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12 machines d'usinage multifonctions

MIREL SCHERER mscherer@industrie-technologies.com
Recherchées pour leur capacité à concentrer dans un seul équipement un nombre important d'opérations d'usinage différentes, ces machines doivent être apprivoisées correctement. Faut-il choisir un centre de tournage marié avec un centre d'usinage ou un centre d'usinage polyvalent ? Voici nos conseils pour réussir cet investissement important, en termes financier mais aussi humain.

Véritables mini usines, les machines d'usinage multifonctions séduisent plus d'un chef d'atelier. Capacité de finir la pièce en un seul serrage, moins de surface occupée dans l'atelier, souplesse d'utilisation... La liste de leurs atouts est longue. Vieux routier de la machine-outil, Michel Huon, conseil en usinage, estime la réduction de l'investissement qu'apporte une telle machine à au moins 30 %. « L'utilisateur paye une machine et demie au lieu de trois », indique l'expert.

Bien cerner ses besoins pour choisir la bonne configuration

Si les avantages sont alléchants, il ne faut pas oublier cependant qu'un équipement capable d'assurer plusieurs opérations différentes est forcément plus complexe à maîtriser. Traduction immédiate de cette constatation : le projet d'achat d'une machine multifonction ne s'improvise pas. Trois éléments essentiels doivent faire l'objet d'une analyse approfondie et être au centre de tout cahier des charges : la machine, le logiciel de programmation et les opérateurs aptes à les piloter.

La machine d'abord. L'offre est tellement vaste qu'il faut avant tout bien faire le tri pour trouver la bonne chaussure à son pied. Partis d'un centre de tournage auquel ils ont ajouté au fil du temps d'autres fonctions, les constructeurs de machines-outils ont ensuite pris le chemin inverse. Des fabricants comme Makino ou Mandelli proposent ainsi des centres d'usinage qui assurent aussi des opérations de tournage ou de rectification. Que choisir donc entre un centre de tournage doté de fonctions de fraisage, perçage... et un centre d'usinage capable de réaliser des opérations de tournage ou rectification ?

« L'acheteur d'une telle machine doit se poser les bonnes questions avant de trancher », conseille Michel Huon. « Il faut savoir, par exemple, quels sont la fréquence et le nombre d'opérations de fraisage et de tournage ou quel est le type de pièce à usiner pour pouvoir choisir la configuration adaptée. » D'autres questions sont à poser au constructeur de la machine. Un exemple : « Quelle est la capacité entre-pointes de la machine ? » L'équipement peut certes, terminer la pièce en un seul serrage réduisant ainsi sensiblement les cycles d'usinage. Mais il élimine aussi le passage, dans l'approche classique, d'un équipement à l'autre. Un transfert qui peut provoquer volens nolens une perte de qualité et prolonge toujours le temps de cycle. Encore faut-il pouvoir contrôler sur une machine multifonction les pièces fabriquées. Pour Michel Huon, l'installation d'un palpeur de mesure sur la machine pour contrôler les pièces en temps réel s'impose. À ne pas oublier donc parmi les bonnes questions à poser.

Enfin, toujours côté équipement, le choix des outils doit faire l'objet d'une étude attentive car ils peuvent limiter le nombre ou la nature des usinages.

Autre élément à analyser, si on effectue des opérations de fraisage importantes : la puissance de la broche de fraisage. Pour y répondre, les constructeurs proposent des vraies broches de fraisage qui offrent des vitesses et des puissances importantes. Ces caractéristiques se marient maintenant avec l'usinage à grande vitesse, ce qui améliore encore plus la productivité. Realmeca offre, dans la catégorie de petites machines, une solution de ce type sur sa machine multifonction RM7H. L'équipement qui assure des opérations de fraisage en 5 axes simultanés, de perçage et de taraudage ainsi que de tournage, filetage et tronçonnage dispose d'une broche inclinable adaptée à l'usinage à grande vitesse. Une démarche que l'on retrouve chez d'autres constructeurs comme l'italien MCM qui suit avec sa famille Clock une des tendances importantes du marché : associer sur une même machine des opérations de tournage, de fraisage et de rectification. Ou Matec qui commercialise le centre de fraisage/tournage à double broche FDZ DUO, une machine sept axes. Polyvalente, cette dernière assure l'usinage de pièces (300 mm de diamètre) sur six faces à partir de lopins ou hors-bar. Un équipement qui peut, lui aussi, être conçu sur mesure, avec une capacité de 100 outils, une broche de 30 ou 68 kW et des vitesses jusqu'à 42 000 tr/min. Sept axes aussi pour le centre d'usinage Mill 800 de Chiron. Équipée d'une tête pivotante CN, d'un chariot CN avec système de retournement de la pièce et d'une unité de tournage puissante, cette machine multifonction offre les conditions pour un usinage complet et de haute précision sur les six faces de la pièce.

