L'usinage est essentiel à la fabrication. Il comprend de nombreuses techniques de découpe et de mise en forme des matériaux. Ces techniques permettent de fabriquer des pièces et des assemblages précis. Ces opérations se divisent en deux catégories : traditionnelles et non traditionnelles. Les méthodes traditionnelles comprennent le tournage, le perçage et le fraisage. Les méthodes non traditionnelles incluent l'électroérosion, la découpe laser et l'usinage chimique.
L'importance des opérations d'usinage dans la fabrication moderne est indéniable. Elles sont essentielles à de nombreux secteurs, de l'aéronautique aux biens de consommation. Elles sont également essentielles à la fabrication de produits précis et de qualité. Dans l'article suivant, Yonglihao Machinery vous présente en détail la classification et les différences des opérations d'usinage afin de vous aider à choisir la méthode d'usinage la plus adaptée.
Table des matières
Qu'est-ce que l'usinage ?
L'usinage est un procédé de fabrication par réduction de matière. Il utilise généralement des outils coupants, des disques, des meules, etc., pour éliminer l'excédent de matière d'une pièce. Il peut également être utilisé pour éliminer la matière superflue afin d'obtenir la forme souhaitée. Les objets usinés comprennent généralement des plaques, des barres, des pièces soudées ou des pièces moulées.
Parmi les produits usinés, on peut citer les pièces automobiles, les forets, les plaques, les écrous et boulons, les brides et autres pièces et outils utilisés dans divers secteurs. Examinons maintenant les différents procédés d'usinage.
Types d'usinage
Les procédés d'usinage traditionnels et non traditionnels constituent les deux types d'usinage. Outre ces deux principaux types, d'autres sous-types peuvent vous aider à obtenir le produit final souhaité. Examinons de plus près ces procédés.
Procédés d'usinage traditionnels
L'usinage conventionnel est une méthode de fabrication qui utilise un outil coupant pour entrer en contact direct avec la pièce afin d'en retirer l'excédent de matière. Ce procédé d'usinage se produit lorsque l'outil coupant est en contact étroit avec la pièce. Les procédés d'usinage conventionnels comprennent les types suivants :
Tournant
Lors du tournage, l'outil de coupe ne bouge pas, mais la pièce tourne. Ce procédé utilise l'outil de coupe pour éliminer l'excédent de matière de la pièce. De plus, l'outil de coupe se déplace sur les deux axes pour une coupe précise en largeur et en profondeur.
En revanche, le tournage est idéal pour l'usinage de l'intérieur ou de l'extérieur d'un matériau. Le tournage effectué à l'extérieur d'un objet est appelé tournage de face, et le tournage effectué à l'intérieur est appelé tournage d'alésage.
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Fraisage
Le fraisage est un procédé qui utilise un outil rotatif pour enlever de la matière de la pièce à usiner. Il existe deux principaux types de fraisage : le fraisage en bout et le fraisage en plaque.
Le surfaçage est un procédé d'usinage permettant de lisser ou de niveler la surface d'une pièce. Le fraisage de brames, quant à lui, est particulièrement adapté à la découpe de surfaces larges et planes.
De plus, ce type d'usinage implique un processus complexe. Par conséquent, différents outils spéciaux sont généralement nécessaires pour réaliser le travail. Cependant, des entreprises d'usinage comme Yonglihao Machinery peuvent proposer des machines 3 axes et Services de fraisage CNC 5 axes, fraisage de pièces avec des tolérances allant jusqu'à 0,02 millimètre.
Forage
Le perçage consiste à utiliser des forets (outils coupants multipoints) pour percer des trous cylindriques dans des matériaux solides. De plus, le foret utilisé pour ce procédé possède deux passages hélicoïdaux. Ces passages permettent d'éliminer les débris ou les copeaux du trou pendant que le foret poursuit son forage.
De plus, les trous percés par ce type de perceuse facilitent généralement l'assemblage des pièces. Le perçage est effectué avant le taraudage, l'alésage ou l'alésage, afin de réaliser des trous filetés ou de garantir leur dimension. Le perçage est donc l'un des procédés d'usinage les plus importants.
Affûtage
La rectification est l'un des procédés d'usinage les plus adaptés pour améliorer l'état de surface des pièces et optimiser les tolérances. De plus, ce procédé assure la régularité de la forme, de la finition et des dimensions de la pièce. Il s'agit de la première étape avant d'autres opérations de finition telles que la rectification et la superfinition.
Les deux principaux types de rectifieuses sont les rectifieuses planes et les rectifieuses cylindriques. Les rectifieuses planes rectifient de petites quantités de matière sur une surface plane. En revanche, les rectifieuses cylindriques enlèvent de la matière sur une forme cylindrique.
