Machpro 788 29/11/03

L'ère du tout-en-un

On le pressentait depuis quelques années et c’est aujourd’hui une réalité : Nous entrons dans l’ère des machines-outils ou systèmes d’usinage monocellulaire, multifonctionnels ou fractals. Quel que soit le nom qu’on leur donne, ils sont capables de finir complètement les pièces à partir de la matière brute, en une ou deux prises. Quelques machines illustrent bien cette tendance.

Rendons à César ce qui appartient à César et à Mazak (S.249) son Integrex, référence d’origine lorsque l’on parle de tournage-fraisage sur une même machine. Bien qu’il n’ait pas été le seul pionnier dans cette voie – les machines de décolletage l’ont prise il y a plus de 30 ans – ce centre de tournage-fraisage est sûrement celui qui a su imposer la finition d’une pièce en un seul montage, sur une machine standard. L’analyse de la valeur globale en production a porté cette tendance sur les fonds baptismaux. Effectivement, la suppression des en-cours, l’accélération des flux de production, la facilité de gestion permise par les machines multifonctionnelles, leur taux de rendement global rendent obsolets les systèmes complexes dits « flexibles », ou les organisations d’atelier en îlots de reprise : Avec dix machines multifonctionnelles, il est possible de produire 6 à 8 fois plus qu’avec une seule cellule flexible.

En comparant les montants d’investissement et d’amortissement, on peut dire que la solution fractale est 3 à 5 fois plus rentable qu’une organisation classique de plusieurs machines en ligne. Quelques machines sur l’EMO en illustraient les possibilités.

Sur les traces du tournage-fraisage
Parmi les leaders du tournage, le constructeur allemand Index (S.250) propose son centre modulaire de tournage fraisage G250. Une embase originale permet de très nombreuses configurations, dont toutes adoptent peu ou prou la technologie mixte. Le summum consiste à installer deux broches opposées avec une véritable tête de fraisage et une tourelle. Outre la combinaison du tournage et du fraisage, l’utilisateur peut également faire travailler les deux broches simultanément, s’affranchissant ainsi du temps menant. Le coût des pièces est alors non seulement abaissé par la philosophie du tout-en-un, mais également par la conjugaison du travail en simultané.

Sur le plus grand stand de l’EMO, le constructeur Mori Seiki (S.251) présentait, entre autres, deux formes du concept alliant tournage et fraisage. La première machine, baptisée NT 2000DCG, est construite sur une base supportant en face avant une broche de tournage horizontal et sur son plan arrière un portique de fraisage. Celui-ci met en œuvre le concept « box in box » du constructeur. Il implique un pilotage de chaque axe par deux moteurs et vis à billes simultanément, disposé de chaque côté de l’axe afin que les forces de coupe soient toujours au centre de gravité de la broche en travail. Ce centre de production multifonction marque donc une véritable évolution dans la lignée des tours devenus fraiseuses, capable d’un fort enlèvement de copeaux et d’une grande précision. Ces machines sont d’abord destinées aux pièces majoritairement cylindriques. Une seconde machine, appelée Super Miller 400, prend une autre voie de la multifonctionnalité : C’est un centre d’usinage vertical 5 axes dont la table rotative offre des vitesses suffisantes pour effectuer des opérations de tournage. Ce type de machine est, par construction, plutôt destiné à des pièces complexes dont le brut est prismatique.
Le centre de tournage-fraisage Millturn 150 du constructeur autrichien WFL (S.252) était l’une des machines les plus imposantes de l’EMO, illustrant ce mariage des technologies d’usinage. Bien que Mach’Pro l’ait déjà décrite en avant-première dans ses éditions de mai et d’octobre, signalons que la pièce, en usinage lors de l’EMO prouvait qu’un seul centre de tournage M150 (diamètre 1500 mm sur banc) remplace effectivement plusieurs machines. Elle comporte 62 opérations, qui rassemblent toutes les difficultés auxquelles sont confrontés les fabricants de pièces destinées à l’énergie. Fraisage de pales de turbines, alésage axial, mortaisage de rainure, fraisage de pied de sapin, fraisage de rainure, forage profond avec tool-récessing, défonçage de poche, gravure ou ébavurage sont possibles sans jamais être limitées par les puissances de 60 kW et 90 kW des broches de fraisage et de tournage.
Il est impossible d’évoquer toutes les machines illustrant cette tendance, mais citons encore le centre multifonctions Takisawa (S.253) TMM 250. Distribué en France par Transtec MO (S.254), ce challenger se positionne clairement sur ce marché avec le module 3, comportant 9 axes contrôlés simultanément.

