L’usinage est un domaine en constant développement. Les outils numériques occupent ainsi une place croissante dans les techniques utilisées. Sans nécessairement remplacer les méthodes traditionnelles, les nouvelles solutions permettent une nette évolution de l’usinage. Le fraisage numérique fait partie de ces options devenues incontournables pour façonner des objets suivant une découpe nette et précise.
Fraisage : définition
Le fraisage consiste à travailler sur une matière brute sous forme de bloc dont on retire minutieusement des copeaux afin de créer une nouvelle forme. C’est une machine-outil appelée fraiseuse qui est utilisée pour assurer ce processus dont le résultat dépend de deux mouvements complémentaires. D’une part, on retrouve le mouvement rotatif de la machine de coupe et de l’autre, il y a la progression de la pièce à former sur le dispositif.
Le fraisage est une technique d’usinage particulièrement efficace pour confectionner des objets dans des formes prismatiques. Grâce à la numérisation, il est également possible de conférer des formes complexes à la pièce.
Quels sont les différents modes de fraisage ?
Le fraisage de forme que l’on appelle fraisage de profil est un mode de travail dans lequel les axes de la machine et de la pièce à usiner sont parallèles.
Le fraisage de surfaçage, fraisage en bout ou encore fraisage d’enveloppe implique que l’axe de la machine-outil soit perpendiculaire à la surface à travailler.
Le fraisage combiné qui fonctionne à la fois sur le principe du fraisage en bout et du fraisage de forme. Autrement dit, la pièce est travaillée dans un axe perpendiculaire et dans un axe parallèle par rapport à l’outil de coupe.
Le tréflage implique que seul le bout de la machine-outil intervienne dans le procédé d’usinage. Le débit de copeaux est assez faible. On utilise essentiellement le tréflage pour réaliser des alésages, autrement dit pour augmenter le diamètre d’un trou ou pour le travailler avec plus de précision pour un rendu à la qualité impeccable.
Qu’est-ce qu’une fraiseuse numérique ?
En réalité, on devrait plutôt parler de fraiseuse à commande numérique. Ce type de machine embarque une interface logicielle qui est reliée à un appareil externe, généralement un ordinateur.
La conception de la maquette est assurée par des progiciels ou réalisée sur PC. Une fois que l’ensemble des données essentielles à la conception sont enregistrées, les opérateurs peuvent programmer la machine grâce aux commandes numériques intégrées. Ce paramétrage doit être très précis pour que la forme désirée soit taillée conformément aux données prévues lors de l’élaboration de la maquette.
La fraiseuse numérique est équipée de plusieurs outils qui sont alors sélectionnés en fonction de la matière travaillée (plastique, bois…) mais également selon le type de coupe souhaité. Leur adaptation peut par ailleurs se baser sur le type de finition recherché. Ainsi, une même fraiseuse peut comporter un assortiment de forêts et pointes aux caractéristiques différentes. Le logiciel utilisé se charge d’évaluer les outils adéquats et de calculer les trajectoires de coupe.
Quels sont les avantages du fraisage numérique ?
La CFAO (conception et fabrication assistée par ordinateur) exige des outils de pointe capable de reproduire les formes les plus sophistiquées dessinées sur PC. En ce sens, la fraiseuse numérique peut compter jusqu’à 5 axes. Il est alors possible de travailler une pièce sur une face spécifique ou de la traiter intégralement afin de façonner des formes différentes en simultané.
La numérisation de cette technique d’usinage offre la possibilité d’effectuer une simulation avant que la production ne démarre. Il est aussi envisageable de concevoir un prototype en amont et ainsi d’évaluer les éventuelles améliorations à apporter avant d’entamer une production de masse.
Le rendement est très élevé, ce qui n’a pourtant aucune conséquence négative sur la qualité de la finition. Le procédé étant soustractif, la forme est obtenue en retirant des copeaux. La digitalisation permet de calculer le volume du bloc brut nécessaire pour éviter le gaspillage de ressources. L’automatisation permet quant à elle d’assurer la continuité du processus.
S’il est nécessaire de changer d’outils, cette option est directement intégrée dans la programmation. Il reste toutefois possible d’intervenir manuellement si l’opérateur le juge nécessaire.
Le fraisage numérique présente aussi l’avantage de s’adapter à différents domaines d’application. Il peut ainsi être exploité dans l’aéronautique et l’industrie spatiale pour usiner l’ensemble des pièces mécaniques, y compris les plus complexes, sans marge d’erreur. Les matériaux utilisés se révèlent extrêmement robustes et supportent les pressions élevées comme les très hautes températures que l’on retrouve dans ces domaines.
Il est fréquent que le fraisage commande numérique soit la solution adoptée par les ingénieurs et architectes BTP. La possibilité d’élaborer des formes détaillées et précises permet en effet de créer des maquettes réalistes et aide donc à comprendre les différents atouts du projet de construction.
Dans les domaines artistiques, le fraisage numérique optimise la fabrication des prototypes en tous genres. Lorsque les maquettes sont validées, les objets peuvent être fabriqués en grande quantité et dans une qualité irréprochable.
L’industrie automobile fait aussi appel à cette méthode d’usinage pour la réalisation des éléments mécaniques, qu’ils soient de très faible dimension ou plus imposants. La conception numérique est un gage de fiabilité pour les pièces conçues.
Le fraisage numérique est compatible avec bien d’autres besoins, notamment la fonderie, la création d’équipements médicaux, la joaillerie… Dans tous les cas, la précision des détails demeure un atout majeur.
Polyvalent et adaptable à un large éventail de projets d’usinage, le fraisage numérique reste une technique dont la mise en œuvre exige des qualifications professionnelles.