Sciage
Le sciage consiste à utiliser des outils coupants pour découper des matériaux longs (comme des profilés extrudés ou des barres) en longueurs plus courtes. Les ingénieurs utilisent divers outils de coupe pour le sciage, comme les scies à métaux électriques, les scies circulaires et les scies à disque.
De plus, la vitesse de coupe dépend du matériau à couper. Par exemple, les matériaux tendres, comme les alliages d'aluminium, nécessitent une vitesse de coupe de 1 000 pieds par minute ou plus. À l'inverse, certains métaux chauds nécessitent des vitesses de coupe plus lentes, de 30 pieds par minute.
Brochage
Le brochage consiste à usiner des trous carrés, des trous cannelés, des rainures de clavette et d'autres formes à l'aide d'un outil appelé broche. Une broche est un outil doté de nombreuses dents disposées en séquence, comme une lime. Il est important de noter que les dents d'une broche sont irrégulières, tandis que celles d'une lime sont toutes de même taille.
De plus, une broche effectue plusieurs coupes de profondeur croissante en tirant ou en poussant sur une surface ou à travers un avant-trou. La vitesse de coupe d'une broche dépend de la résistance du matériau. Par exemple, pour les métaux tendres, des vitesses de coupe allant jusqu'à 50 pieds par minute sont possibles, tandis que pour les métaux plus résistants, elles descendent à 5 pieds par minute.
Procédés d'usinage non traditionnels
Ce procédé d'usinage de précision enlève de la matière de la pièce sans la toucher. Autrement dit, les outils utilisés dans les procédés d'usinage non traditionnels n'ont pas besoin d'être en contact direct avec la matière de coupe. Voici quelques procédés d'usinage non traditionnels courants :
Usinage par décharge électrique (EDM)
Donc, Qu'est-ce que l'électroérosion à fil ? L'usinage par électroérosion (EDM) est également connu sous les noms d'usinage par étincelage, de gravure, de découpe au fil ou d'ablation au fil. Ce procédé élimine la matière par érosion. De plus, cette méthode d'usinage ne nécessite aucun outil en contact avec la pièce usinée. Elle est donc idéale pour le traitement des matériaux fragiles et facilement endommagés.
De plus, l'électroérosion est particulièrement adaptée à la découpe de matériaux spéciaux extrêmement durs et aux tolérances très strictes. Bien que l'enlèvement de matière soit lent, les pièces usinées par électroérosion nécessitent généralement peu, voire aucune, finition.
Traitement chimique
L'usinage chimique consiste à placer une pièce dans un bain contenant une solution de gravure. Cette solution est généralement un mélange d'acides forts qui réagissent avec le métal. Une fois immergé dans la solution, le métal se dissout uniformément. De plus, pour que le processus chimique se déroule correctement, des cuves, des bobines chaudes, des agitateurs et des pièces à usiner sont nécessaires.
De plus, ce procédé est idéal pour travailler les matériaux durs, cassants et autres matériaux difficiles. Il présente de faibles coûts d'outillage et produit des pièces lisses et sans bavures. De plus, l'usinage par ce procédé permet de gagner du temps grâce à un taux d'enlèvement de matière élevé.
Usinage électrochimique (ECM)
L'usinage électrochimique (ECM) est également appelé placage inversé. Contrairement au placage classique, ce procédé enlève de la matière de la pièce au lieu d'en ajouter. De plus, il est similaire à l'EDM car il fait passer un fort courant électrique entre une électrode et un liquide conducteur. La différence réside dans le fait qu'il ne produit pas d'étincelles et n'use pas les outils. De plus, il ne génère ni diffusion thermique ni contrainte mécanique. En revanche, l'ECM produit une surface lisse et polie et enlève rapidement de grandes quantités de matière.
En revanche, l'ECM présente un coût de mise en œuvre initial élevé. Cependant, ce procédé est particulièrement adapté à la production de masse. De plus, il s'agit d'un procédé d'usinage polyvalent. Idéal pour la découpe de métaux et alliages très durs, il convient également à l'usinage de formes spéciales, de petites pièces et de trous profonds.
Usinage par jet abrasif
Ce procédé d'usinage non traditionnel utilise de minuscules abrasifs se déplaçant à grande vitesse pour impacter la pièce. Lorsque ces particules grossières frappent fréquemment la pièce, propulsées par du gaz ou de l'air, elles détachent de petits morceaux de matériau. Le jet élimine ensuite les débris libres de la pièce, exposant une nouvelle surface sur laquelle les particules abrasives peuvent impacter.
