L’usinage mécanique, de quoi parle-t-on ?
Qu’est-ce que l’usinage ?
On peut définir l’usinage mécanique comme un procédé de fabrication de pièces par enlèvement. Il s’agit de façonner une pièce et de lui donner la forme et la dimension souhaitées en retirant de la matière.
En mécanique industrielle, l’usinage d’une pièce se fait à partir d’une quantité de matière brute provenant d’un bloc de matière, de la tôle ou des barres. Puis, le processus d’usinage mécanique consiste à enlever la matière à l’aide d’un outil coupant et des procédés de découpe précis.
Différents matériaux peuvent être travaillés pour concevoir des pièces variées : l’aluminium, l’inox, le cuivre, l’acier ou encore le plastique. Certaines techniques de découpe seront préférées en fonction du matériau utilisé. Par exemple, l’usinage d'aluminium nécessite un type d’usinage différent de celui du plastique.
L’expression usinage mécanique regroupe plusieurs autres types d’usinage comme l’usinage de précision, l’usinage de série ou encore l’usinage plastique.
Pourquoi faire de l’usinage ?
L’usinage mécanique a un objectif : celui de créer des pièces mécaniques qui répondent à un cahier des charges.
Pour cela, il est nécessaire de suivre un plan précis avec une cotation qui intègre les données suivantes : dimensions et forme de la pièce ainsi que l’état de surface de la pièce usinée.
Les techniciens en charge de l’usinage mécanique des pièces doivent ensuite choisir le type d’usinage à réaliser, le porte-outil qui servira de support, mais également la machine ou l'outil nécessaire pour mener à bien le processus d’usinage.
L’action d’usiner donne lieu à l’élaboration de formes variées avec des surfaces planes ou de révolution.
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Quelles pièces fabriquer avec l’usinage mécanique ?
Les différentes nuances de pièces mécaniques
Les pièces mécaniques usinées peuvent être de différentes nature.
Lorsque l’on se lance dans un projet d’usinage mécanique, il est important de sélectionner le matériau adéquat pour le besoin identifié.
On prendra notamment en compte les propriétés du matériau.
Voici quelques pistes pour le choix du matériau d’usinage :
- Aluminium : les alliages d’aluminium se distinguent par leur résistance car l’aluminium est capable de résister à l’oxydation ou à la corrosion. De plus, c’est un matériau léger pour créer des pièces tout aussi légères;
- Acier : c’est l’un des matériaux les plus utilisés en usinage car il est très résistant et flexible. C’est le matériau de prédilection des secteurs de l’automobile ou de la fabrication de machines mécaniques;
- Inox : une pièce fabriquée avec de l’inox offrira une résistance élevée à la corrosion. L’inox est très polyvalent et peut facilement être soudé, usiné ou poli;
- Bronze ou laiton : ces deux matériaux sont très ductiles et ainsi parfaitement adaptés pour l’usinage mécanique. Leur aspect doré et bronze esthétique peut être utilisé pour former des pièces qui seront visibles. Le laiton est aussi très résistant à la corrosion et à l’usure;
- Inconel : c’est un alliage composé de plusieurs matériaux (nickel, chrome, fer, etc). Ses caractéristiques permettent de concevoir des éléments qui résistent à la corrosion et avec une grande résistance mécanique. Les pièces d’inconel sont souvent utilisées dans les moteurs à réaction, ou encore les turbines.
Quel usage pour les pièces usinées par la mécanique ?
Le procédé d’usinage mécanique rend possible la fabrication des pièces très diverses : des pièces de machines, des machines ou encore des outils.
On pourra citer par exemple :
Depuis le développement de l’usinage à commande numérique, nous sommes entourés d’objets et de produits fabriqués à partir de cette technique.
De nombreux secteurs d’activités utilisent quotidiennement les pièces fabriquées : le domaine médical, l’automobile, l’aéronautique ou encore la bijouterie. Ces secteurs nécessitent la conception de pièces très précises et aux finitions parfaites. L’usinage mécanique permet ce degré de technicité.
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Comment les pièces mécaniques sont-elles fabriquées ?
Les pièces mécaniques issues du procédé d’usinage sont fabriquées à partir de machines outil. Ces dernières fonctionnent à l’aide d’un ou plusieurs axes de rotation et de serrage.
En fonction du matériau à usiner, les vitesses de coupe seront adaptées pour obtenir une réduction de matière la plus parfaite possible. Tout en prenant bien sûr en compte les techniques de résistance de la matière et les exigences demandées sur le cahier des charges (par exemple : une forme spécifique ou un diamètre particulier).
