Quels sont les procédés de fabrication sur une machine-outil?

Citons ici les principales technique de fabrication d’une pièce.

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Définition d’une machine-outil

D’après le Larousse, une machine-outil est une « machine destinée à façonner la matière au moyen d’un outillage mis en œuvre par des mouvements et des efforts appropriés.».

Pour compléter, une machine-outil est un moyen de production permettant de créer une pièce grâce à un outil qui répéterait certaines tâches. De nos jours, toutes les industries mécaniques ont des machines-outils. Le grand public même s’il a déjà entendu ce terme, ne se rend surement pas compte que beaucoup des objets sont constitués de pièces créées avec ces machines. Mais depuis quand existent-elles ?

Histoire de la machine-outil

Les hommes ont depuis toujours été très ingénieux pour optimiser leurs moyens de productions.

Une des améliorations a été l’introduction de machines permettant de faciliter l’exécution d’une tâche. D’ailleurs machine vient du grec ancien signifiant « invention ingénieuse ».

Il semblerait que la première machine ait été conçue pour les potiers 3500 ans avant Jésus Christ! Il faudra attendre le 18^e siècle et la révolution industrielle pour connaitre une grande avancée.

La révolution industrielle est « le passage d’une société principalement agricole et artisanale en une société industrielle » Adolphe Blanqui économiste français (1798-1854). Cette révolution a eu un impact considérable sur les moyens et techniques de productions de biens matériels notamment grâce à l’invention de la machine à vapeur.

Au cours de l’Histoire, de nombreux inventeurs ont essayé d’utiliser les propriétés physiques de la vapeur d’eau mais c’est en 1769 que l’Ecossais James Watt conçoit la machine à vapeur en améliorant le principe de l’anglais Thomas Newcomen qui avait inventé en 1712 une machine à balancier utilisant de la vapeur d’eau pour puiser de l’eau dans les mines.

Le principe de la machine à vapeur de Watt est le suivant : de l’eau chauffée s’accumule sous forme de vapeur dans un compartiment contenant un piston. Ce dernier se déplace grâce à la pression exercée par la vapeur et entraine avec lui une bielle reliée à une roue. La vapeur refroidie est expulsée du compartiment et le piston revient à sa place ainsi que la bielle. Ce mouvement de va et vient du piston entraine un mouvement de rotation de la roue. C’est le début du moteur à combustion externe.

Ainsi de nombreuses machines qui jusqu’à présent utilisaient l’énergie fournie par la force humaine ou animale deviennent motorisées facilitant le travail des hommes mais également augmentant la productivité. Ont ensuite été intégrés les moteurs électriques, l’électronique et l’informatique, notamment la commande numérique dans les années 60, pour obtenir nos machine-outils actuelles

Quels sont les procédés de fabrication?

Depuis cette première révolution industrielle, de nombreuses machine-outils ont été développées, notamment avec les 3 procédés de fabrications

Enlèvement de matière
Déformation
Stéréolythographie

Vous trouverez ci-dessous une liste non exhaustive des procédés utilisées en métallurgie.

Procédé de fabrication 1 : Enlèvement de matière

Ce procédé consiste à retirer de la matière afin de former la pièce finale.

Le tournage :

Un bloc cylindrique fixé sur une broche est mis en rotation et un outil positionné sur une tourelle vient usiner le cylindre. La pièce finale est en général cylindrique.
Ce procédé est utilisé sur une machine outil appelée tour.

Le fraisage :

Un bloc cubique est positionné sur une table puis l’outil fixé dans la broche est mis en rotation pour usiner le bloc. La pièce finale est ici prismatique.
La machine outil utilisant ce procédé est un centre d’usinage.

La rectification

La rectification est destinée à améliorer l’état de surface d’une pièce par abrasion grâce à une meule. La machine dédiée à cette opération s’appelle rectifieuse. Il existe 2 types de rectifieuses plane ou cylindrique.

L’électroérosion

L’électroérosion permet de retirer de la matière en utilisant des décharges électriques. La matière doit être par conséquent conductrice d’électricité.
Il existe 2 technologies :
Electroérosion par enfonçage : une électrode de forme particulière vient s’enfoncer dans la pièce.
Electroérosion à fil : un fil conducteur découpe la pièce suivant une forme prédéfinie

Procédé de découpage

Citons également les machines utilisant le procédé de découpage. Un jet découpe la matière. Il existe ici encore plusieurs types de technologies : l’oxydécoupage avec jet d’oxygène, découpe laser, découpe au jet d’eau ou encore découpe plasma.

Procédé de fabrication 2 : Fusion

Une pièce est formée à partir d’un matériau rendu liquide et d’un moule. Ce procédé est appelé moulage.
On distingue:

Moulage en sable
Moulage métallique

Procédé de fabrication 3 : Déformation

Comme son nom l’indique la matière est déformée pour obtenir la forme désirée.

L’extrusion

La matière traverse une filière compressant la matière sous la forme souhaitée. La pièce est souvent longue et creuse.

Profilage

Un feuille en métal passe à travers des rouleaux afin d’obtenir une pièce appelées profilée.

Tréfilage

Le tréfilage permet de réduire la section d’un fil.

Pliage

Le pliage est une technique permettant de plier une plaque à l’aide d’une matrice en V et un poinçon. La machine dédiée s’appelle presse plieuse.

Estampage et matriçage

L’estampage et matriciage sont 2 procédés similaires utilisant 2 matrices fixées sur une presse qui compriment la matière chauffée pour obtenir la pièce finale.

Procédé de fabrication 4 : Stéréolythographie (Ajout de matière)

Cette technologie est connue du grand public par le terme «Impression 3D».

Ce procédé permet de créer des pièces prototypes car le temps de fabrication est très long. La matière est déposée par couches puis chauffée/fusionnée à l’aide d’un laser.
Les imprimantes 3D utilisant du plastique ou de la cire sont assez connues du grand public.

Il existe également des imprimantes 3D métal utilisant des poudres de métal. Tongtai a depuis 2010 commencé à développer des machines 3D métal.