L'un des principaux avantages de cette méthode d'usinage par rapport aux autres est sa flexibilité. Le tuyau utilisé permet de déplacer l'abrasif vers n'importe quelle partie de la pièce à usiner, y compris des zones généralement difficiles d'accès avec d'autres méthodes de coupe.
De plus, le traitement par jet abrasif génère très peu de chaleur, ce qui prévient la déformation des produits et des pièces pendant la fabrication. C'est également un excellent outil pour éliminer les coutures des pièces moulées par injection et réaliser des gravures durables dans les matériaux. Il est également très efficace pour la découpe de feuilles métalliques, l'usinage de métaux résistants et le lissage des bavures de plastique.
Traitement par ultrasons
L'usinage par ultrasons utilise des vibrations de faible amplitude et de haute fréquence pour découper les matériaux des surfaces. De plus, le processus utilise de fines particules abrasives mélangées à de l'eau pour former une boue. La granulométrie varie, généralement entre 100 et 1 000.
De plus, le traitement par ultrasons utilise des grains plus fins et moins de chaleur pour créer une surface lisse. Ce procédé est particulièrement adapté aux matériaux durs ou cassants. De plus, son mouvement vibratoire permet de découper facilement des motifs de trous.
Usinage par faisceau laser (LBM)
L'usinage par faisceau laser (LBM) est une méthode d'enlèvement de matière d'une pièce à l'aide d'un laser et de l'énergie thermique. Le LBM est particulièrement adapté aux tâches de perçage et de découpe. Il permet d'usiner de très petits trous ou de découper des formes complexes dans des matériaux durs.
De plus, le LBM est efficace pour la découpe partielle ou la gravure, l'ébarbage de l'acier, le réglage des résistances et le découpage. De plus, il est rapide et permet de couper des angles faibles. Il facilite l'automatisation de modèles de découpe complexes. Le LBM étant un procédé sans contact, il n'y a ni usure ni casse d'outil pendant le processus.
Classification détaillée des opérations d'usinage
Tournage : types, matériaux et applications
Le tournage est l'une des méthodes d'usinage les plus courantes. Il consiste à enlever de la matière en faisant tourner la pièce et en utilisant des outils coupants pour la façonner et la dimensionner. Les opérations de tournage peuvent être divisées en plusieurs types : tournage longitudinal, tournage transversal, rainurage et filetage. Ce mode d'usinage est adapté à de nombreux matériaux tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre, la céramique et les alliages de magnésium. Le tournage est largement utilisé dans la fabrication de pièces d'arbre, de filetages et de pièces coniques, entre autres. Besoin d'un service de tournage CNC fiable, alors le tournage CNC de Yonglihao Machinery est le meilleur choix.
Perçage : importance, types et comparaison du perçage et du taraudage
Le perçage est une méthode d'usinage permettant de réaliser des trous ronds dans une pièce. Il s'effectue en taillant la matière à l'aide d'un foret rotatif. Les opérations de perçage comprennent le perçage droit, le perçage profond et l'alésage. Le perçage et le taraudage sont différents. Le perçage perce des trous, tandis que le taraudage ajoute des filets aux trous. Le perçage est une étape préliminaire de nombreux procédés de fabrication et est essentiel à l'assemblage des pièces.
Fraisage : fonctionnement, outils et comparaison avec d'autres procédés
Le fraisage consiste à enlever de la matière à l'aide d'une fraise rotative. Il est idéal pour l'usinage de nombreuses surfaces et formes. Les opérations de fraisage comprennent le fraisage à plat, le fraisage vertical, le fraisage en courbe et le fraisage de rainures de clavette. Le fraisage présente des avantages uniques par rapport aux autres procédés d'usinage. Il permet d'usiner des formes complexes avec une grande précision. Vous pouvez choisir parmi une large gamme d'outils de fraisage, notamment des fraises à queue, des fraises à tête sphérique et des fraises à surfacer. Choisissez-les en fonction des besoins de votre travail d'usinage.
Planification, brochage et sciage : technologies et applications
Le rabotage est une méthode d'usinage permettant de découper de grandes surfaces planes. Il est idéal pour les surfaces nécessitant un raclage supplémentaire. Comme le rabotage, le brochage permet de réaliser des trous et des profils complexes. Cependant, il s'effectue en tirant une broche avec un outil de coupe à dents multiples. Le sciage est différent : il permet de réaliser de courtes sections à partir de barres et de profilés. Il utilise des outils de sciage pour couper le matériau à la longueur souhaitée. Ces méthodes sont efficaces pour certains travaux, notamment la réalisation de rainures de clavette, de trous carrés, de grandes surfaces planes et la découpe de matériaux.
