Machpro 826 30/01/06

Garder la ligne

La variété des procédés de production est importante. Les projets d’investissement n’en sont que plus complexes, mais débouchent parfois sur des solutions inattendues. C’est le cas des centres d’usinage à partir de barres qui remettent en question l’approche classique du fraisage. Quelles perspectives offrent ces machines ?

Le secteur [du décolletage] est toujours aussi fragilisé par les hausses des prix des matières premières difficiles à répercuter en totalité sur le prix des pièces fournies aux donneurs d’ordres ». Datés de novembre 2005, ces commentaires tirés d’une publication du Sessi (service des études et des statistiques industrielles) concernant le « travail des métaux : sous-traitance », soulignent combien il est essentiel d’être créatif dans l’administration de sa production. Aux durées de vie des produits toujours plus courtes, répondent flexibilités des moyens et des procédures de fabrication. La diversification des produits oblige les sous-traitants à fournir des variantes toujours plus nombreuses, dans des tolérances qui se resserrent.

La logique de production « juste à temps » demande une disponibilité immédiate et une efficacité maximale des moyens de productions. Enfin, il est inutile de reparler de la concurrence incisive sur certains types de pièces. Bref pour éviter de mettre sa production au régime, de nouvelles méthodes de travail sont encore à inventer.

Regarder autour de soi
Une réponse immédiate revenait en écho de l’EMO 2005. On redécouvre les cellules automatisées : centre d’usinage, tours et autres machines liées par des robots manipulateurs. Derrière cette équation, chemine l’espoir d’une production continue, jour et nuit, avec réduction des coûts de main d’œuvre et une souplesse regagnée.
Pour un couple machine/matière première optimisé, seules les phases de manutention comme la préparation et la mise en place des pièces offrent des opportunités de gains. Alors pourquoi les fraiseurs coupent-ils la barre puis réalisent-ils un bridage compliqué des lopins obtenus ? En effet, l’utilisation sous cette forme de matière première est naturelle en tournage. Les décolleteurs débitent les pièces ainsi, de manière automatisée. Suivant ce principe naissent les premiers centres d’usinage à barres, livrés en 2000. En une opération, des pièces de fraisage sont débitées sur toute la longueur de la barre. Une réponse directe au problème posé en introduction.
Pour résumer, la matière première sous forme de barres rondes, carrées, de tubes ou de profilés, est introduite par le coté du centre. Avec un embarreur LNS (D.125) par exemple, une dizaine de barres peuvent être chargées en magasin. Un avance-barre pneumatique ou hydraulique ajuste la longueur à usiner. Avec le système MPS développé par la société Michel Pioch (D.126) pour Chiron (D.127), la barre est reprise par un deuxième montage pour faciliter l’usinage de pièces longues. L’usinage est réalisé successivement sur les différentes faces. Des pièces complexes, à 6 faces même, sont obtenues facilement. Une fois finies, elles sont alors sciées ou découpées, évacuées par un tapis, un bras ou poussées hors de la zone d’usinage. Puis un nouveau cycle commence.

Jouer cartes sur table
Dans la mesure où la pièce peut être tirée d’un profilé, ces machines s’illustrent quels que soit les types de production en petite, moyenne, ou grande série. L’intérêt est d’obtenir en un seul serrage une pièce à partir d’une barre ou d’un profilé. Le process de fabrication, sans surprise, améliore ainsi la planification d’utilisation des moyens de production et facilite la gestion de l’atelier.
Comme une cellule automatisée, ces machines permettent de minimiser les coûts de manutention en remplaçant différents postes de travail. Sans parler du gain de place dans l’atelier, les centres d’usinage à barre font la différence lors des changements de série. Une cellule suppose que l’opérateur reprogramme individuellement tous ses composants. Ce qui reste valable pour les grandes séries, ne l’est plus vraiment pour les petites et moyennes séries. Le changement d’outillage et l’implémentation du programme suffisent dans le cas des centres d’usinage à barre. Concernant l’outillage, seuls quelques mors différents ou l’adaptation du mandrin sont à prévoir. Avec un seul serrage utile, les problèmes de bridage sont résolus au profit de la répétitivité du serrage et de la mise en position. Cet aspect est encore plus marquant pour l’usinage de profilés. Le principe élimine également les problèmes de mise en position et de reprise qui apparaissent lors de serrages successifs. Des atouts qui découlent du travail en barre, ce que ne manqueront pas de noter les décolleteurs. Par rapport à un centre d’usinage palettisé, Michel Pioch a noté qu’une productivité est améliorée de 20 à 50 %, avec un gain sur l’opérateur de 60 à 80 %, et une économie en
outillages, prises de pièces de 30 à 60 %.

