Les progrès récents en matière de technologie abrasive permettent aux opérateurs de centres d'usinage d'effectuer simultanément la finition de surface et d'autres opérations d'usinage, réduisant ainsi les temps de cycle, améliorant la qualité et générant des économies de temps et d'argent sur les opérations de finition hors ligne. Les outils de finition abrasifs s'intègrent facilement à la table rotative ou au porte-outil d'une machine CNC.
Bien que les ateliers d'usinage sous contrat optent de plus en plus pour ces outils, l'utilisation d'abrasifs dans les centres d'usinage CNC coûteux suscite des inquiétudes. Ce problème découle souvent de la croyance répandue selon laquelle les abrasifs (comme le papier de verre) libèrent d'importantes quantités de particules et de débris susceptibles d'obstruer les conduites de refroidissement ou d'endommager les glissières ou les roulements exposés. Ces craintes sont en grande partie infondées.
« Ces machines sont très coûteuses et d'une grande précision », a déclaré Janos Haraczi, président de Delta Machine Company, LLC. Cette entreprise est un atelier d'usinage spécialisé dans la production de pièces complexes et de haute précision en titane, alliages de nickel, acier inoxydable, aluminium, plastique et autres alliages spéciaux. « Je ne ferai rien qui puisse compromettre la précision ou la durabilité de l'équipement. »
On confond souvent, à tort, « abrasif » et « matériau de meulage ». Or, il convient de distinguer les abrasifs des outils de finition abrasifs utilisés pour l’enlèvement de matière important. Ces derniers ne produisent pratiquement aucune particule abrasive lors de leur utilisation ; la quantité de particules abrasives produites est équivalente à celle des copeaux métalliques, des poussières de meulage et des traces d’usure générés pendant l’usinage.
Même en cas de très faibles quantités de particules fines générées, les exigences de filtration pour les outils abrasifs sont similaires à celles pour l'usinage. Jeff Brooks, de Filtra Systems, affirme que toute particule peut être facilement éliminée grâce à un système de filtration économique à sac ou à cartouche. Filtra Systems est une entreprise spécialisée dans les systèmes de filtration industriels, notamment la filtration du liquide de refroidissement pour les machines CNC.
Tim Urano, responsable qualité chez Wolfram Manufacturing, a déclaré que les coûts de filtration supplémentaires liés à l'utilisation d'outils abrasifs sont tellement minimes qu'ils « ne valent vraiment pas la peine d'être pris en compte, puisque le système de filtration lui-même est censé éliminer les particules du liquide de refroidissement généré pendant le processus d'usinage ».
Depuis huit ans, Wolfram Manufacturing utilise Flex-Hone sur toutes ses machines CNC pour l'ébavurage des trous transversaux et la finition de surface. Fabriqué par Brush Research Manufacturing (BRM) à Los Angeles, Flex-Hone est composé de minuscules billes abrasives fixées de façon permanente sur des filaments flexibles, ce qui en fait un outil polyvalent et économique pour la préparation de surfaces complexes, l'ébavurage et le lissage des arêtes.
Il est essentiel d'ébavurer les trous transversaux et autres zones difficiles d'accès, comme les contre-dépouilles, les fentes, les cavités ou les alésages internes, en éliminant les bavures et les arêtes vives. Un ébavurage incomplet peut entraîner des obstructions ou des turbulences dans les passages critiques de fluides, de lubrifiants et de gaz.
« Pour une pièce, nous pouvons utiliser deux ou trois tailles différentes de Flex-Hones en fonction du nombre d'intersections de ports et de la taille des trous », explique Urano.
L'outil Flex-Hones a été ajouté au plateau tournant d'outillage et est utilisé quotidiennement, souvent plusieurs fois par heure, sur certaines des pièces les plus courantes de l'atelier.
« La quantité d'abrasif qui se détache du Flex-Hone est négligeable comparée aux autres particules qui se retrouvent dans le liquide de refroidissement », explique Urano.
Même les outils de coupe comme les forets et les fraises en carbure génèrent des copeaux qui doivent être filtrés du liquide de refroidissement, explique Eric Sun, fondateur d'Orange Vise dans le comté d'Orange, en Californie.
« Certains ateliers d'usinage affirment : "Je n'utilise pas d'abrasifs dans mon processus, mes machines sont donc totalement exemptes de particules." Mais c'est faux. Même les outils de coupe s'usent, et des éclats de carbure peuvent se retrouver dans le liquide de refroidissement », a déclaré M. Sun.
Bien qu'Orange Vise soit un sous-traitant, l'entreprise fabrique principalement des étaux et des pièces à changement rapide pour machines CNC, notamment en aluminium, en acier et en fonte. Elle exploite quatre centres d'usinage horizontaux à grande vitesse Mori Seiki NHX4000 et deux centres d'usinage verticaux.
D'après M. Sun, de nombreux étaux sont fabriqués en fonte avec une surface sélectivement trempée. Pour obtenir le même résultat qu'une surface trempée, Orange Vise a utilisé une brosse abrasive NamPower de Brush Research.
