une hauteur de pointe constante de ± 0,0025 mm est garantie, les corrections et les préparations des outils ne sont plus nécessaires après le premier réglage.