Lathe Broaching Tool: The Ultimate Guide to Uses, Espèces, et meilleures pratiques

Si vous faites des recherches outils de brochage de tour, tu veux probablement savoir ce qu'ils font, s'ils conviennent à votre projet d'usinage, et comment les utiliser efficacement. Mettre simplement, un outil de brochage de tour est un outil de coupe spécialisé conçu pour créer des formes internes ou externes précises (comme des clés, cannelures, ou des machines à sous) sur un tour, éliminant le besoin de machines à brocher séparées et permettant de gagner du temps. Contrairement aux outils de tour standard qui enlèvent de la matière par petites coupes., les outils de brochage effectuent plusieurs coupes en un seul passage, livrer rapidement, des résultats précis pour les tâches répétitives. Dans ce guide, Nous allons briser tout ce que vous devez savoir: comment ils fonctionnent, les différents types disponibles, Applications du monde réel, conseils d'utilisation étape par étape, et comment choisir l'outil adapté à vos besoins.

Qu'est-ce qu'un outil de brochage de tour? Comment ça marche

Avant de plonger dans les types et les utilisations, Commençons par les bases: ce qui distingue un outil de brochage de tour des autres outils d'usinage, et la science derrière sa précision.

Définition de base et objectif

Un outil de brochage de tour est un outil de coupe multi-dents qui se fixe à un tour (une machine qui fait tourner une pièce pour la façonner avec des outils de coupe). Sa tâche principale est de réduire caractéristiques internes (comme des rainures de clavette dans un alésage) ou fonctionnalités externes (comme des cannelures sur un arbre) en un seul ou quelques passages. Contrairement aux machines de brochage autonomes, qui sont volumineuses et coûteuses, les outils de brochage sur tour vous permettent d'ajouter des capacités de brochage à un tour standard., ce qui les rend idéaux pour les magasins ou les projets de petite et moyenne taille où l'espace et le budget sont limités.

Comment fonctionne le brochage au tour (Étape par étape)

Le processus de brochage sur tour est simple mais nécessite de la précision. Voici une description simplifiée de son fonctionnement:

1. Sécuriser la pièce: La pièce à travailler (Par exemple, un arbre ou un alésage métallique) est serré dans le mandrin ou la pince du tour, s'assurer qu'il est parfaitement aligné pour éviter les oscillations.
2. Monter l'outil de broche: L'outil de brochage du tour est fixé au poste d'outil ou à la tourelle du tour.. Pour le brochage interne (Par exemple, couper une rainure de clavette dans un trou), l'outil est inséré dans l'alésage de la pièce; pour brochage externe, il est positionné contre la surface extérieure de la pièce.
3. Définir les paramètres: La vitesse et l’avance du tour sont ajustées en fonction du matériau (Par exemple, Aluminium vs. acier) et type d'outil. Par exemple, couper l'acier avec un acier rapide (HSS) la broche utilise généralement une vitesse de broche de 50 à 150 tr/min et une vitesse d'avance de 0,05 à 0,1 mm/tour.
4. Initier le brochage: Le tour fait pivoter la pièce, and the broach tool is fed into the material. Each tooth on the broach is slightly larger than the previous one, so each tooth removes a small amount of material—cumulatively creating the desired shape.
5. Terminer la coupe: Once the broach reaches the end of the desired depth or length, it’s retracted, and the workpiece is inspected for accuracy (using calipers or gauges).

Fait clé: Lathe broaching tools can achieve tolerances as tight as ±0.01 mm (0.0004 pouces) lorsqu'il est utilisé correctement : essentiel pour les applications telles que les pièces automobiles ou aérospatiales où la précision n'est pas négociable.

Types d'outils de brochage de tour: Lequel correspond à votre projet?

Tous les outils de brochage de tour ne sont pas identiques. Le type que vous choisissez dépend de la fonctionnalité que vous souhaitez couper, le matériau de la pièce à usiner, et les capacités de votre tour. Vous trouverez ci-dessous les types les plus courants, organisés par leur cas d'utilisation.

1. Outils de brochage de tour interne

Ces outils découpent des formes à l'intérieur une pièce à usiner (Par exemple, trous, alésages). Ce sont les outils de brochage sur tour les plus utilisés.

