Qu'est-ce que l'usinage soustractif ?

Plongez trop profondément dans le monde des machines-outils et des techniques d'usinage modernes, et vous tomberez probablement sur une discussion sur les méthodes d'usinage soustractives et additives. Quelles sont ces techniques, comment fonctionnent-elles et comment sont-elles utilisées ?

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

Méthodes d'usinage modernes

L'usinage fait référence aux processus mécaniques utilisés pour créer et finir des pièces. La plupart des usinages sont effectués avec diverses machines-outils, notamment des tours, des fraiseuses, des défonceuses et des machines similaires.

L'usinage additif et soustractif sont deux manières différentes d'atteindre le même objectif. L'usinage additif, comme son nom l'indique, combine la matière pour créer une pièce. Un exemple approximatif de ce processus pourrait être la poterie, où une roue (la machine-outil) est utilisée pour combiner et façonner un matériau (l'argile) en un produit fini.

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

Pendant une grande partie de l'histoire de l'humanité, cela signifiait que des pièces pour diverses machines devaient être créées à l'aide d'un usinage soustractif.

Usinage soustractif – l'approche standard

Prenons un exemple. Supposons que vous ayez un disque plat en métal et que vous deviez créer un engrenage ou un rouage. Vous pourriez essayer d'attacher les dents de l'engrenage au bord du disque, mais cela pourrait poser un défi. Vous auriez besoin de chauffer et de souder les dents sur le disque, et même dans ce cas, la finition ne serait pas particulièrement lisse. Pour terminer l'équipement et vous assurer qu'il fonctionne correctement, vous devrez revenir en arrière et retirer tout excès de matériau.

Bien sûr, pour gagner du temps, vous pouvez simplement créer un engrenage en retirant d'abord de la matière du disque. En coupant ou en meulant l'excédent de matériau, vous pouvez créer le motif de dents en relief pour le rouage. Et pendant que vous le faites, 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 de l'usinage soustractif. Historiquement, les procédés soustractifs ont été utilisés avec le bois et le métal. Pensez à un menuisier, tournant un morceau de chêne sur un tour pour créer un beau pied de chaise, ou à des moulins à métaux de l'époque de la révolution industrielle qui meulaient des supports en fer pour de nouvelles usines.

L'usinage soustractif est généralement utilisé de deux manières :pour créer une pièce finie à partir d'une pièce plus grande et non travaillée, ou pour finir une pièce déjà travaillée dans un état plus poli.

Sculpter une jambe dans un bloc de bois est un excellent exemple de la première méthode. Changer l'outil de coupe sur le tour pour un outil plus fin et plus lisse serait un excellent exemple de la seconde. Les deux instances retirent du matériel, juste en quantités différentes et à des fins légèrement différentes.

Usinage soustractif dans la fabrication moderne

Les machines-outils soustractives d'aujourd'hui ressemblent peu à leurs prédécesseurs. Les tours et fraiseuses modernes sont extrêmement précis, puissants, à vitesse variable et souvent équipés de commandes numériques. Grâce à la technologie de commande numérique par ordinateur (CNC), les opérateurs peuvent utiliser des ordinateurs pour planifier, programmer et exécuter des opérations de coupe avec des tolérances incroyablement étroites.

De nombreux tours et fraiseuses peuvent se déplacer sur trois ou même quatre axes, permettant aux pièces d'être coupées, tournées, coupées à nouveau, retournées et coupées une fois de plus, autant de fois que nécessaire. Ce qui nécessitait auparavant plusieurs machines ou plusieurs opérations sur la même machine peut désormais être programmé et coupé sur une seule machine-outil.

La technologie moderne a ajouté un certain nombre de nouvelles machines-outils soustractives à l'arsenal d'un machiniste. Les machines à décharge électronique (EDM) utilisent le courant électrique pour sectionner lentement les matériaux ferreux. Pour les pièces non ferreuses ou revêtues, les découpeuses au jet d'eau utilisent des flux concentrés pour trancher. Les découpeurs laser fonctionnent sur une variété de matériaux, sectionnant les pièces selon les besoins.

L'avenir des processus soustractifs et additifs

Alors que les machines-outils soustractives occupent toujours une place de choix dans la plupart des ateliers de fabrication, il existe une pression croissante pour intégrer également les processus additifs modernes. Les outils modernes tels que les imprimantes 3D permettent d'utiliser des processus additifs avec des alliages de bois et de métaux, ajoutant une nouvelle dimension à l'usinage moderne. Les machines-outils soustractives peuvent alors être utilisées dans un rôle de finition, en éliminant l'excès de matière ou en coupant des géométries actuellement impossibles avec les méthodes additives.

À l'avenir, les machinistes pourront utiliser les deux processus ensemble. Il peut même être possible de créer un programme informatique qui démarrera un processus sur une imprimante 3D, puis le terminera sur un tour ou une fraiseuse, combinant de manière transparente les deux approches. En attendant, les machinistes pourront expérimenter de nouveaux procédés additifs tout en s'appuyant sur les tours, les fraiseuses et l'usinage soustractif.