Dans cette première section, nous allons découvrir ensemble certaines des notions essentielles liées à l’usinage ainsi que le vocabulaire lié.

En un rien de temps tu seras capable d’expliquer…

En quoi consiste l’usinage
En quoi consiste le tournage
En quoi consiste le fraisage
Quels sont les différents types d’usinage
Comment utiliser le tour CNC et la fraiseuse CNC de manière sécurisée
Comment mettre en marche le tour CNC et la fraiseuse CNC
La terminologie et les organes principaux des machines-outils

Qu’est-ce que l’usinage ?

Le principe de l’usinage consiste à enlever de la matière, à partir d’un brute, pour créer la forme désirée. Il existe plusieurs procédés d’usinage, par exemple le découpage, le sciage et le roulage. Par contre, cette formation vise seulement le tournage et le fraisage.

Qu’est-ce que le tournage ?

Le tournage est réalisé à l’aide d’un tour. Ce type d’usinage est utile pour obtenir des solides de révolution. Le brute (préférablement des tiges cylindriques) tourne sur lui-même selon la vitesse désirée. L’outil fait un mouvement indépendant en translation, selon deux axes. La combinaison de la rotation et des deux translations forme la pièce.

Voici une vidéo de démonstration du tour utilisé au Polyfab:

Qu’est-ce que le fraisage ?

Le fraisage est réalisé à l’aide d’une fraiseuse. Le bloc de matériau (le brute) est fixé et c’est un outil de coupe rotatif qui se déplace par rapport à la pièce. L’outil de coupe se déplace selon un minimum de 3 axes (XYZ) ce qui permet de faire une multitude de géométries. Les fraiseuses ayant 4 ou 5 axes sont en mesure de faire tourner la pièce sur elle-même pour augmenter la complexité d’une pièce.

La fraiseuse utilisée au Polyfab a 3 axes de base et on peut ajouter un 4e axe.

Voici une vidéo de la fraiseuse utilisée au Polyfab (Tormach PCNC 1100) en mode 3 axes:

Voici une vidéo de la fraiseuse Tormach PCNC 1100 avec sa 4e axe:

Pour augmenter la complexité des pièces, les fraiseuses, 5 axes sont largement utilisés en entreprise.

Différents types d’usinage

L’usinage conventionnel

L’usinage conventionnel est encore très utilisé de nos jours. C’est l’utilisateur qui contrôle entièrement le parcours de l’outil. Ce type d’usinage est utile pour tourner ou fraiser des pièces qui nécessitent des géométries simples avec des tolérances dimensionnelles moins critiques. L’usinage conventionnel est également une bonne façon d’apprendre, puisque les erreurs sont moins propices. En effet, parce que l’utilisateur contrôle entièrement le parcours d’outils, le risque de collision est réduit. Les machines d’usinage conventionnel sont en général moins dispendieuses que les machines à commande numérique.

L’usinage CNC

L’usinage CNC est maintenant omniprésent dans les procédés de fabrication. Elle permet de fabriquer des géométries extrêmement complexes avec une très grande précision. Le principe des commandes numériques par calculateur (computer numerical control) est de créer un parcours d’outils sur un ordinateur, pour que la machine puisse le suivre. À l’aide d’un programme d’usinage, par exemple Fusion 360, et du fichier 3D de la pièce, l’utilisateur établit les références (zéros), les vitesses de coupe, les outils et les parcours d’outils. Ce processus crée un CAM (Computer-aided manufacturing), qui est en réalité un usinage virtuel.

Une fois le CAM terminé, le logiciel crée un Code-g, qui est le langage de la machine. Ce code-g est en fait un langage de programmation qui permet à la machine de faire les actions demandées par l’utilisateur dans son CAM. Bien que les machines d’usinages CNC sont très répandues, ils restent dispendieux et leur utilisation est plus risquée en effet, si l’utilisateur a fait une mauvaise programmation, la machine-outil va tout de même exécuter l’action. Ces erreurs peuvent donc créer des bris importants de machines avant que l’utilisateur puisse réagir. Finalement, les machines-outils CNC sont également très utilisées puisqu’ils permettent de produire des pièces à très haute cadence et en série.

Voici une vidéo qui compare l’usinage CNC et l’usinage conventionnel:

Utilisation sécuritaire de l’équipement

Santé et sécurité

Les machines-outils à commande numérique comportent plusieurs risques, il est donc primordial de respecter les consignes de santé et sécurité.

Les points suivants sont valables pour le tour et la fraiseuse. Le non-respect d’un de ces règlements engendre la révocation du permis d’usinage du Polyfab.

Lunettes de sécurités en tout temps
Aucun bijou
Manches courtes
Toujours présent et attentif lors de l’usinage
Chaussures de sécurité lors du transport de charge de plus de 10 kg (disponibles au Polyfab)
Cheveux attachés
Toujours cadenasser l’équipement après l’utilisation

Utilisation sécuritaire du tour CNC

Utilisation sécuritaire de la fraiseuse

Matériaux

Interdit	Autorisé
Bois Fibre de verre Fibre de carbone Kevlar Magnésium Fonte Verre Pierre	Acier et acier inoxydable Cuivre Laiton Alliages d’aluminium Mousse Plastiques

Procédure de mise en marche

Aide-mémoire pour le tour et la fraiseuse:

Demander la clé à l’animateur afin de retirer le cadenas du disjoncteur principal ;
Inspecter visuellement la machine afin de repérer un bris potentiel ou autre défectuosité (huile au sol, panneau de maintenance ouvert, etc.) ;
Retirer le cadenas du disjoncteur principal et tourner celui-ci sur la position « On » ;
Dans le cas du tour, l’ordinateur démarrera automatiquement. Pour la fraiseuse, simplement mettre en marche l’ordinateur à l’aide de l’interrupteur « Computer » situé sur le panneau intérieur de la machine ;
Attendre le démarrage complet de l’interface PathPilot ;
Désenclencher les deux boutons d’arrêt d’urgence de la machine ;
Appuyer sur le bouton vert de démarrage de la machine ;
Appuyer sur le bouton « Reset » dans l’interface PathPilot afin de connecter le contrôleur et la machine. Vous devriez voir la lumière DEL « Computer » s’allumer sur la machine ;
Faire les références en X,Y et Z (X, Z sur le tour) ;
Vous êtes maintenant prêt à usiner.

Il est obligatoire de remplir le logbook d’usinage et d’enlever tous les copeaux après chaque utilisation.

Mettre en marche le tour

Mettre en marche la fraiseuse