L’usinage : Les produits clés et leurs applications

Comprendre l'usinage

Qu'est-ce que ça veut dire usinage ? Définition et histoire

L’usinage est un processus de fabrication de pièces qui consiste à enlever de la matière sous forme de copeaux pour atteindre la forme et les dimensions souhaitées.

Cette action est aujourd’hui largement facilitée grâce au développement de diverses machines-outils au sein d’industries de haute précision.

Pourtant, le phénomène d’usinage remonterait à plusieurs siècles. Et pour cause ! Les premières machines outils d’usinage trouvent leur fondement 3500 ans avant Jésus Christ. Ces machines n’étaient autres que des tours de potiers qui ont permis la fabrication des premiers pots et cruches utilisés pour la vie quotidienne.

Au fil des siècles, les techniques d’usinage ont profité de la force animale pour faire tourner les tours, puis du vent, du charbon, de la vapeur et enfin de l’électricité.

Ainsi, les premières machines et outils motorisés servaient dans les années 1760 pour fabriquer des canons. Presque un siècle plus tard, l’usinage a encore évolué avec le développement des premières machines à commande numérique.

De même, les matières à façonner témoignent des découvertes humaines et des siècles passés. On a peu à peu délaissé l’argile pour la pierre, puis le verre et désormais les alliages et le plastique.

Aujourd’hui, les machines-outils à commande numérique peuvent permettre de réaliser plusieurs actions grâce à l'aide de différents programmes. Ainsi, il n’est pas rare de pouvoir usiner en fraisage, en tournage, en perçage, en restant sur la même machine.

Description du processus d'usinage et des types d'usinage

Nous l’avons vu : le processus d’usinage regroupe plusieurs techniques de fabrication de pièces. Son objectif est de fabriquer des pièces métalliques (ou en bois ou plastiques), aux dimensions particulières.

Le plus souvent, l’usinage est réalisé sur-mesure et avec des machines de haute précision.

Plusieurs procédés d’usinage mécanique peuvent être réalisés :

• L'usinage fraisage
• L’alésage
• Le mortaisage
• Le perçage
• La rectification…

Dans la pratique, chaque projet débute avec l’étude des plans et des dessins techniques.

Les techniciens de l’atelier d’usinage doivent vérifier la conformité des tracés et s’assurer que les dimensions, formes, matériaux et degrés de précision soient conformes à la commande. Généralement, un prototype ou une modélisation informatique est réalisé pour une meilleure visualisation du résultat.

Ce temps de vérification est capital car l’usinage de précision dans l’industrie ne tolère aucune erreur.

Le travail se fait via des machines-outils manuelles ou à commandes numériques comme une aléseuse CNC par exemple. Ce type de machine est idéal pour de la production en série.

À la fin du travail d’usinage CNC, le technicien d'usinage peut terminer par une finition manuelle à l’aide d’outils de coupe précis. Le contrôle qualité permet de s’assurer que la pièce correspond à la demande initiale grâce à différents tests, notamment réalisés avec un micromètre.

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Les produits utilisés en entreprise usinage

L’acier

L’acier est probablement le produit le plus utilisé dans les industries qui pratiquent la technique d’usinage de précision.

L’acier se décline sous différentes formes, en fonction de sa composition et de sa teneur en fer et en carbone. On parle alors d’acier inoxydable, d’acier allié ou même d’acier doux.

Ce produit est privilégié dans les ateliers d’usinage car il est facile à travailler et très polyvalent. On peut en effet ajouter plusieurs métaux dans sa composition pour créer des alliages de métaux.

💡À lire aussi : Quelles différences fondamentales entre l'acier inoxydable et les autres matières ?

L’aluminium

L’aluminium est un autre matériau de prédilection pour le façonnage de pièces par enlèvement de matière.

Les avantages de l’aluminium sont sa résistance à la corrosion, sa conductivité thermique et électrique. C’est aussi un matériau très léger et peu coûteux.

L’aluminium peut également être travaillé avec des alliages différents.

Le laiton

Le laiton fait partie des matériaux faciles à usiner. Il se caractérise par une couleur jaune brillante et unique qui s’explique par la composition du matériau. Le laiton est fait de cuivre et de zinc.

C’est un matériau malléable, avec une bonne conductivité électrique et de la résistance à la corrosion.

Le titane

Le titane est le matériau qui dispose du meilleur rapport résistance/poids parmi tous les matériaux utilisés en usinage. Ainsi, on l’utilise par exemple pour tailler des engrenages.

Le titane a différentes qualités intéressantes pour l’industrie : il est inerte, biocompatible pour des applications variées. Cependant, l’usinage du titane est plus complexe que pour les autres matériaux. Il est aussi plus cher à l’achat.

