L’usinage CNC (Computer numerical control) ou, en français, l’usinage par Machines-Outils à Commande Numérique (MOCN) est un processus de fabrication soustractif. Concrètement, il consiste à façonner des pièces par suppression de matière, via des commandes numériques. Ces MOCN, intégrant des fraiseuses, des tours et des découpeuses, sont programmées pour exécuter des opérations précises avec un niveau de répétabilité élevé.
En 2024, ce marché représente plus de 100 milliards de dollars. Lumière sur une pratique qui révolutionne l’univers de la fabrication de précision.
Qu’est-ce que l’usinage CNC ?
Enlever des couches de matériau d’une pièce brute ou à usiner, pour créer une pièce sur mesure. C’est ainsi que se présente l’usinage CNC, qui permet de réaliser une grande variété de pièces.
Ces machines, entièrement pilotées par ordinateur, garantissent une précision micrométrique et une grande répétabilité, ce qui les rend idéales pour la production industrielle de haute qualité.
La modélisation de ces pièces est réalisée en numérique, via un logiciel de CAO (Conception assistée par ordinateur).
D’un point de vue fonctionnel, l’usinage CNC permet de programmer à l’avance la vitesse et la position des fonctions de la machine-outil (ou machine CNC). Cette anticipation vise à affiner la précision de l’exécution et à automatiser le processus de fabrication. Pour autant, la technique est totalement compatible avec la production de pièces simples, mais très détaillées, en séries uniques et restreintes.
Elle s’oppose par ailleurs aux procédés de fabrication additifs ou formateurs, comme l’impression 3D ou le moulage par injection de liquide, par exemple.
L’histoire de l’usinage CNC
Avant les années 1950 et le début de l’ère industrielle, le processus de fabrication de pièces par soustraction était plus complexe et chronophage. Le progrès, tel que nous le connaissons aujourd’hui avec l’usinage CNC, s’explique par la démocratisation des technologies numériques.
Mais avant d’en arriver là, il faut remonter jusqu’aux années 1940, avec l’apparition des premières machines CNC développées par Parsons Corporation, aux États-Unis. C’est en effet à cette entreprise que l’on doit la création d’un système pour concevoir des gabarits pour les pales des hélicoptères militaires. Ainsi naquit la première véritable machine CNC.
Les applications et procédés de l’usinage CNC
L’usinage CNC s’articule autour de 4 étapes :
- Dessin avec le logiciel de CAO.
- Traduction en G-code (code général ou géométrique, le langage de programmation CNC le plus populaire).
- Fixation de la matière première et des outils sur la MOCN.
- Exécution de l’usinage.
Astuce : Il est important de vous assurer d’avoir défini tous les paramètres d’usinage dans les règles de l’art. À ce titre, vous gagnerez à réaliser une première simulation avant de lancer la production en série de vos pièces.
Le forage (ou perçage) CNC
Le forage ou perçage CNC est une technique qui permet de réaliser des trous alignés verticalement, grâce à une position précise de la mèche utilisée. Ces trous sont destinés à recevoir des vis ou des boulons en vue d’un assemblage futur. Ils peuvent aussi avoir une utilité esthétique.
Le fraisage CNC
Le fraisage CNC vise à rogner le matériau et y sculpter des formes. Pour cela, il fait intervenir une fraise rotative et rend possibles deux typologies d’opérations :
- le fraisage de face pour découper des surfaces plates et peu profondes ;
- le fraisage périphérique pour découper des cavités profondes.
Pour ce qui est du mode opératoire, la machine fait avancer la pièce vers l’outil de coupe, et dans le sens de la rotation de celui-ci – à l’inverse du fraisage manuel.
Le tournage CNC
Dans le tournage CNC, ce n’est pas l’outil de la machine qui tourne, mais la pièce à façonner. La matière est ainsi enlevée en périphérie, jusqu’à atteindre le diamètre désiré.
Grâce à cette technique, il est possible de façonner des pièces cylindriques, à l’intérieur comme à l’extérieur.
L’usinage par électroérosion (EDM)
L’EDM consiste à générer des décharges électriques pour rogner la matière et ainsi retirer les sections d’une pièce. Ce procédé fait intervenir deux électrodes rapprochées, provoquant l’intensification du champ électrique et la soustraction des parties d’une pièce. C’est ainsi que sont moulées les pièces de forme particulière.
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Utiliser l’usinage CNC dans mon entreprise
Ces industries qui utilisent l’usinage CNC
L’usinage CNC est réputé pour sa compatibilité avec de nombreux matériaux résistants et faciles à usiner. C’est notamment le cas du métal, du plastique ou encore des composites.
La technique est d’ailleurs très répandue dans un certain nombre de secteurs pour sa précision au micromètre près, qui ne laisse pas de place à l’erreur. Parmi les industries qui y ont recours, on peut notamment citer :
- L’automobile – châssis, pièces de véhicules.
- L’aérospatial – moteurs, structures d’avion.
- Le médical – matériel chirurgical, implants, prothèses, scanners, dispositifs personnalisés…
- L’électronique – pour les composants de très petite taille des circuits imprimés.
- La construction.
Les machines au service de l’usinage CNC
Les MOCN se déclinent en plusieurs types, chacune étant adaptée à des procédés spécifiques d’usinage CNC. Leur automatisation avancée permet d’obtenir des résultats précis tout en optimisant les temps de cycle.
Les fraiseuses CNC
Les fraiseuses CNC sont utilisées par défaut pour les opérations de fraisage CNC. Il en existe deux versions : à 3 ou 5 axes. Aussi, la vitesse de rotation de la fraise – un outil coupant – est très élevée pour permettre un façonnage précis et qualitatif.
Les tours
Les tours sont utilisés pour le tournage CNC. Cette technique consiste à réaliser des coupes horizontales ou verticales, en façonnant la pièce grâce à une rotation très rapide de celle-ci.
Les découpeurs au plasma ou au jet d’eau
Les découpeurs au plasma utilisent la chaleur pour découper les pièces. Ils sont capables de faire fondre du métal très épais.
Les découpeurs au jet d’eau, eux, utilisent la très haute pression, pour usiner les matériaux qui ne supportent pas la chaleur.
Les avantages de l’usinage CNC par rapport aux méthodes traditionnelles
Si l’usinage CNC est si plébiscité, c’est pour sa précision, mais aussi pour sa polyvalence et sa rentabilité.
En effet, le niveau de précision de cette technique se mesure en microns. Une minutie indispensable dans des secteurs majeurs et essentiels.
Pour ce qui est de la rentabilité, elle est liée à l’automatisation, l’absence de moule, et l’optimisation de la matière première. Autant de paramètres qui réduisent l’utilisation des ressources (humaines, matérielles et financières) et qui suppriment – ou réduisent – la question de la gestion des déchets.
Enfin, l’usinage CNC peut être utilisé pour le façonnage de plusieurs matériaux dont la composition est très différente. Cette polyvalence ouvre donc un large champ des possibles en matière de personnalisation.
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