Exemple du monde réel: Un petit atelier de réparation automobile de l'Ohio utilise des broches à rainure de clavette sur son tour pour réparer les arbres de transmission. Lorsqu'un client a apporté un arbre de transmission endommagé avec une rainure de clavette usée, l'atelier a utilisé une broche de clavette HSS de 5 mm x 3 mm pour couper une nouvelle rainure de clavette, économisant ainsi le client $200 par rapport au remplacement de l'arbre entier.

2. Outils de brochage de tour externe

Ces outils découpent des formes à l'extérieur d'une pièce à usiner (Par exemple, arbres, broches). Elles sont moins courantes que les broches internes mais essentielles pour des tâches spécifiques.

Exemple du monde réel: Un fabricant de pièces de vélo de l'Oregon utilise des broches à rainure externe sur ses tours pour fabriquer des arbres d'essieu.. Les broches découpent des rainures précises de 2 mm de large pour les anneaux d'arrêt, garantissant ainsi une fixation sécurisée des roues.. Avant d'utiliser les broches, le fabricant a utilisé un meulage manuel, qui a pris 10 minutes par arbre; maintenant, ils finissent 10 arbres par heure.

3. Outils de brochage de tour à base de matériaux

Les outils de brochage sont également classés selon le matériau dont ils sont fabriqués., ce qui affecte leur durabilité et leurs performances.

Professional Insight: A machinist with 15 years of experience at a 航空零件 shop in Texas says, “For most small shops, HSS broaches are the sweet spot—they’re affordable and work for 90% of materials. We only use carbide-tipped broaches for stainless steel parts; they last 5x longer than HSS, which saves us money on tool changes.”

Principales applications des outils de brochage de tour (Avec des études de cas)

Lathe broaching tools are used across industries for tasks that require speed and precision. Vous trouverez ci-dessous les applications les plus courantes, with real examples to show their impact.

1. Industrie automobile

The automotive industry relies on lathe broaching tools to make parts like shafts, engrenages, and bearings—where tight tolerances are critical for safety and performance.

• Keyway Cutting in Transmission Shafts: A mid-sized auto parts supplier in Michigan uses HSS keyway broaches on their lathes to make transmission input shafts. The broaches cut 6mm x 3.5mm keyways in 20mm-diameter steel shafts. Avant d'utiliser les broches, the supplier used a mill, qui a pris 8 minutes par arbre; maintenant, they complete each shaft in 2 minutes, increasing production by 400%.
• Spline Cutting in Drive Shafts: A truck manufacturer in Indiana uses carbide-tipped spline broaches to cut 10-spline profiles on drive shafts. The broaches ensure each spline is within ±0.005 mm tolerance—critical for preventing shaft failure under heavy loads. The manufacturer reports zero warranty claims for drive shafts made with broached splines, par rapport à 5% for shafts made with older methods.

2. Industrie aérospatiale

En aérospatial, lathe broaching tools are used to make precision parts for engines and airframes—where material strength (Par exemple, titane, Décevoir) et la précision ne sont pas négociables.

• Hole Sizing in Engine Valves: A jet engine parts maker in California uses cermet hole-enlarging broaches to size bores in titanium engine valves. The broaches cut from 8mm to 8.5mm bores with a surface finish of Ra 0.8 µm (micro meters)—meeting aerospace standards. The cermet tools last 10x longer than HSS tools, Réduire les coûts de remplacement de l'outil par 70%.
• Groove Cutting in Landing Gear Parts: An aircraft manufacturer in Washington uses external groove broaches to cut 1.5mm-wide grooves in stainless steel landing gear pins. The broaches ensure each groove is perfectly aligned, preventing pin slippage during landing. The manufacturer estimates broaching saves 15 hours per week on landing gear production.

3. Fabrication et fabrication

Small to medium-sized fabrication shops use lathe broaching tools to add value to custom parts, avoiding the need for expensive standalone broaching machines.

• Custom Keyways for Agricultural Equipment: A farm equipment repair shop in Iowa uses a portable lathe with keyway broaches to repair tractor axle shafts. When a farmer’s axle shaft had a broken keyway, the shop used a 7mm x 4mm HSS broach to cut a new one—saving the farmer $1,200 compared to buying a new shaft.
• Spline Cutting for Robotics Parts: A small robotics company in Massachusetts uses external spline broaches to make custom shafts for robot arms. The broaches cut 8-spline profiles on aluminum shafts, ensuring smooth movement of the robot joints. The company reports that broaching allows them to produce 50 shafts per week, à partir de 10 per week with manual methods.

