Le domaine de la fabrication connaît une évolution constante avec l’apparition de nouvelles technologies et techniques d’usinage. Parmi celles-ci, l’usinage de précision se démarque par sa capacité à produire des pièces mécaniques complexes aux dimensions et tolérances très précises. Dans cet article, nous allons explorer la définition de l’usinage de précision, ainsi que les procédés, matériaux et équipements qui le caractérisent.
Sommaire :
Qu’est-ce que l’usinage de précision ?
L’usinage de précision est une catégorie de techniques d’usinage qui ont pour objectif de réaliser des pièces mécaniques dont les tolérances dimensionnelles sont réduites au minimum, généralement inférieures au micromètre (µm). Ces techniques permettent de fabriquer des éléments capables de résister à des conditions extrêmes, tout en garantissant un haut niveau de performance et de fiabilité.
Ce type d’usinage ne concerne pas uniquement les petites dimensions, il peut également s’appliquer à des pièces de grandes tailles nécessitant une finition de surface exceptionnelle ou une géométrie particulière. Cela comprend les secteurs tels que l’aérospatiale, la recherche médicale, les semi-conducteurs et la microélectronique, où les exigences en matière de performance et de qualité sont souvent élevées.
Les différentes techniques d’usinage de précision
Plusieurs procédés d’usinage de précision existent, chacun étant adapté à des matériaux, géométries ou contraintes spécifiques. Parmi les plus couramment utilisées, on trouve :
- Fraisage : il s’agit de l’enlèvement progressif de matière par une fraise rotative à plusieurs dents coupantes.
- Tournage : le travail du métal est réalisé par rotation de la pièce autour d’un axe fixe et par enlèvement de copeaux grâce à un outil coupant.
- Rectification : cette technique consiste à améliorer la surface de la pièce à usiner en éliminant une très faible épaisseur de matière au moyen d’une meule abrasive.
- Electroérosion : ce procédé d’usinage électrique permet de découper ou façonner des métaux conducteurs en utilisant des décharges électriques entre une électrode et la pièce à usiner.
- Usinage par ultrasons : cette méthode utilise des vibrations à haute fréquence pour piéger des abrasifs contre la surface de la pièce, générant ainsi un enlèvement de matière.
Les techniques d’assemblage et de finition
En plus des méthodes d’usinage évoquées ci-dessus, l’usinage de précision implique souvent des techniques d’assemblage et de finition pour garantir la qualité des pièces réalisées. Parmi celles-ci figurent :
- Soudage : il s’agit de l’assemblage permanent de deux éléments métalliques au moyen d’un procédé thermique, généralement par fusion des parties à assembler.
- Brazing : un processus similaire au soudage, consistant à assembler deux pièces métalliques en interposant une couche de métal d’apport fondu et en utilisant la capillarité pour former une liaison solide entre les éléments.
- Rivetage : cette technique mécanique d’assemblage permet de joindre de manière permanente plusieurs pièces métalliques ou non métalliques en insérant un rivet dans un trou prépercé.
Les matériaux usinés et les équipements nécessaires
L’usinage de précision peut être réalisé avec une large gamme de matériaux, tels que les métaux (acier, aluminium, titane, etc.), les plastiques, les céramiques ou encore les composites. Le choix du matériau dépendra principalement des contraintes mécaniques, thermiques et environnementales auxquelles la pièce sera soumise.
Pour fabriquer des pièces en usinage de précision, des machines-outils spécifiques sont nécessaires. Les centres d’usinage CNC (Commande Numérique par Calculateur) sont particulièrement adaptés à ces applications, car ils offrent une grande précision, ainsi qu’une répétabilité et une productivité élevées. Ils sont équipés de logiciels de commande avancés permettant de réaliser des opérations complexes en minimisant les erreurs humaines.
Les outils de mesure et de contrôle
Dans le cadre de l’usinage de précision, la vérification et le contrôle des pièces durant et après leur fabrication sont primordiaux pour s’assurer du respect des tolérances dimensionnelles et géométriques. Pour cela, divers instruments de mesure sont utilisés :
- Micromètres et comparateurs : ces outils permettent de mesurer des dimensions avec une précision de l’ordre du micromètre.
- Colonnes de mesure : elles servent à vérifier rapidement et précisément des dimensions linéaires et angulaires sur divers types de pièces.
- Machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) : ces équipements automatisés assurent un contrôle rapide et précis des dimensions, formes et positions des éléments usinés.
- Projecteurs de profil et microscopes optiques : ils offrent une visualisation agrandie des surfaces et contours des pièces, permettant d’examiner minutieusement l’état des bords, rayures et autres défauts potentiels.
Ainsi, l’usinage de précision est un univers fascinant qui repose sur des techniques sophistiquées et précises pour la fabrication de pièces aux tolérances très serrées. Il contribue à l’élaboration d’une multitude de produits, allant des composants électroniques aux dispositifs médicaux implantables, en passant par les éléments structuraux des aéronefs.