Leçon 6.1CouperChapitre 6 · Découpe et usinage non conventionnel

Poinçonnage et cisaillage

Un poinçon cisaille des formes dans la tôle contre une matrice

Le poinçonnage découpe des trous et des formes dans la tôle en forçant un poinçon dur à travers la tôle jusque dans une matrice correspondante. Les fentes d'un montant d'étagère en acier et les trous d'une grille perforée sont faits ainsi, un coup par trou. Le cisaillage est la même coupe réalisée en ligne droite par deux longues lames, et c'est ainsi que la plupart des tôles sont coupées à la bonne dimension.

Photo : W. R. Schettler, Public domain, via Wikimedia Commons

Un coup de poinçon en trois étapes, avec des gros plans et une cisaille à lames droitesRangée du haut : un coup de poinçon, de gauche à droite ; les numéros cerclés correspondent aux étapes ci-dessous. Rangée du bas : gros plans de la coupe, et version à lames droites.

Comment ça marche

Fermer. La tôle repose sur la matrice (l'outil inférieur : un bloc trempé avec une ouverture à la forme du trou). Le dévêtisseur, une plaque autour du poinçon, plaque la tôle.
Presser. Le poinçon (l'outil supérieur : une tige d'acier trempé à la forme du trou) descend et pousse le métal dans l'ouverture de la matrice. Le bord commence par se plier et s'arrondir.
Cisailler et fissurer. Les arêtes vives découpent une bande lisse dans le métal. Puis des fissures naissent au bord du poinçon et au bord de la matrice et se rejoignent à travers le jeu (le petit écart entre poinçon et matrice).
Rompre. Quand les fissures se rejoignent, le disque découpé, appelé débouchure, se détache et est poussé à travers la matrice comme déchet.
Dévêtir et déplacer. Le poinçon remonte pendant que le dévêtisseur retient la tôle. Sur une poinçonneuse à tourelle CNC (une machine à commande numérique avec un magasin rotatif de poinçons), la table fait ensuite glisser la tôle vers le trou suivant.

Cisaillage

Le cisaillage (en bas à droite) applique la même action en ligne droite. Un serre-flan bloque la tôle, et une longue lame supérieure descend juste au-delà d'une lame inférieure fixe. La lame supérieure est généralement légèrement inclinée : elle coupe donc progressivement le long de la ligne, comme des ciseaux. Une butée réglable derrière les lames, la butée arrière, fixe la largeur de la bande.

Chiffres clés

Matériaux: Tôle d'acier, acier inoxydable, aluminium, cuivre et laiton ; aussi plastiques, cuir et feuilles de joint avec des outils plus simples
Pièces typiques: Armoires électriques, supports, panneaux de châssis, grilles perforées, rondelles, montants d'étagères
Taille de pièce: Tôle généralement jusqu'à environ 6 mm d'épaisseur ; les poinçonneuses à tourelle CNC acceptent des tôles jusqu'à environ 1,5 × 3 m
Précision: Environ ±0,1 mm sur une poinçonneuse à tourelle CNC
État de surface: Faces intactes ; la tranche de coupe présente une bande brillante, une bande rugueuse et une petite bavure (un bord relevé et tranchant)
Taille de série adaptée: Du prototype à la grande série avec des outils standard ; les matrices dédiées sont rentables en production de masse
Coût d'outillage et de machine: Les jeux de poinçon et matrice standard coûtent de dizaines à centaines de dollars pièce ; une poinçonneuse à tourelle CNC coûte des centaines de milliers
Vitesse: Un coup par trou, souvent plusieurs centaines de coups par minute

Atouts et limites

Atouts

Très rapide : un coup par trou
Faible coût par trou ; les outils standard couvrent les formes courantes
Pas de chaleur : le métal autour du trou reste inchangé
La même machine peut aussi former des ouïes (fentes d'aération embouties) et des nervures de rigidité

Limites

Chaque forme de trou exige son propre poinçon et sa propre matrice
Tôle uniquement, généralement jusqu'à environ 6 mm d'épaisseur
La tranche est en partie rugueuse et porte une bavure
Les trous plus étroits qu'environ l'épaisseur de la tôle peuvent casser le poinçon

Où on l'utilise

ÉlectriqueArmoires de commande, boîtes de dérivation, débouchures pour entrées de câbles
Bâtiment et mobilierMontants d'étagères, panneaux de façade perforés, pièces de faux plafonds
Électroménager et ventilationCaissons de fours et de lave-linge, grilles d'aération, pièces de conduits
Électronique et informatiqueBaies de serveurs, châssis d'ordinateurs, plaques de blindage
AutomobileSupports et renforts ; flans cisaillés pour les panneaux de carrosserie emboutis

Comment le reconnaître

La paroi du trou a une bande brillante près d'une face et une bande plus mate et plus rugueuse près de l'autre.
Une face montre un bord de trou légèrement arrondi ; l'autre face porte une petite bavure vive.
Les grands contours à bord légèrement festonné viennent du grignotage : de nombreux petits coups qui se chevauchent.
Des rangées de trous identiques, de fentes ou d'ouïes, et des débouchures (disques partiellement découpés qu'on arrache pour passer des câbles).

À comparer avec

Découpe laser6.2pas d'outillage et n'importe quel contour, mais il suit chaque trou, si bien que les motifs denses prennent plus de temps.Emboutissage et emboutissage profond4.2matrices dédiées dans de grandes presses pour la production de masse ; le poinçonnage est son cousin souple pour les petites séries.Découpe au jet d'eau6.4pas de chaleur non plus, mais bien plus lent ; il coupe la tôle épaisse, la pierre et le verre qu'un poinçon ne peut pas découper.

À regarder

Roy Manufacturing · Une visite pour débutants d'une poinçonneuse à tourelle CNC et de ses outils

Headland Technology · Les pièces de la machine, démontées dans une animation

TRUMPF Inc. · Gros plans de la tête de poinçonnage et de ses outils au travail

NCTOOLS CADCAM · Une tôle perforée de longues rangées de trous

Voir de vraies photos

Wikipédia : Punching — le principe, avec des photos de poinçons à main et d'une poinçonneuse industrielle
Wikipédia : Shearing (manufacturing) — présentation du cisaillage à lames droites
Recherche de photos sur Wikimedia Commons

À retenir

Un poinçon et une matrice coupent par cisaillage : le métal se plie, se coupe en partie, puis se rompt.
Le jeu entre poinçon et matrice détermine la qualité de la tranche et la taille de la bavure.
Le poinçonnage est le moyen le plus rapide de faire de nombreux trous dans une tôle ; le cisaillage fait la même chose en ligne droite.