Interprétation pratique de la coupe en usinage - Approches physique, technique et digitale

Les techniques de production industrielle par usinage demeurent en constante évolution. Elles sont actuellement bousculées par l’émergence de nouvelles techniques et technologies de production.

La fabrication additive par exemple, technologie de production antagoniste à l’usinage (ajout versus enlèvement de matière), vient changer la façon de concevoir et de réaliser une pièce mécanique.

La démocratisation du numérique en usinage introduit également « la data » comme une information de production de premier ordre qu’il convient de toujours mieux apprivoiser, que cela soit du point de vue des fabricants (de machines, d’outils de coupe, etc.) ou des utilisateurs industriels. « La data » via « l’intelligence artificielle » et le « machine learning » joueront probablement un grand rôle dans la pérennisation des activités d’usinage, à la seule condition qu’elle résolve le problème de la « data vanity » et avec lui sa capacité à ne plus analyser tout et n’importe quoi pour n’en tirer aucune conclusion importante.

Dans ce contexte, « la coupe », objet premier d’une opération d’usinage, intervient comme un sujet pouvant permettre de soutenir ces évolutions et d’accompagner l’usinage du présent et du futur. Et pour cause, l’action de l’outil de coupe sur le composant usiné provoque un chargement thermomécanique à l’origine du cisaillement et de la fragmentation de la matière usinée. Dans ces conditions, l’environnement de coupe est soumis à de fortes contraintes qu’il est important de comprendre et de maîtriser afin d’optimiser l’efficacité de l’opération d’usinage et ainsi accéder aux objectifs visés (coût/qualité/délai). Or, la maîtrise d’une opération d’enlèvement de matière passe par une bonne appréhension de l’usinabilité du matériau, de l’effet des conditions opératoires ainsi que des caractéristiques de l’outil de coupe.

Cet article propose ainsi de comprendre comment de la théorie à la pratique, en passant par l’utilisation des nouvelles technologies du numérique, « la coupe » peut être un levier de compétitivité industrielle. La notion de « coupe » vue par le matériau usiné ne sera pas directement et exhaustivement abordée dans cet article mais est largement traité dans l'article [M 725] « usinage et usinabilité ».

Dans une première partie, une description de l’interaction outil/matière permet de décrire le processus de formation du copeau et les mécanismes physiques de base qui s’y rattachent.

Dans une seconde partie, une description de l’outil de coupe permet de distinguer la complexité technique qu’il convient impérativement de maîtriser afin d’accéder au meilleur rendement technico-économique possible.

Dans une troisième partie, une description des données de coupe permet de comprendre comment la digitalisation des usinages intervient comme un levier de progrès dans la production industrielle de composants mécaniques.