La structure commune est inclinée pour la partie tour, horizontale pour le fraisage. Les deux broches opposées autorisent également un travail en parallèle sur les faces avant et arrière de la pièce, d’un côté par la broche de fraisage et de l’autre par la tourelle. La tête de fraisage est mobile suivant l’axe Y et de ±115° suivant son axe de rotation B. Elle peut ainsi percer ou fraiser aussi bien en horizontal qu’en vertical. Les puissances annoncées présagent d’une capacité d’enlèvement de copeaux correcte, l’UGV restant une option à 12000 t/mn pour le fraisage.


La multifonction renversée
Dès 1992, Emag (S.255) fut le premier fabricant à construire une machine de tournage vertical dont la broche se déplace sur les axes principaux et sert de pick-up. Depuis, la gamme VSC s’est renforcée de l’apport de toutes les technologies. Avec 4500 machines de ce type vendues dans le monde, Emag apparaît comme le leader de cette génération de centres de production multifonctionnels. Tournage dur, fraisage, perçage, taillage, rectification et même laser étaient visibles ensemble ou séparément sur le stand du groupe. A ce jour, plus de 200 centres de tournage-rectification combinés Emag Reinecker produisent en série pignons, anneaux de synchro, bols fusée, bagues de paliers et autres pièces automobiles. Modulaires, toutes les machines de la gamme VSC sont adaptées précisément aux besoins de productivité en un seul montage. Sur l’EMO, l’innovation résidait dans la présentation de la gamme VTC, qui renverse aussi le tournage des arbres. Effectivement, la prise en mandrin des centres VSC était d’abord destinée à l’usinage de pièces cylindriques plates. Désormais, grâce à un astucieux système de chargement par pinces de préhension installées sur les tourelles, les arbres bénéficient également de la très forte autonomie et des capacités de finition complète des centres Emag. Basé sur un bâti en béton polymère, ce centre de tournage 4 axes dispose de deux tourelles revolver pouvant recevoir des outils de fraisage et perçage, outre la pince de préhension des pièces.


Mariage entre l’usinage et l’érosion
Sur son stand, Agie Charmilles illustrait bien l’intégration des technologies en cellule de fabrication. Il le faisait avec des machines-outils des marques Agie (R.418), Charmilles (R.419) et Mikron (R.420), ainsi qu’avec un robot et un calculateur principal de System 3R (R.421). Le fournisseur s’annonce comme étant le premier de son secteur à proposer un logiciel flexible – Sigma – adapté aux machines-outils d’Agie, Charmilles et Mikron. Sigma saisit et traite en continu les données relatives aux commandes, aux programmes CN et aux pièces à usiner, en fonction des indications spécifiques de la planification et de l’atelier. Les valeurs de déplacement de la machine de mesure sont recueillies, traitées et automatiquement prises en compte dans l’étape de fabrication suivante. Cela augmente la circulation des flux de données et accroît considérablement la sécurité de la procédure pour des utilisateurs. Sigma est en mesure d’intégrer toutes les commandes de gestion CN des 3 marques de machines du groupe ainsi que celles d’autres grands fournisseurs. Le client profite ainsi de l’avantage d’une architecture ouverte qui peut être développée. Le logiciel est également capable de contrôler et de gérer la totalité d’une chaîne de production, même en présence de plusieurs technologies de fabrication. L’éditeur indique que son produit peut être progressivement complété à partir de la version de départ désignée « Sigma Starter » avec des composants allant des scanners d’identification aux stations de travail portables, en passant par la cellule de fabrication entièrement automatisée. Ceci représente une garantie que l’investissement unique qui a été effectué se développera avec l’entreprise et restera ainsi rentable.

Des unités de profit
Ceci n’est qu’un petit aperçu de la force de cette tendance et des moyens mis en oeuvre. La polyvalence des machines est rendue nécessaire par l’accélération des flux, mais aussi par celle du renouvellement des produits. Plus intelligentes, plus flexibles au vrai sens du terme, les machines multifonctionnelles ne sacrifient en rien la productivité. Chacune devient un véritable centre de profit autonome, à gérer en tant que tel. Pour en exploiter tous les atouts, les mécaniciens doivent devenir gestionnaires, économistes et visionnaires. Ainsi, l’investissement dans ce type de machines signifie que l’investisseur et, avec lui, toute son entreprise acceptent de mettre le pied dans le futur de l’usinage.