Avantages et inconvénients des opérations d'usinage
L'usinage est au cœur de la fabrication. Chaque méthode présente ses avantages et ses inconvénients. Choisir le bon procédé d'usinage nécessite de prendre en compte de nombreux facteurs, notamment : propriétés des matériaux, précision, productivité et coût.
| Processus d'usinage | Avantages | Inconvénients |
| Tournant | Large gamme de matériaux pouvant être traités / Haute efficacité de production / L'équipement est largement disponible | Déchets de matériaux/Coût d'équipement élevé/Limité aux pièces rotatives |
| Forage | Haute précision pour les trous / Fonctionnement simple / Adaptable à presque tous les matériaux | Taille de trou limitée sans traitement supplémentaire/Limitations de profondeur |
| Fraisage | Large gamme d'applications / Haute précision / Variété d'outils de coupe | Coût élevé de l'équipement/Nécessite une intervention qualifiée |
Facteurs de décision pour la sélection d'un procédé d'usinage
Lors de la sélection d'un procédé d'usinage, les facteurs suivants doivent être pris en compte :
- Propriétés du matériau : Choisissez la méthode d'usinage appropriée en fonction de la dureté, de la ténacité et des propriétés de traitement thermique du matériau.
- Exigences en matière de précision d'usinage et de qualité de surface : La fabrication de pièces de haute précision et de qualité peut nécessiter des méthodes d’usinage spécifiques.
- Efficacité et coût d'usinage : Choisissez la méthode d'usinage la plus économique en fonction du lot de production et du budget.
- Forme et taille de la pièce : Les formes complexes ou les pièces de grande taille peuvent nécessiter des équipements ou des techniques d’usinage spéciaux.
Compte tenu de tous ces facteurs, la méthode d'usinage la plus adaptée aux besoins spécifiques peut être choisie pour garantir qualité et efficacité.
Résumés
Dans cet article, nous avons exploré en détail de nombreux aspects de l'usinage. Nous avons notamment détaillé des opérations telles que le tournage, le perçage, le fraisage, le rabotage, le brochage et le sciage. Nous avons également abordé les avantages et les inconvénients de ces opérations, ainsi que la manière de choisir la méthode d'usinage adaptée à vos besoins de production.
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FAQ
Qu'est-ce que l'usinage CNC ?
CNC (commande numérique par ordinateur) désigne l'utilisation d'ordinateurs pour automatiser les machines-outils. Cela signifie que le processus utilise des programmes informatiques pour contrôler des machines-outils telles que des tours, des fraiseuses et des rectifieuses. Cette technologie améliore la précision, l'efficacité et la régularité de la production des pièces et des produits.
Qu’est-ce qui détermine le choix entre les procédés d’usinage conventionnels et non conventionnels ?
Le choix entre les procédés d'usinage conventionnels et non conventionnels est influencé par plusieurs facteurs :
- Compatibilité des matériauxL'usinage conventionnel peut s'avérer difficile avec les matériaux durs, cassants ou sensibles à la chaleur. Les méthodes non conventionnelles sont excellentes avec ces matériaux.
- Géométries complexes:Les techniques non conventionnelles permettent de gérer plus facilement des motifs complexes et des formes complexes.
- Finition de surface et tolérances:Les méthodes non conventionnelles permettent d’obtenir des finitions plus fines et des tolérances plus strictes, idéales pour les applications critiques.
- Zone affectée par la chaleur (ZAT):Les procédés non conventionnels, tels que la découpe laser, minimisent les zones dangereuses, ce qui est bénéfique pour les matériaux sensibles à la chaleur.
- Rapidité et efficacitéLes méthodes conventionnelles sont plus rapides. En revanche, les méthodes non conventionnelles offrent précision et polyvalence. Elles sont destinées à des applications spécifiques.
Comment le type de matériau influence-t-il l'opération d'usinage sélectionnée ?
Le type de matériau influence fortement le choix de l'usinage. Cela est dû à des facteurs tels que la dureté, la fragilité et la sensibilité à la chaleur. Ces propriétés peuvent limiter l'usinage conventionnel. Ainsi, les techniques non conventionnelles comme l'électroérosion, la découpe laser ou la découpe au jet d'eau sont plus adaptées aux matériaux difficiles à usiner.
Les procédés d’usinage non conventionnels peuvent-ils gérer des formes complexes mieux que les méthodes conventionnelles ?
Oui, les procédés d'usinage inhabituels sont généralement plus efficaces pour traiter les formes complexes. Ils sont plus performants que les méthodes conventionnelles pour traiter les géométries complexes. La découpe laser et la découpe au jet d'eau permettent de réaliser des motifs détaillés avec une grande précision, sans contact direct avec la pièce. Elles sont idéales pour façonner des formes complexes.