L'usinage soustractif expliqué : techniques, applications et avantages

Si vous plongez trop profondément dans le monde des outils machines et techniques d'usinage modernes, vous tomberez probablement sur une discussion sur les méthodes d'usinage soustractif et additif. Que sont ces techniques, comment fonctionnent-elles, et comment sont-elles utilisées ?

Nous explorerons les deux idées dans cet article, puis nous concentrerons un peu plus sur l'usinage soustractif.

Méthodes d'usinage modernes

L'usinage désigne les processus mécaniques utilisés pour créer et finir des pièces. La plupart se fait avec divers outils machines – tours, fraiseuses, fraiseuses à commande numérique, et machines similaires.

L'usinage additif et soustractif sont deux façons différentes d'atteindre le même but. L'usinage additif, comme son nom l'indique, combine de la matière pour créer une pièce. Un exemple approximatif pourrait être la poterie, où un tour (l'outil machine) combine et façonne un matériau (l'argile) en un produit fini.

Cependant, l'usinage additif a toujours été limité par les types de matériaux. L'argile va bien pour les processus additifs, mais le bois est impossible. Divers métaux peuvent être moulés, mais seulement à chaud, et les processus de coulée et moulage sont distincts de l'usinage additif.

Pendant une grande partie de l'histoire humaine, cela signifiait que les pièces pour diverses machines devaient être créées par usinage soustractif.

L'usinage soustractif – l'approche standard

Prenons un exemple. Vous avez un disque plat de métal, et devez créer un engrenage ou une roue dentée. Vous pourriez essayer d'attacher les dents à la bordure du disque, mais cela poserait problème. Il faudrait chauffer et souder les dents, et même alors, la finition ne serait pas particulièrement lisse. Pour finir l'engrenage et assurer son bon fonctionnement, il faudrait repasser et enlever tout excès de matière.

Bien sûr, pour gagner du temps, vous pourriez simplement créer un engrenage en enlevant de la matière du disque dès le départ. En coupant ou meulant l'excès, vous créez le motif en relief des dents. Et pendant ce faisant, vous pouvez utiliser des processus de finition pour assurer une finition lisse et uniforme.

En enlevant de la matière, vous avez créé une pièce finie – c'est l'usinage soustractif. Historiquement, les processus soustractifs ont été utilisés avec le bois et le métal. Pensez à un menuisier tournant un chêne sur un tour pour créer un beau pied de chaise, ou aux fraiseuses de l'ère industrielle meulant des supports en fer pour de nouvelles usines.

L'usinage soustractif s'utilise généralement de deux façons : pour créer une pièce finie à partir d'une pièce brute plus grande, ou pour finir une pièce déjà travaillée à un état plus poli.

Tailler un pied dans un bloc de bois est un excellent exemple de la première méthode. Changer l'outil de coupe du tour pour un plus fin et lisse serait un excellent exemple de la seconde. Les deux enlèvent de la matière, juste en quantités différentes et pour des buts légèrement différents.

L'usinage soustractif dans la fabrication moderne

Les outils machines soustractifs d'aujourd'hui ne ressemblent guère à leurs prédécesseurs. Tours et fraiseuses modernes sont extrêmement précis, haute puissance, vitesse variable, et fréquemment équipés CNC. Avec la technologie CNC, les opérateurs peuvent utiliser des ordinateurs pour planifier, programmer et exécuter des opérations de coupe avec des tolérances incroyablement serrées.

Beaucoup de tours et fraiseuses peuvent bouger sur trois ou même quatre axes, permettant de couper, tourner, couper encore, retourner, et couper à nouveau, autant de fois que nécessaire. Ce qui nécessitait plusieurs machines ou opérations sur la même machine peut maintenant être programmé et coupé sur un seul outil machine.

La technologie moderne a ajouté de nouveaux outils soustractifs à l'arsenal du machiniste. Les machines à électroérosion (EDM) utilisent le courant électrique pour sectionner lentement les matériaux ferreux. Pour les pièces non ferreuses ou revêtues, les coupeurs à jet d'eau utilisent des jets concentrés pour trancher. Les coupeurs laser fonctionnent sur une variété de matériaux, sectionnant les pièces selon les besoins.

L'avenir des processus soustractifs et additifs

Bien que les outils machines soustractifs occupent encore la place d'honneur sur la plupart des chaînes de fabrication, il y a une poussée croissante pour intégrer les processus additifs modernes. Des outils comme les imprimantes 3D permettent les processus additifs avec le bois et les alliages métalliques, ajoutant une nouvelle dimension à l'usinage moderne. Les outils soustractifs peuvent alors servir en finition, enlevant l'excès de matière ou coupant des géométries pas encore possibles avec les méthodes additifs.

À l'avenir, les machinistes pourront utiliser les deux processus ensemble. Il sera peut-être même possible de créer un programme informatique qui démarre un processus sur une imprimante 3D et le finit sur un tour ou une fraiseuse, combinant les deux approches sans couture. En attendant, les machinistes pourront expérimenter de nouveaux processus additifs tout en comptant sur les tours, fraiseuses, et l'usinage soustractif.