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Tout savoir sur l’usinage de précision
Le terme usinage désigne certaines techniques de fabrication de pièces mécaniques. Le procédé nécessite l’utilisation d’une machine-outil chargée d’enlever progressivement de la matière sur un objet de forme quelconque afin de créer une pièce. Autrement dit, l’usinage est une technique de fabrication par retrait de matière incluant différents procédés comme la découpe, le perçage, le fraisage, le tournage, l’alésage, le meulage, etc. L’autre spécificité de l’usinage est qu’il peut être employé sur tous types de matériaux. Sachez que les premières machines-outils destinées à l’usage ont été créées environ 3 500 ans avant Jésus-Christ. Il s’agissait des tours de potier permettant de fabriquer des cruches et des pots à usage quotidien. De nos jours, les machines-outils sont plus perfectionnées et ne cessent d’évoluer avec l’avancée de la technologie. Pour apprendre davantage sur l’usinage de précision et l’usinage à haute vitesse, suivez la suite de l’article.
Qu’est-ce que l’usinage de précision ?
L’usinage de précision consiste à fabriquer des pièces à l’aide de machines-outils sophistiquées à commande numérique ou CNC. De par cette définition sommaire, l’utilisation de machines rudimentaires est donc exclue. C’est pourquoi on parle davantage de façonnage, car l’enlèvement de chaque copeau sur une matière brute est calculé en amont par un puissant ordinateur. Une multitude de technologies sont intégrées dans toutes machines d’usinage de précision afin de créer une pièce, de façon précise en un rien de temps. Ainsi, à la différence de l’usinage conventionnel, le façonnage de nos jours intègre la précision et la vitesse.
Les différentes techniques d’usinage de précision
Outre l’usinage mécanique qui consiste à fabriquer les pièces avec des procédés basiques cités ci-dessus (découpe, perçage, fraisage…), l’usinage de précision fait appel à des techniques plus avancées. Pour usiner une pièce avec une grande précision, il est ainsi possible d’utiliser la chaleur. Pour obtenir une finition de haute qualité, par exemple, de nombreux ateliers d’usinage ont recours à la découpe au laser. Cette technique consiste à fondre le matériau avec un faisceau de lumière afin d’obtenir la forme voulue. Un autre procédé utilisant la chaleur est aussi utilisé pour façonner des matériaux durs comme l’acier. Il s’agit de la découpe par oxycarburant ou la découpe au gaz qui consiste à fondre et à couper les matériaux à l’aide d’un mélange de gaz combustibles (acétylène, hydrogène, propane…) et d’oxygène. Parmi les techniques d’usinage les plus récentes, on a la découpe au plasma. Ce procédé est surtout utilisé pour découper des métaux électriquement conducteurs avec une largeur de coupe très fine et précise.
L’usinage 3 axes et 5 axes
La production des pièces de précision a des besoins évolutifs. De nos jours, l’usinage 3 axes est en train de céder sa place à l’usinage 5 axes. Qu’est-ce qui différencie ces deux procédés ? Pour répondre à cette question, sachez que l’usinage 3 axes figure encore aujourd’hui parmi les procédés de fabrication de pièces mécaniques très utilisés, surtout dans les domaines de l’art, de l’architecture et du design. Les machines-outils pour l’usinage 3 axes sont moins coûteuses et leur utilisation est relativement simple. Une fraiseuse 3 axes, par exemple, façonne une pièce par enlèvement de copeaux suivant les axes linéaires X, Y et Z d’une surface plane. Le grand inconvénient est que ce genre de machine connaît de grosses limites lorsqu’il s’agit de travailler une pièce profonde. Afin de contourner ce problème, l’utilisation d’une machine-outil 5 axes est préconisée. Il s’agit d’un outil autrement conçu afin de permettre un traitement sur les cinq côtés lors du façonnage d’une pièce. Ainsi, en plus des axes linéaires, on rajoute deux axes, A et B, permettant à l’outil de tourner autour de l’objet à créer.
L’usinage de précision est une affaire de professionnels. Si vous projetez de créer des pièces mécaniques en petite ou en grande série, n’hésitez pas à faire appel à la compagnie Outillage K & K Ltée située à Saint-Jean-Sur-Richelieu. Son équipe est à votre service pour la conception et la réalisation de vos projets. L’usinage de précision 3 axes et 5 axes, ainsi que l’usinage à haute vitesse font partie de ses spécialités.
