Usinage CNC - Soustractif - Dassault Systèmes

En raison des progrès technologiques, il est courant de trouver des machines à commande numérique, ou machine CNC, dans toutes les industries. Les machines CNC sont des dispositifs de fraisage automatisés qui fabriquent des composants industriels sans assistance humaine directe. Elles utilisent des instructions codées qui sont envoyées à un ordinateur, ce qui permet aux usines de confectionner des pièces avec précision et rapidité. La machine CNC s’est grandement développée et complexifiée depuis ses débuts dans les années 1950 en s’adaptant notamment aux technologies numériques.

Les prémices de la machine CNC

Avant l’avènement des machines à commande numérique, la capacité de l’opérateur à fabriquer les pièces était limitée, entraînait de mauvais ajustements ou des pertes, et la productivité de l’ouvrier demeure faible. Il devenait urgent de faire fonctionner la machine automatiquement, ce qui donna lieu aux machines suisses ou aux machines de précision.

Dans les années 1940, les premières machines à commande numérique (CNC) apparaissent. La Parsons Corporation à Traverse City, Michigan, développe un système pour concevoir des gabarits pour les pales d’hélicoptères. Cette machine est considérée comme la première véritable machine CNC, car elle fabrique des biens en introduisant des cartes perforées dans un dispositif. Celui-ci lit et façonne ensuite les pièces sur la base d’informations préprogrammées.

La fraiseuse à commande numérique : une collaboration entre les chercheurs du MIT et Parsons

Pendant la Seconde Guerre mondiale, les chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) commencent des recherches pour créer une machine CNC afin de venir en aide à l’armée de l’air.

En 1949, Parsons s’associe au laboratoire de servomécanismes du MIT pour développer des pales de rotors pour l’aéronautique. Ils développent alors la fraiseuse à commande numérique (CN). Cette fraiseuse CN expérimentale reçoit des instructions par le biais de données sur une bande de papier perforée.

Le 5 mai 1952, le premier modèle de travail d’une fraiseuse à commande numérique à trajectoire continue est présenté pour lequel Parsons dépose une demande de brevet.

Développement du langage APT

L’armée de l’air a ensuite parrainé d’autres recherches. Puis, le groupe d’application informatique du laboratoire, dirigé par Douglas T. Ross, a développé le langage APT (Automatically Programmed Tool Language), un langage de programmation spécial facile à utiliser.

L’invention de l’APT a été un tournant majeur dans l’évolution de la CN, au regard des coûts de programmation. Il a permis de régler définitivement la question de savoir si la CN pouvait ou non être rendue économiquement viable. Le langage APT est devenu la norme américaine pour la programmation des machines-outils NC en 1974, la norme internationale en 1978 et finalement, la norme mondiale aujourd’hui.

La technologie numérique au service de la machine CNC

Dans les années 1960 et 1970, la machine à commande numérique prend forme, notamment grâce à la technologie numérique qui rend l’automatisation des processus de production beaucoup plus efficace.

En 1957, le premier logiciel de FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur), un outil de programmation CN appelé PRONTO est créé grâce à la contribution du Dr Patrick Hanratty. Un lien direct est établi entre la CNC et la FAO.

En 1960, la commande numérique directe (DNC) élimine les programmes de perforation de bandes de papier et permet aux programmeurs d’envoyer des fichiers directement de l’ordinateur au contrôleur de la machine-outil.

La machine-outil CNC se développe dans les années 1970 grâce aux ordinateurs devenus plus puissants et à la démocratisation des mini-ordinateurs alors moins coûteux. Ces derniers rendent la CAO (Conception Assistée par Ordinateur) accessible à un plus grand nombre d’utilisateurs. Dans les années 1980, de puissants postes de travail et PC Unix contribuent à la croissance des machines-outils CNC, tout comme la puissance croissante des systèmes de CAO eux-mêmes.

L’évolution de la CAO/FAO a rendu possible le multitâche sur les CNC, améliorant ainsi la productivité à plusieurs niveaux. En 1976 sont introduits les systèmes de CAO/FAO 3D.

Aujourd’hui, de nombreux individus peuvent acheter — et même concevoir — leurs propres machines CNC faites maison. À l’avenir, l’usinage CNC va encore se perfectionner puisque les processus robotisés et automatisés se développent dans presque tous les domaines.