Pour la fabrication de pièces en série, l’utilisation de machines outils assistées par ordinateur s’impose. On parle aussi de machines à commande numérique (CNC). Elles fonctionnent de façon automatique, à partir des données instruites par les techniciens usineurs.
Les machines CNC peuvent être de type vertical ou horizontal et permettent de créer des pièces très variées, avec tous les types de matériaux. Les tailles sont aussi complètement personnalisables, afin de coller aux besoins de personnalisation des clients.
Voici quelques exemples de machines CNC utilisées dans l’usinage mécanique :
- Les fraiseuses;
- Les tours CNC;
- Les découpeurs plasma;
- Les aléseuses;
- Les centres d’usinages;
- Les découpeuses…
Usinage mécanique : quels sont les autres types d’usinage possible ?
Usinage de précision
L’usinage de précision est l’expression donnée pour fabriquer des pièces mécaniques à partir de machines-outils à commande numérique et motorisées.
Ce type d’usinage est nécessaire pour la plupart des pièces industrielles utilisées dans différents secteurs. En effet, l’usinage de précision permet de créer des produits, des articles et des objets variés avec une grande précision.
Pour ce faire, les différentes étapes d’usinage sont prévues longtemps à l’avance via un plan de fabrication. Plusieurs techniques d’usinage peuvent être mobilisées pour répondre au besoin de précision : perçage, fraisage, tournage, etc.
Grâce à l’usinage mécanique de précision, on fabrique des pièces de la plus grande précision qu’il soit, peu importe les dimensions souhaitées. Le tout en grande quantité, et rapidement pour répondre aux donneurs d’ordres les plus exigeants.
Usinage de série
L’usinage de série consiste à fabriquer des pièces identiques à partir d’un bloc de matière comme l’inox ou l’aluminium.
On parle d’usinage en série lorsqu’il s’agit de développer plusieurs fois la même pièce pour un usage précis.
Il n’est par exemple pas rare d’avoir recours à l’usinage en série dans les secteurs de l’électronique ou de la connectique. Les pièces créées sont très précises, exigeantes, et fabriquées en petite, moyenne, ou grande série.
Le décolletage
Le décolletage correspond à une technique d’usinage où il est question de retirer de la matière brute, sous la forme de copeaux, grâce au tournage. Le but est toujours le même : créer une pièce unique à partir d’un cahier des charges précis.
L’usinage de décolletage utilise des machines automatiques, semi-automatiques ou à commande numérique. Pour ce faire, l’utilisation de barres ou de fils métalliques en torche est le plus courant.
L’usinage de décolletage s’intéresse également à créer des pièces très précises à destination de secteurs de pointe, tout en perdant le moins de matière possible.
Usinage plastique
L’usinage plastique est une autre technique de transformation de matière. Ici, il s’agit évidemment d’une technique qui s’emploie à transformer exclusivement le plastique.
Les pièces sont fabriquées en usinant un bloc ou tube de plastique à l’aide de machines-outils ou dans des centres d’usinage spécifiques.
L’intérêt de l’usinage plastique est la fabrication de pièces techniques très complexes qu’il ne serait pas possible de fabriquer à partir d’un moulage par injection plastique.
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Usinage mécanique : FAQ
Quelles sont les opérations courantes d’usinage ?
Pour mener à bien un projet d’usinage de pièces par enlèvement, plusieurs opérations sont possibles. En usinage traditionnel, on les classe en quatre types : le tournage, le fraisage, le perçage-alésage-taraudage et enfin la rectification.
Quel inox choisir pour l'usinage ?
L’inox est un matériau couramment utilisé dans des milieux industriels tels que l’agroalimentaire ou encore la construction. Sa qualité principale est sa résistance à la corrosion. Selon la norme NF EN 10020, pour être qualifié d’inox, un acier doit contenir au moins 10,5% de chrome. Pour l’usinage, l’inox AISI 304L ou encore AISI 316L sont tout à fait recommandés.
Quel est le matériau le plus facile à usiner ?
La fabrication de pièces mécaniques dans le domaine industriel se fait en fonction des contraintes des cahiers des charges. Le choix du matériau à utiliser peut se faire au regard d’un grand nombre de paramètres : aspect esthétique, coût, densité, poids, propriétés mécaniques… Aujourd’hui, les aciers et notamment l’acier inoxydable est l’un des matériaux les plus faciles à usiner. Il est très polyvalent et a de nombreuses propriétés.
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