Comment utiliser un outil de brochage de tour: Guide étape par étape (Avec des conseils de sécurité)

Using a lathe broaching tool correctly ensures accuracy, tool longevity, et la sécurité. Follow this step-by-step process, tailored to both beginners and experienced machinists.

Étape 1: Préparer la pièce et le tour

• Inspect the Workpiece: Vérifier les fissures, bosses, or uneven surfaces—these can cause the broach to bind or produce inaccurate cuts. Pour le brochage interne, ensure the bore is clean and has a diameter slightly smaller than the broach’s starting tooth (Par exemple, a 4mm keyway broach needs a 6mm bore).
• Sécuriser la pièce: Clamp the workpiece in the lathe’s chuck or collet. Use a dial indicator to align the workpiece—runout should be less than 0.01 MM. Misalignment will lead to uneven cuts.
• Set Up the Lathe: Set the spindle speed based on the material and tool type (use the chart below for guidance). For HSS broaches cutting mild steel, commencer par 100 RPM; for carbide-tipped broaches cutting stainless steel, commencer par 50 RPM.

Étape 2: Monter l'outil de broche

• Choose the Right Tool Holder: Use a rigid tool holder that matches the broach’s shank size (Par exemple, a 10mm shank broach needs a 10mm tool holder). Loose holders cause tool vibration, leading to poor surface finish.
• Align the Broach: Pour le brochage interne, insert the broach into the workpiece’s bore and align it with the lathe’s axis using a square. For external broaching, position the broach against the workpiece’s surface and secure it tightly.
• Lubricate the Tool: Apply a high-pressure cutting fluid (Par exemple, mineral oil-based fluid for steel, water-soluble fluid for aluminum) to the broach’s teeth. Lubrication reduces friction, cools the tool, and extends its life. A machinist in Pennsylvania notes, “We used to skip lubrication to save time, but we noticed HSS broaches only lasted 10 cuts—now, with fluid, they last 50 cuts.”

Étape 3: Effectuer la coupe de brochage

• Start Slowly: Engage the lathe’s spindle and feed the broach into the workpiece at a slow, steady rate. Avoid forcing the broach—let the tool’s teeth do the work. Pour le brochage interne, feed until the broach’s last tooth passes through the workpiece.
• Monitor the Cut: Watch for signs of trouble, like excessive sparking (indicates too much friction), unusual noise (indicates binding), or tool vibration (indicates misalignment). If you see any of these, stop the lathe immediately.
• Retract the Broach: Once the cut is complete, retract the broach slowly to avoid damaging the workpiece or tool. For internal broaches, retract in the opposite direction of the feed; for external broaches, lift the tool away from the workpiece before retracting.

Étape 4: Inspecter et terminer la pièce

• Check Accuracy: Use a caliper to measure the cut feature (Par exemple, keyway width, spline depth) and a gauge to check tolerance. Par exemple, a 5mm keyway should measure 5mm ±0.01 mm. If the cut is too small, make a second pass with the broach (but avoid overcutting—this can ruin the workpiece).
• Smooth the Surface: Utilisez un fichier ou un papier de verre (400-grain ou plus fin) to remove any burrs from the cut edge. For aerospace or automotive parts, use a honing tool to achieve the required surface finish (Par exemple, Rampe 0.8 µm).

Conseils de sécurité (Critique!)

1. Wear PPE: Always wear safety glasses, gants (to handle sharp tools), and hearing protection (lathes can be loud). Avoid loose clothing or jewelry—these can get caught in the lathe.
2. Secure the Workpiece and Tool: Never operate the lathe if the workpiece or broach is loose. A flying workpiece can cause serious injury.
3. Avoid Hand Contact: Never touch the broach or workpiece while the lathe is running. The broach’s teeth are sharp, and the workpiece can be hot (up to 200°C for steel cuts).
4. Use Cutting Fluid: Always use the right cutting fluid—dry cutting causes tool overheating and premature wear, and can lead to tool breakage.