Les étapes de l’usinage des pièces mécaniques
L’usinage des pièces mécaniques est un long processus complexe qui demande une grande précision et un savoir-faire technique poussé. Cette branche de la mécanique industrielle fait l’objet de nombreuses sollicitations dans différents secteurs tels que l’aviation, l’électronique, l’automobile, l’ameublement, l’énergie nucléaire, l’habillement, l’industrie cosmétique, la papeterie, la métallurgie, la sidérurgie, le transport et la mécanique générale. Mais quelles sont les étapes de l’usinage des pièces mécaniques ? Pour avoir une réponse à cette question, lisez cet article jusqu’à la fin.
Les dessins techniques
Les dessins techniques ou dessins industriels, passent avant la modélisation des pièces. D’ailleurs, les ingénieurs déterminent la technique d’usinage appropriée en se basant sur ces plans. Ce sont, en quelque sorte, des esquisses sur lesquelles figurent les caractéristiques de la pièce (dimensions et formes). Elles servent à mettre en place les idées servant à valider les concepts. Pour résumé, cette première étape conditionne donc la qualité et le rendu final de la pièce.
La modélisation par ordinateur
La modélisation informatique vient après la validation des schémas techniques. C’est une phase durant laquelle, la pièce est modélisée au moyen de logiciels 3D professionnels comme :
- CATIA
- OpenSCAD
- Rhino3D
- Alias
- Cobalt
- 3D Design
Les applications 3D permettent de visualiser toutes les faces de la pièce à usiner et de faire des rectifications avant de procéder à l’usinage.
Le choix des machines et des outils
Les ingénieurs et les techniciens choisissent les équipements et les outils à utiliser en fonction de la matière à usiner et du résultat escompté. Une multitude de machines peuvent ainsi être utilisées :
- Tours conventionnels
- Fraiseuses
- Poinçonneuses
- Rectifieuses
- Presses hydrauliques
Ces équipements servent à exécuter les procédés d’usinage classiques comme :
- Le tournage
- Le fraisage
- La perforation
- La rectification
- L’électro-érosion
- Le découpage
- L’estampage
- L’emboutissage
- Le pliage
- L’extrusion
- Le forgeage
Les axes
Les axes sont également un critère déterminant dans la conception et la fabrication des pièces industrielles. Auparavant, les experts en mécanique industrielle et en soudage fabriquaient et réparaient les pièces sur 3 axes. Cette méthode rendait le processus d’usinage plus difficile. Cette technique a principalement été employée dans les secteurs de l’architecture et l’art. Entrant dans la conception de pièces peu profondes, elle présente cependant ses limites notamment lorsqu’il s’agit de fabriquer une pièce présentant des cavités étroites.
Grâce à l’avancée de la technologie, l’usinage 3 axes a, peu à peu, cédé la place à l’usinage 5 axes. Cette dernière permet une certaine liberté dans la phase de conception d’une pièce. Elle convient parfaitement à la conception des pièces profondes constituées de matériaux durs. Par rapport à l’usinage 3 axes, ce procédé révolutionnaire garantit un niveau de précision extrêmement élevé. Outre ces qualités, il permet aussi de raccourcir le délai d’usinage et de rentabiliser le coût de la production.
L’usinage
En dernier lieu se trouve l’usinage à proprement parler. Cette étape est généralement effectuée manuellement à l’aide de machines spécifiques. Cependant, l’invention des machines-outils à commande numérique permettent une automatisation partielle ou totale du processus. Pour une finition nette et sans bavure, les ingénieurs ou les techniciens chargés de la conception des pièces effectuent différentes tâches et opérations :
- Lecture des plans et des documents techniques
- Paramétrage et mise en service des machines et des outils
- Organisation des différentes phases de fabrication
- Ébavurages
- Vérification des éventuelles imperfections
À présent, vous savez comment se déroule l’usinage des pièces mécaniques. Si vous avez un projet de prototypage, de conception (petite, moyenne ou grande série) ou de réparation, vous pouvez vous renseigner auprès d’une entreprise spécialisée dans l’usinage de précision comme la compagnie Forces Electromécanique, située à Sainte-Thérèse, à Montréal.