La fraiseuse est une machine-outil utilisée pour l'usinage par enlèvement de copeaux, très répandue dans les ateliers d'usinage et les usines depuis la révolution industrielle. Elle se caractérise par le mouvement de rotation de son outil de coupe, la fraise, qui comporte plusieurs arêtes tranchantes. Aujourd'hui, outre les modèles conventionnels, on trouve aussi sur le marché la fraiseuse universelle CNC.
Qu'est-ce qu'une fraiseuse ?
Les fraiseuses servent à usiner par enlèvement de copeaux des pièces de différents matériaux. Ce sont des machines très polyvalentes, grâce au grand nombre d'opérations qu'elles réalisent, mais aussi aux matériaux qu'elles acceptent. Une fraiseuse peut travailler le bois, l'acier, les métaux non ferreux, le fer et les matériaux synthétiques, ainsi que des surfaces diverses, qu'elles soient planes, courbes, dentées, rainurées, etc. De plus, les pièces usinées sur ces machines peuvent faire l'objet d'opérations d'ébauche et de finition.
Qu'est-ce qu'une fraiseuse et comment fonctionne-t-elle ? Les fraiseuses conventionnelles et les fraiseuses CNC ne diffèrent pas beaucoup les unes des autres. Dans les grandes lignes, une fraiseuse est une machine-outil équipée d'un outil de coupe appelé fraise ; la fraise se compose d'arêtes ou de lèvres qui tournent en enlevant la matière excédentaire de la surface d'une pièce.
C'est au début du XIXe siècle que les fraiseuses conventionnelles ont été inventées. Au fil des années, elles se sont adaptées aux nouvelles technologies et aux besoins du secteur jusqu'à devenir des machines indispensables dans tout atelier. Avec l'invention de la commande numérique par calculateur, ou CNC, les fraiseuses conventionnelles ont évolué, et l'on trouve aujourd'hui des modèles qui travaillent de manière automatisée à l'aide d'un ordinateur.
Il existe dans l'industrie différents types de fraiseuses et chacun suit des processus spécifiques. La fraiseuse universelle conventionnelle dispose d'une broche principale sur laquelle se montent les arbres porte-fraise horizontaux. Elle possède en outre une tête qui s'accouple à cette broche et permet de transformer la fraiseuse en fraiseuse verticale. Autrement dit, avec les outils adéquats, une fraiseuse universelle peut facilement devenir verticale. Sur ce type de fraiseuse, le coulant ou pont coulissant peut se déplacer d'arrière en avant et inversement le long de glissières.
Caractéristiques de la fraiseuse universelle CNC
La fraiseuse universelle CNC se distingue par la grande variété d'usinages qu'elle peut réaliser, mais aussi par la flexibilité qu'elle apporte aux processus de fabrication. Ces machines ont en outre permis l'automatisation programmable de la production ; elles ont été conçues pour la fabrication en grands volumes de pièces simples ou en volumes moyens à faibles de pièces plus complexes. Grâce à la commande numérique par calculateur, les fraiseuses peuvent passer d'un modèle de pièce à un autre au moyen de programmes et d'outils avancés.
Sur la fraiseuse universelle CNC, comme sur les autres machines qui utilisent cette technologie, la commande CNC est pilotée par un programme alphanumérique, c'est-à-dire qui utilise des chiffres, des lettres et d'autres symboles. On y trouve les codes G et M (respectivement mouvements et cycles préparatoires, et fonctions auxiliaires). Ces caractères sont codés dans un langage adapté à la définition d'un programme d'instructions permettant d'exécuter des tâches spécifiques. S'il faut passer d'un programme à un autre, la machine sait quelles modifications effectuer : le changement de programme, mais aussi celui des outils. Pour la production en série, les ateliers d'usinage et les usines peuvent ajouter des bras robotisés pour le chargement.
Les fraiseuses universelles les plus avancées sont équipées de systèmes de visualisation électroniques qui affichent les positions des outils par rapport au système de coordonnées. Ce système de visualisation permet de lire facilement les cotes de déplacement.
Il faut souligner que le langage de programmation alphanumérique de la fraiseuse universelle peut varier. De nombreuses fraiseuses utilisent le langage normalisé international ISO, mais elles peuvent aussi intégrer Heidenhain, Fagor ou Siemens.
Avantages du fraisage CNC
Les fraiseuses CNC fonctionnent avec des logiciels de programmation qui permettent (et exigent) de concevoir la pièce sur ordinateur ; une fois la conception terminée sur ordinateur au moyen du logiciel CAO, elle est traduite dans le langage alphanumérique de la CNC. L'opérateur peut programmer la machine en sélectionnant les paramètres de coupe requis par la pièce à usiner. Lorsque la machine démarre, l'ordinateur de la fraiseuse sait ce qu'il doit faire et indique aux outils de coupe quels mouvements suivre, et avec quelle vitesse d'avance, quelle profondeur et quelle passe.
C'est là, sans aucun doute, le principal avantage de la fraiseuse universelle CNC : son automatisation. Cette machine ne requiert qu'une intervention minimale de l'opérateur, qui doit seulement réaliser la programmation adéquate. Un même opérateur peut d'ailleurs surveiller simultanément plusieurs machines CNC. Par ailleurs, les fraiseuses CNC permettent des usinages bien plus précis qu'avec des outils conventionnels. Et ce n'est pas tout : selon le nombre d'axes de la machine, la tête de la fraiseuse CNC pourra accéder à différents angles de la pièce à usiner.
Enfin, ce type de machine-outil optimise la production, ce qui contribue à réduire les temps de cycle et les délais de livraison et, bien sûr, les coûts.