Un tour, qui est une machine utilisée pour fabriquer des pièces pour d’autres machines, est considéré comme la plus ancienne machine-outil. Cette capacité à reproduire de manière fiable des pièces de machines était l’une des technologies habilitantes de la révolution industrielle. L’une des clés de cette reproductibilité est le contrôle de la vitesse du tour. Essentiellement, tous les tours doivent avoir un moyen de faire varier la vitesse de la broche. Un tour à vitesse variable fait référence aux tours qui disposent d’un moyen moderne et précis pour contrôler la vitesse de la broche.
Une broche est l’appareil qui maintient la pièce à travailler. C’est l’axe autour duquel tourne la pièce. La vitesse de la broche est critique car elle affecte le couple ou la puissance appliqué à l’action de coupe. La basse vitesse applique généralement plus de couple. Le nombre de tours par minute (tr/min) est une mesure de la vitesse de la broche.
La vitesse de coupe est liée au régime de la broche mais est également un facteur du diamètre de la pièce à usiner. Une pièce de plus grand diamètre aura une vitesse de coupe plus élevée, car une trajectoire de coupe plus longue a été parcourue en un tour de la pièce. La dureté du matériau est également à prendre en compte. Les matériaux plus durs nécessitent plus de force de coupe et donc des vitesses plus faibles. En raison de la nécessité de vitesses très différentes, un tour à vitesse variable sera spécifié pour un type de matériau spécifique, tel que le bois ou le métal.
Les tours actionnés à pied, comme un tour de potier, contrôlent la vitesse par la fréquence et la force exercée sur la pompe à pied. Les petits tours de loisir peuvent utiliser un simple moteur à trois étapes et peuvent limiter les réglages de vitesse à quelques niveaux finis. Un ancien tour industriel à vitesse variable utilisait une série de courroies et de poulies, y compris des poulies coniques, pour faire varier la vitesse de la broche.
Les vitesses variables dans les moteurs à entraînement direct sont obtenues par l’utilisation d’engrenages ou de poulies. Ce type de tour à vitesse variable aura généralement des vitesses de broche multiples les unes des autres, telles que huit, 12, 16 et 24 fois le régime de base. En changeant les poulies, plus d’options de vitesse sont disponibles. Les engrenages et la poulie peuvent être réglés à la main, ou plus souvent, par des cadrans et des leviers similaires au mécanisme d’un changeur de vitesse de vélo à 10 ou 21 vitesses.
Une variété infinie de vitesses est disponible grâce à l’utilisation de moteurs à courant alternatif (AC) avec des transmissions à vitesse infiniment variable ou des commandes électroniques plus récentes. La commande électronique de vitesse variable est souvent associée à un moteur à vitesse variable pour augmenter la plage de fonctionnement. Un tour à vitesse variable incorporant les commandes électroniques sera souvent intégré avec la capacité de maintenir une vitesse de coupe constante lorsque le diamètre de la pièce change, soit au fur et à mesure qu’elle est sculptée ou sur sa longueur.