Comment choisir le bon outil de brochage de tour: Facteurs clés à considérer

Choosing the wrong lathe broaching tool can lead to poor results, tool damage, or workpiece waste. Follow these factors to select the best tool for your project.

Facteur 1: Faites correspondre l'outil à la fonctionnalité souhaitée

The first step is to identify the feature you need to cut—this determines the tool type:

• Keyway: Choose a keyway broach in the standard size you need (Par exemple, 4mm x 2mm for a 4mm wide, 2mm deep keyway). Check the bore size— the broach’s starting tooth must fit inside the bore (Par exemple, a 4mm keyway broach requires a minimum bore of 5mm).
• Spline: Select a spline broach that matches the number of splines (Par exemple, 6-cannelure, 10-cannelure) and the spline’s major diameter (Par exemple, 20mm major diameter for a 20mm shaft).
• Groove: Pick an external groove broach with a width that matches your groove size (Par exemple, 1MM, 2MM) and a depth that fits your workpiece (Par exemple, 0.5mm depth for a shallow groove).

Facteur 2: Considérez le matériau de la pièce à usiner

The workpiece material dictates the tool’s material (HSS, carbide-tipped, cermet):

• Matériaux mous (Aluminium, Laiton, Acier doux): HSS broaches are ideal—they’re affordable and work well for low to medium cutting speeds.
• Hard Materials (Acier inoxydable, Acier trempé): Carbide-tipped broaches are better—they resist wear and handle high temperatures.
• Superalliages (Titane, Décevoir): Cermet broaches are necessary—they offer the highest heat resistance and wear resistance.

Conseil d'expert: A tool supplier with 20 years of experience in Illinois advises, “If you’re unsure about the material, test the broach on a scrap piece first. HSS broaches will dull quickly on hardened steel, while carbide-tipped tools might chip if used on soft aluminum at too high a speed—testing avoids wasting expensive workpieces.”

Facteur 3: Vérifiez la compatibilité avec votre tour

Not all lathe broaching tools work with every lathe. Consider these lathe-specific factors:

• Spindle Capacity: Ensure the lathe’s spindle can handle the workpiece size. Par exemple, a small benchtop lathe with a 100mm swing (maximum workpiece diameter) can’t accommodate a broach for 150mm-diameter shafts.
• Tool Post Type: Most lathes use a quick-change tool post or a turret. Choose a broach with a shank that fits your tool post (Par exemple, a 12mm shank for a quick-change post, a 20mm shank for a turret).
• Power and Torque: Broaching requires more torque than standard turning. A lathe with at least 0.5 kw (0.7 hp) power is recommended for HSS broaches cutting mild steel; carbide-tipped broaches need 1 kw (1.3 hp) or more for hard materials. A hobbyist in Colorado learned this the hard way—they tried using a 0.3 kW lathe with a carbide-tipped broach on stainless steel, and the lathe stalled mid-cut, damaging both the tool and the workpiece.

Facteur 4: Évaluer la qualité des outils et la réputation des fournisseurs

High-quality broaching tools last longer and produce better results. Look for these quality indicators:

• Sharpness and Finish: The broach’s teeth should be sharp (no nicks or dull edges) and have a smooth surface finish (Ra ≤ 0.4 µm). Dull teeth cause rough cuts and increase tool wear.
• Certification matérielle: Reputable suppliers provide certification that the tool material matches what’s advertised (Par exemple, HSS meets AISI M2 standards, carbide meets ISO 513 normes).
• Supplier Reviews: Check online reviews or ask for references. A supplier with a 4.5+ star rating on platforms like Thomasnet or Amazon is more likely to provide reliable tools. Par exemple, a fabrication shop in Florida switched to a supplier with 4.8 stars after their previous supplier sent HSS broaches that dulled after 10 cuts—now, their new broaches last 50+ coupures.

Entretien et affûtage des outils de brochage de tour

Proper maintenance extends the life of your lathe broaching tools, saving you money on replacements. Below’s how to care for and sharpen your tools.