Le plastique

L’usinage industriel implique aussi le travail de matériaux non métalliques comme le plastique. C’est une alternative possible et d’ailleurs très utilisée en usinage de précision.

En effet, le plastique est peu coûteux et assez polyvalent. Le plastique le plus utilisé en usinage est le nylon. On apprécie ses qualités d’inertie et sa polyvalence : il est possible de modifier sa structure facilement.

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Typologie des produits selon les activités d'usinage

Production de pièces d'automobile

Le processus d’usinage est essentiel pour créer plusieurs types d’objets : des pièces précises, certes, mais également des moules ou des matrices qui seront ensuite utilisés pour de la production en série.

À ce sujet, la fabrication de pièces automobiles exige souvent la conception de moules et matrices. Pour que la fabrication se déroule sans encombre, la précision des outils est capitale. Il s’agit d’un enjeu de sécurité majeur.

Ensuite, les pièces usinées dans le secteur de l’automobile peuvent équiper plusieurs types de composants sur les véhicules : les moteurs, les transmissions, les freins, les disques de freins, les culasses ou encore les bielles.

Fabrication d'outils

Le processus d’usinage peut servir pour fabriquer des outils spécifiques. Par exemple, des outils de coupe comme les fraises, les forêts, les tarauds ou les lames de scie. Ces outils serviront ensuite à créer d’autres pièces.

L’usinage permet également de fabriquer des pièces mécaniques variées comme des plaques, des écrous, des boulons, des brides, des forêts ou des pièces destinées à des secteurs spécifiques (pièces de précision pour le secteur médical ou l’industrie maritime par exemple).

Construction aérospatiale

Le secteur de l’aérospatiale est friand des techniques d’usinage CNC pour concevoir des composants de moteurs, des structures de fuselage ou encore des pièces qui équipent les systèmes de contrôle.

Il est important de concevoir des produits sûrs, fiables et résistants car l’industrie de l’aérospatiale ne tolère aucune erreur face aux enjeux qu’elle soulève.

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Machines et outils d'usinage
Les tours

Les tours sont les machines des centres d'usinage les plus célèbres. Les tours à métaux, spécifiquement, sont conçues pour réaliser toutes les opérations de tournage possibles.

Sur ces machines, les pièces qui sortent auront une forme cylindrique ou conique.

Le principe du fonctionnement du tour est de faire tourner la pièce immobile sur elle-même, tout en utilisant un outil de coupe pour prélever de la matière. Cet outil de coupe fonctionne le long de deux axes en mouvement pour créer des coupes avec une largeur et une profondeur bien précise. On parle de technique d’enlèvement de la matière.

Plusieurs techniques de façonnage existent : le tournage cylindrique, le tournage conique, ou encore le tournage fileté.

Les machines pour réaliser l'usinage fraisage

Les fraiseuses CNC sont des machines de fraisage très utilisées dans diverses industries. Elles se caractérisent par une très grande polyvalence. Une fois mise en marche, ces machines sont équipées de fraises rotatives qui s’assurent d’enlever la matière.

Le contrôle par ordinateur permet de programmer précisément chaque mouvement de la fraise, avant de lancer l’opération.

Les fraiseuses peuvent réaliser les opérations de fraisage, mais également de fraisage de contours, de perçage, de brames, de taraudage ou de rainurage.

Ce type de machine est adapté à la production de pièces complexes grâce à la mise en place des opérations programmées.

L'aléseuse

L’aléseuse est une machine outil polyvalente qui peut effectuer plusieurs prestations d’usinage sur une même machine. Ainsi, l’aléseuse peut réaliser les actions suivantes : l’alésage, le fraisage, le lamage, le perçage, le surfaçage ou bien le filetage.

Il existe une grande variété d'aléseuses pour couvrir tous les besoins industriels dans les centres d'usinage. Ainsi, pour l’usinage de grosses pièces, on peut utiliser des aléseuses fraiseuses à commande manuelle, des aléseuses pour petites pièces ou pièces moyennes. Il existe aussi des aléseuses à commande numérique.

L'aléseuse fonctionne à l’aide d’une tête d’outil rotative qui est insérée dans le trou de la pièce à usiner. Puis, l’outil se déplace pour enlever de la matière et agrandir le trou, en respectant le degré de tolérance indiqué.

L'aléseuse est la machine-outil de référence dans les secteurs de précisions comme l’automobile ou l’aérospatiale. Elle est très adaptée pour lisser des surfaces intérieures de pièces comme pour le cas des cylindres de moteurs.

Les machines de perçage

Les machines de perçage, les perceuses, sont utilisées pour percer des trous dans des pièces. Ces machines sont nécessaires pour créer les trous qui vont permettre d’assembler des composants entre eux à l’aide de vis ou de boulons.