Les brosses à disques abrasifs NamPower sont composées de fibres abrasives en nylon flexibles, liées à un support thermoplastique renforcé de fibres. Elles associent de manière unique des abrasifs en céramique et en carbure de silicium. Les fibres abrasives agissent comme des limes flexibles, épousant les contours de la pièce, pour nettoyer et limer les bords et les surfaces, garantissant ainsi une élimination maximale des bavures et une finition lisse. Elles sont également couramment utilisées pour le lissage des bords, le nettoyage des pièces et l'élimination de la rouille.
Pour les opérations de finition de surface, le système de chargement d'outils de chaque machine-outil à commande numérique est équipé de brosses abrasives en nylon. Bien qu'elle utilise également des grains abrasifs, la brosse NamPower, selon le professeur Sun, est « un abrasif d'un type différent » car elle est essentiellement « auto-affûtante ». Sa structure linéaire maintient des particules abrasives neuves et tranchantes en contact constant avec la surface à usiner et s'use progressivement, révélant ainsi de nouvelles particules de coupe.
« Nous utilisons quotidiennement les brosses abrasives en nylon NamPower depuis six ans. Durant cette période, nous n'avons jamais rencontré de problème de particules ou de sable se déposant sur les surfaces critiques », a ajouté M. Sun. « D'après notre expérience, même de petites quantités de sable ne posent aucun problème. »
Substances utilisées pour le meulage, le rodage, le polissage, la superfinition et le polissage. On peut citer comme exemples le grenat, le carborundum, le corindon, le carbure de silicium, le nitrure de bore cubique et le diamant, en différentes granulométries.
Une substance qui possède des propriétés métalliques et qui est composée de deux éléments chimiques ou plus, dont au moins un est un métal.
Une bavure, généralement coupante, se forme sur le bord d'une pièce usinée. Elle peut être éliminée à l'aide de limes, de meules ou de bandes abrasives, de brosses métalliques, par jet d'eau ou par d'autres méthodes.
Les pointes coniques servent à maintenir une ou les deux extrémités d'une pièce lors de l'usinage. La pointe est insérée dans un trou percé à l'extrémité de la pièce. Une pointe tournant avec la pièce est appelée « pointe active », tandis qu'une pointe fixe est appelée « pointe morte ».
Une commande numérique à microprocesseur est spécialement conçue pour les machines-outils permettant de créer ou de modifier des pièces. Le système CNC programmé active le système d'asservissement et l'entraînement de la broche de la machine et pilote diverses opérations d'usinage. Voir DNC (commande numérique directe) ; CNC (commande numérique par ordinateur).
Un fluide de coupe réduit l'échauffement à l'interface outil/pièce lors de l'usinage. Il se présente généralement sous forme liquide, par exemple sous forme de mélanges solubles ou chimiques (semi-synthétiques, synthétiques), mais peut aussi être de l'air comprimé ou d'autres gaz. L'eau, grâce à son fort pouvoir calorifique, est largement utilisée comme fluide de coupe et pour divers fluides de travail des métaux. Le rapport eau/fluide de coupe varie selon l'opération d'usinage. Voir fluide de coupe ; fluide de coupe semi-synthétique ; fluide de coupe soluble dans l'huile ; fluide de coupe synthétique.
L'ébavurage consiste à utiliser manuellement un outil à dents fines pour arrondir les angles vifs et les aspérités, et pour éliminer les bavures et les entailles. Bien que le limage soit généralement effectué à la main, il peut servir d'étape intermédiaire lors du traitement de petites séries ou de pièces uniques à l'aide d'une lime électrique ou d'une scie à ruban de contour équipée d'un accessoire de limage spécial.
L'usinage désigne les opérations d'usinage consistant à enlever de la matière d'une pièce au moyen de meules, de pierres, de bandes abrasives, de pâtes abrasives, de disques abrasifs, d'abrasifs, de boues abrasives, etc. Il prend de nombreuses formes : rectification de surface (création de surfaces planes et/ou carrées) ; rectification cylindrique (de cylindres et de cônes externes, congés, cavités, etc.) ; rectification sans centre ; chanfreinage ; rectification de filetages et de profils ; affûtage d'outils ; rectification aléatoire ; rodage et polissage (rectification avec un grain très fin pour créer une surface ultra-lisse) ; honage ; et rectification de disques.
Machines à commande numérique (CNC) capables d'effectuer des opérations de perçage, d'alésage, de taraudage, de fraisage et de perçage. Généralement équipées d'un changeur d'outils automatique. Voir changeur d'outils automatique.
Les dimensions de la pièce peuvent présenter des écarts minimaux et maximaux par rapport aux normes établies, tout en restant acceptables.
La pièce est fixée dans un mandrin, lui-même monté sur un plateau ou entre pointes. Pendant la rotation de la pièce, un outil (généralement un outil à un seul point) est avancé le long de son périmètre, de son extrémité ou de sa surface. Les opérations d'usinage comprennent : le tournage en ligne droite (usinage du périmètre de la pièce) ; le tournage conique (usinage d'un cône) ; le tournage étagé (usinage de pièces de diamètres différents sur une même pièce) ; le chanfreinage (biseautage d'une arête ou d'un épaulement) ; le dressage (rectification d'une extrémité) ; le filetage (généralement extérieur, mais pouvant être intérieur) ; l'ébauche (enlèvement de matière important) ; et la finition (passes de finition légères). Ces opérations peuvent être réalisées sur des tours, des centres de tournage, des tours à mandrin, des tours automatiques et des machines similaires.
Date de publication : 26 mai 2025