Technique et rapide
Contrairement aux centres d’usinage classiques où plusieurs pièces peuvent être placées sur une même table, ces centres ne réalisent qu’une pièce à la fois. Ceci suppose des changements d’outils plus nombreux mais avec les changeurs rapides disponibles sur les centres actuels, cette perte est largement compensée par le gain réalisé sur l’ensemble du process de fabrication. Sur les machines Chiron MPS 08, le changement d’outil ne prend que 0,5 seconde pour un temps copeau à copeau de 1,5 secondes environ. Avec leurs broches de 40 000 tr/min, ces centres trouvent de nombreux débouchés pour des pièces industrielles allant jusqu’à 10 m par approches successives, et usinables sur 4 faces dans un profilé de section 80 x 80 mm.

Le centre Matec-30 FDZ duo de Matec (D.128) distribué en France par Stimac (D.129) propose pour ce type d’application une deuxième broche de reprise pour usiner la face de découpe.
Pour les usinages de haute précision dans des barre d’un diamètre maximal de 42 mm, le constructeur Witech (D.130) a conçu un centre avec une broche horizontale. Cette particularité améliore l’évacuation des copeaux et laisse la broche du centre CMF 660 developper 11 kW avec une orientation sur 210°. Pour ce type d’usinage, le suisse Willemin Macodel (D.131) présente sa solution W-408 B avec, en option, un dispositif d’usinage en reprise. Les pièces complexes correspondant au passage-barre de 30 mm de diagonale sont facilement usinées sur 6 faces. Si le suréquipement irraisonné peut être considéré comme un facteur limitant le progrès, le fabricant Realmeca (D.132) dédie aux pièces complexes exigeantes un centre de tournage-fraisage, RM 7 H. Les opérations de tournage sont assurées par des barreaux de tournage montés sur une table rainurée située sur le devant de la broche UGV. Outre les capacités de fraisage sur des courses 500 x 300 x 440 mm, la broche de tournage affiche une vitesse maximale de 6000 tr/min et une puissance de 18,5 kW pour l’usinage de barre de 52 mm de diamètre maximal. Une contre-broche située face à la broche principale permet de prendre la pièce après tronçonnage pour finir la dernière face. Pour des applications ciblées de lunetterie, horlogerie-bijouterie ou médecine par exemple, Almac (D.133) propose un centre d’usinage en barre singulier, FB 1005 dont l’usinage jusqu’ à 6 axes est réalisé horizontalement par des jeux d’outils en peignes.
Michel Pioch nous confie que le marché est porteur. Ces machines sont en adéquation avec le marché actuel qui voit les très grandes séries de pièces stabilisée dont le transfert technologique est plus aisé, partir à l’étranger. Les petites et moyennes séries restent en Europe mais demandent des outils réactifs, comme les centres d’usinage en barre. Ces machines ont des performances respectables mais la pièce est finie en une opération. Doté de système de surveillance-machine et produisant en continu, ce procédé permet de limiter le poids de l’investissement dans le prix de revient de la pièce. Avec un CU à barre, la production garde la ligne.