Outils d’usinage : quels sont-ils et quel est leur impact dans notre vie quotidienne ?

Dans notre vie quotidienne, même les objets les plus petits et les activités les plus simples, comme un téléphone portable ou manger une lasagne emballée, sont liés à des machines industrielles aussi robustes qu’une presse, un tour de précision ou une machine de découpe laser. Les outils d’usinage sont une partie fondamentale de ces machines, comme les forets, les fraises ou les scies.

Comme nous le savons déjà, l’histoire des outils d’usinage est pratiquement l’histoire de l’évolution humaine, étant donné que celle-ci se caractérise par l’utilisation de l’intelligence pour améliorer sa vie, et cela impliquait de construire et d’améliorer des instruments pour faciliter sa vie. Les instruments qui servaient à modifier des matériaux en leur arrachant une partie (coupant, perçant, tournant, etc.) s’appellent outils d’usinage, et à l’Âge de Pierre, ils étaient faits de roches aiguisées.

C’est à l’Âge du Bronze et du Fer qu’ils ont commencé à être faits avec des métaux, de sorte qu’ils étaient plus durables et obtenaient de meilleurs résultats, et avec le passage des siècles, ils se sont développés jusqu’à devenir ce que nous appelons aujourd’hui machines-outils, c’est-à-dire des dispositifs actionnés par un moteur qui permettaient des actions de coupe contrôlées (position, vitesse) pour obtenir une grande précision et répétabilité pour la production en chaîne.

Dans cet article, nous parlons de ces outils et de leur évolution technologique.

Quels sont les outils d’usinage ?

Bien que la production industrielle actuelle dépende de machines-outils de plus en plus complexes, contrôlées par ordinateur, qui travaillent même dans des atmosphères modifiées et dans des environnements totalement automatisés, elles sont en réalité une évolution naturelle des simples outils traditionnels et ont le même objectif qui est la transformation de matériaux par déformation ou enlèvement d’une partie. Ainsi, une fraiseuse industrielle comprendra l’outil de coupe rotatif qu’était la fraise traditionnelle, et un tour industriel utilisera des outils spécifiques pour usiner des pièces par leur rotation, évoluant depuis les tours manuels d’autrefois.

Certains des outils d’usinage de base les plus utilisés sont :

• Forets : ce sont des instruments en acier avec un filetage en spirale à la pointe qui est utilisé pour perforer et percer.
• Fraises : ce sont des instruments constitués d’une série de burins ou de lames espacés entre eux qui effectuent des mouvements circulaires continus pour réaliser des opérations telles que fraisage, rainurage, ébauche, finition et profilage de surfaces sur des pièces de travail.
• Scies : ce sont des lames d’acier dentées (circulaires, à ruban, sauteuses) qui sont utilisées pour couper du matériel par l’action de déplacement répétitif et de friction.
• Outils de coupe abrasifs : ce sont des instruments qui éliminent le matériau par usure, comme les meules et les disques abrasifs, qui sont utilisés dans les opérations de rectification.
• Tarauds et filières : ce sont des instruments cylindriques avec des stries et des arêtes tranchantes en spirale qui permettent de créer des filetages internes et externes, respectivement, en tournant et en avançant à l’intérieur d’un trou préalablement percé.
• Alésoirs : ce sont des instruments cylindriques avec des arêtes tranchantes qui sont utilisés pour affiner et agrandir légèrement des trous préalablement percés pour obtenir une taille précise et une finition lisse sur les faces internes de ces trous.

Ces outils sont essentiels dans la plupart des opérations d’usinage et sont présents dans la majorité des ateliers et usines du monde entier, que ce soit sous leur forme manuelle, ou comme partie de machines-outils comme celles que nous verrons ci-dessous.

Machines-outils : l’évolution des outils d’usinage

Comme nous l’avons déjà avancé, les machines-outils sont une évolution logique des outils traditionnels d’usinage car elles étendent leur capacité à transformer des matériaux, rendant possibles des opérations à grande échelle, plus complexes et plus précises, par exemple, l’usinage CNC (Commande Numérique par Ordinateur) qui permet de réaliser des coupes tridimensionnelles précises, difficiles ou impossibles à obtenir manuellement.

Grâce aux machines-outils, nous pouvons préparer notre café le matin, faire du vélo, jouer avec des jouets en plastique, nous habiller ou même allumer une lumière, parce que les cafetières, les vélos, les aiguilles et machines à coudre industrielles et les interrupteurs ou le câblage sont fabriqués avec des tours, des presses, des fraiseuses ou des scies, entre autres, choses que nous ne pouvions pas faire avec les outils manuels ou les machines actionnées manuellement d’il y a quelques siècles.

Les machines-outils les plus courantes sont :

Le tour

Les Grecs et les Égyptiens utilisaient déjà des variantes de cette machine-outil actionnée manuellement pour travailler le bois et d’autres matériaux. Le tour fait tourner la pièce de travail tandis qu’un outil de coupe se déplace contre elle, éliminant le matériau excédentaire pour obtenir la forme et la taille souhaitées. Il est utilisé dans la fabrication de meubles, de pièces et de machines pour tous types de véhicules, etc.

La fraiseuse

Contrairement au tour, cette machine-outil s’est popularisée relativement récemment, au XIXe siècle, bien que ses formes primitives remontent un peu plus loin dans le temps. Le fonctionnement d’une fraiseuse est l’inverse de celui du tour : dans cette machine, c’est la pièce qui reste statique et la fraise qui tourne, bien qu’elle puisse effectuer plusieurs mouvements. Elle est largement utilisée dans la fabrication de prototypes, de pièces de toutes sortes (pour l’automobile, les avions, les machines industrielles), d’engrenages, etc.

La perceuse

L’acte de percer remonte à des temps lointains : il se faisait avec des forets et de l’effort physique pour exercer la force nécessaire. Après la Révolution Industrielle, on a commencé à fabriquer des machines-outils qui fonctionnaient avec des courroies et des systèmes de poulies pour travailler plus rapidement et avec plus de force, et grâce à l’électricité, les moteurs ont pu fournir une plus grande efficacité et précision au perçage. Dans une perceuse, il y a un foret qui tourne constamment et avance vers la pièce de matériau, statique, en la perforant. Elle est utilisée dans toutes sortes d’industries, comme celle du meuble, de l’automobile, de la construction, des biens de consommation et bien d’autres.

La scie

Les scies sont des outils très anciens, qui consistent en une lame dentée se déplaçant sur une pièce immobile pour la couper. Leur version industrielle se déplace à plus haute vitesse, pouvant être automatiques, semi-automatiques ou contrôlées par CNC (Commande Numérique par Ordinateur), ce qui permet des coupes plus précises, répétables et efficaces. Comme les traditionnelles, elles peuvent être à disque, à ruban et sauteuses.

Le laser

Les machines-outils d’usinage par laser permettent de couper et de graver avec des finitions propres, une déformation minimale et une faible marge d’erreur, des matériaux au moyen d’un faisceau de lumière laser hautement concentré, dirigé par une série de miroirs. Il est utilisé sur une large variété de matériaux, des métaux aux plastiques et céramiques, en particulier ceux qui nécessitent des géométries complexes, de la rapidité dans le processus et de grandes séries de production, comme celles propres à l’industrie du meuble, de l’automobile, de la mode, etc.

Planes, spécialiste en usinage industriel

Ferros Planes est une entreprise fournisseur de services d’usinage industriel de tubes avec les machines-outils les plus avancées du secteur, y compris celles de découpe par laser.