Conseils d'entretien quotidien

• Clean After Use: Wipe the broach with a clean cloth to remove cutting fluid and metal chips. Chips stuck in the teeth can cause uneven cuts next time. For tough chips, use a small brush (Par exemple, a toothbrush) to gently scrub the teeth.
• Inspecter les dommages: Check the broach’s teeth for nicks, puces, or dullness before each use. A chipped tooth will leave a rough edge on the workpiece and can spread to other teeth if not addressed.
• Stocker correctement: Keep broaches in a dedicated case or rack, with each tool separated to avoid scratching. Avoid storing broaches in damp areas—moisture can cause rust (even on HSS tools). A machinist in New York keeps their broaches in a climate-controlled tool cabinet; they report their HSS broaches last 30% longer than when stored in a garage.

Directives d'affûtage

Broaches need sharpening when they start producing rough cuts, require more force to feed, or leave burrs on the workpiece. Here’s how to sharpen them safely:

• HSS Broaches: Can be sharpened with a bench grinder or a tool and cutter grinder. Use a 60-grit aluminum oxide wheel for rough sharpening and a 120-grit wheel for finishing. Hold the broach at a 10–15° angle to the wheel, sharpening each tooth evenly. Avoid overheating—dip the broach in water frequently to keep it cool (overheating weakens the steel).
• Carbide-Tipped Broaches: Require a diamond wheel (since carbide is harder than HSS). Most small shops outsource carbide sharpening to specialized services—sharpening carbide with a standard grinder can damage the tip. A tool sharpening service in Georgia charges \(20- )50 per carbide broach, which is cheaper than buying a new one (\(150- )500).
• Fréquence: HSS broaches need sharpening after 50–100 cuts (Selon le matériel); carbide-tipped broaches last 200–500 cuts before sharpening. A production shop in Ohio sharpens their HSS keyway broaches every 75 cuts—this ensures consistent cut quality and avoids tool breakage.

Le point de vue de Yigu Technology sur les outils de brochage de tour

À la technologie Yigu, we see lathe broaching tools as a game-changer for small to medium-sized machining operations—they bridge the gap between precision and affordability, eliminating the need for costly standalone broaching machines. We often recommend HSS broaches for general-purpose projects; they offer the best balance of cost and performance for shops working with mild steel, aluminium, ou laiton. For clients in automotive or aerospace, we suggest carbide-tipped broaches—their durability ensures tight tolerances and long tool life when cutting hard materials like stainless steel or titanium. We also emphasize proper maintenance: even the best broach will underperform if not cleaned and sharpened regularly. Au fil des ans, we’ve helped dozens of shops increase production efficiency by 30–50% through the right lathe broach selection—proving that with the correct tool, even small lathes can tackle high-precision tasks.

FAQ sur les outils de brochage de tour

1. Puis-je utiliser un outil de brochage de tour sur un tour de table?

Oui, but only if the benchtop lathe has enough power (au moins 0.5 kW/0.7 hp) and torque. Stick to small HSS broaches (Par exemple, 4mm x 2mm keyway broaches) for soft materials like aluminum or mild steel. Avoid carbide-tipped broaches on low-power benchtop lathes—they require more torque and can stall the spindle.

2. Combien de temps dure un outil de brochage de tour?

Lifespan depends on the tool material, matériau de pièce, et maintenance:

• HSS broaches: 50–100 cuts on mild steel; 100–200 cuts on aluminum.
• Carbide-tipped broaches: 200–500 cuts on stainless steel; 500–1,000 cuts on mild steel.
• Cermet broaches: 1,000–2,000 cuts on superalloys like Inconel.

Proper cleaning and sharpening can extend lifespan by 30–50%.

3. Quelle est la différence entre un outil de brochage sur tour et une machine à brocher autonome?

A lathe broaching tool attaches to a standard lathe, making it compact and affordable (ideal for small shops). It’s best for low to medium-volume production (Par exemple, 10–100 parts per batch). A standalone broaching machine is large, cher, and designed for high-volume production (1,000+ pièces par lot) but offers faster cycle times. For most small shops, a lathe broaching tool provides enough capability without the high cost.

4. Puis-je couper des cannelures externes avec un outil de brochage de tour?

Yes—use an external spline broach designed for lathes. These tools attach to the lathe’s tool post and cut splines on the outer surface of shafts. Ensure the lathe’s spindle can handle the shaft diameter and that the broach matches the spline count (Par exemple, 6-cannelure, 10-cannelure) and major diameter of your shaft.