Il existe un grand nombre de perceuses sur le marché : les perceuses sensitives, à colonnes, radiales, portatives à air comprimé ou électrique.

Les perceuses peuvent également être à commande numérique. Par exemple, les machines de perçage profond sont utiles pour les opérations d’enlèvement de copeaux dans l’industrie. Ce sont des machines précises et performantes.

Choisir les bonnes machines et outils : un défi en centre d'usinage

Pour mener à bien un projet d’usinage, le choix des bons outils et des bonnes machines est capital.

En effet, chaque activité d’usinage, que ce soit pour réaliser un tournage, du fraisage, ou encore de l’alésage, ou tout autre type d’opération, impose le respect d’exigences de conception.

Le choix de la machine pour réaliser une commande précise doit se faire en connaissance des spécificités de la machine, des tolérances, des dimensions ou des finitions demandées.

Un choix inapproprié peut représenter un coût supplémentaire pour financer la perte engendrée par des erreurs de fabrication et des retards de production.

De plus, il est nécessaire de bien connaître le comportement des machines-outils avec les différents matériaux utilisés en usinage.

In fine, le choix des bonnes machines et outils est capital pour optimiser la productivité sur la chaîne de production et réduire ainsi les coûts de production.

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Sélection des produits : comment procéder ?

Comment le technicien d'usinage choisit-il les bons produits ?

L'usinage CNC réalisé en centres d'usinage permet de travailler des matériaux variés : aussi bien métalliques que plastiques. Mais là encore, choisir le bon matériau est capital pour la bonne réussite d’un projet.

Pour choisir le bon produit pour une activité d’usinage, il est nécessaire de bien connaître les futures conditions d’utilisation de la pièce qui va être fabriquée.

Il faut prendre en compte l’environnement dans lequel la pièce finale sera intégrée. Voici quelques exemples :

• Un environnement corrosif nécessitera de se tourner vers des pièces résistances à la corrosion comme avec l’acier inoxydable ou avec de l’aluminium avec un traitement de surface
• Dans un environnement très chaud où la pièce sera très sollicitée, on pourra se tourner vers l’acier qui est capable de résister à de fortes températures

De même, il faut aussi considérer le secteur d’activité qui utilisera la pièce. Pour une utilisation d’une pièce dans le secteur de l’aérospatiale, c’est le poids qui sera un critère important car c’est un secteur où l’on va rechercher de la légèreté. Dans d’autres pans de l’industrie, on recherchera plus de densité. Comme c’est le cas dans les secteurs de la construction et du bâtiment.

Ensuite, on veillera à se questionner sur le critère de la conductivité électrique. Ce critère est important pour une utilisation dans le domaine de l’électricité. Ainsi, on se tournera vers le cuivre, l’argent ou l’aluminium et on évitera le plastique qui est isolant.

Il est aussi nécessaire de considérer la quantité de pièces à produire. Dans le cas d’une production en grande série, il faut s’assurer que le matériau soit usinable en grande série et disponible en quantité suffisante.

Enfin, le dernier critère à considérer est celui du budget et de la qualité du produit. Car les fabricants de métaux ont souvent différentes nuances de produits et de qualité à proposer. Le prix peut être un argument pour choisir le bon matériau.

La considération de l’ensemble de ces informations nous orientera vers un produit en particulier.

Importance de la qualité et de la précision des produits en atelier usinage cnc

La qualité d’un matériau est importante en usinage. Cette donnée ne doit pas être sous-estimée car elle peut affecter tout le processus de fabrication.

D’abord, le matériau peut ne pas être adapté à la machine-outil. Les performances peuvent aussi être inférieures avec un matériau d’une qualité moindre. Enfin, c’est toute la fiabilité et la sécurité d’une pièce qui peut être remise en cause si elle est fabriquée dans un matériau de mauvaise facture.

En utilisant un produit d’une qualité inférieure, on prend aussi le risque d’une tolérance mal respectée ou d’une pièce mal usinée qui aura des répercussions sur l’installation industrielle finale. Le manque de précision d’une pièce usinée peut créer des dysfonctionnements dans l’assemblage et entraîner par la suite un besoin permanent de maintenance. C’est-à-dire, une perte de temps pour les équipes et un manque à gagner pour l’entreprise finale.

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En fin de compte la qualité et la précision en usinage sont essentielles pour concevoir les produits les plus fiables et les plus résistants dans le temps pour les industries exigeantes qui font le choix d’utiliser l’acier inoxydable, Praud Inox conseille et fournit tout type de profil et et barre de matière pour vos usinages depuis plus de 50 ans, notre capacité de coupe jusqu’au diamètre 450 en pleine masse permet de répondre à vos projets même spécifiques. Contactez-nous pour échanger sur votre projet.

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