La simulation de l'usinage une fonction indispensable

Si le choix de la machine est essentiel, celui du logiciel de programmation doit faire également l'objet d'une attention particulière. Le plan d'usinage peut-il être représenté sous la forme d'une arborescence claire, avec toutes les informations importantes ? La question, à laquelle répondent des logiciels comme TopSolid'Cam (Missler Software), WorkNC (Sescoi), Esprit (DP Technology)... par exemple, est d'importance car il est possible ainsi de visualiser l'essentiel d'un seul coup d'oeil. Les systèmes de fixation de la pièce doivent être bien détectés grâce au logiciel de FAO (fabrication assistée par ordinateur), les machines multifonctions étant par définition, de plus en plus complexes. Un souci qui peut être évité grâce à la simulation de l'usinage avec des programmes comme NCSimul de Spring ou Vericut de CG Tech. Ou avec les modules que proposent les éditeurs de FAO. Des solutions qui s'imposent pour tenir compte des mouvements de la table, de la pièce, etc. et vérifier l'absence de collision. En effet, les machines multitâches ont de nombreuses tourelles et broches qui bougent simultanément.

« Pouvoir visualiser la machine, la broche, les outils, les porte-outils et la pièce à usiner permet d'effectuer tous les tests et le débogage au poste de FAO puis d'envoyer directement le programme à la machine-outil sans aucune modification », expliquent les spécialistes de DP Technology, éditeur du logiciel Esprit.

Mais la technique seule n'est rien sans des ouvriers spécialisés et compétents. Le maniement des machines multifonctions et la production des pièces complexes requièrent une très grande imagination et beaucoup de concentration. Il ne faut donc pas oublier de regarder de près le programme de formation que proposent les constructeurs de telles machines. Et la qualité de son service après-vente...

L'essentiel

Les machines multifonctions sont par définition extrêmement complexes et existent en de nombreuses variantes chez chaque constructeur. Il faut donc analyser plusieurs éléments primordiaux avant de faire son choix. La pièce à usiner dictera ainsi l'architecture de la machine idoine et le choix des caractéristiques techniques. Le rapport entre les opérations de fraisage et de tournage dans la fabrication de cette pièce constitue un paramètre essentiel. L'existence d'une offre modulaire que l'on peut personnaliser facilite l'adéquation entre l'offre et l'application. Le logiciel de programmation doit comporter des fonctionnalités adaptées à ce type de machines. La formation des opérateurs est à prévoir. Le choix d'une machine équipée d'une commande numérique conversationnelle de dernière génération permet de mieux exploiter le savoir-faire des opérateurs moins aguerris.

LA PLUS PRODUCTIVE

L'INTEGREX E-1850V/12II DE MAZAK ELLE USINE PLUS VITE LES PIÈCES COMPLEXES Fusion complète d'un centre de tournage et d'un centre d'usinage, la machine multifonction du constructeur japonais s'adapte à la production par petits lots d'une grande variété de pièces. Sa broche de fraisage, orientable et très productive grâce à sa forte puissance, fabrique de A à Z les pièces les plus complexes. La machine réduit sensiblement les temps d'usinage des pièces volumineuses. Cet équipement palettisable permet de travailler longtemps et se transforme en fonction des besoins des utilisateurs en une cellule flexible. FICHE TECHNIQUE Dimensions maximales de la pièce Diamètre 2 350 x 1 800 mm (pour palette carrée à trous taraudés de 1 250 mm) Courses X/Y/Z 3 055 / 1 850 / 1 800 mm Courses B/C : 150°/360 ° Avance rapide : 40 m /min Broche de tournage : puissance 45 kW, vitesse 250 tr/min Broche de fraisage : puissance 37 kW, vitesse 10 000 tr/min Prix : N.C.

LA PLUS POLYVALENTE

LA VSC 250 DE NODIER EMAG TOUTES LES OPÉRATIONS EN UN SEUL SERRAGE Tournage dur, perçage, alésage, taraudage, rectification... Le centre de tournage vertical du constructeur allemand assure des opérations multiples avec l'objectif de terminer la pièce en un seul serrage. La conception de la machine avec la broche suspendue facilite les opérations d'usinage à sec, tournage dur notamment. La rectification intérieure et extérieure élimine la finition sur un autre équipement avec des rugosités de l'ordre de 0,15 Ra. Des systèmes d'alimentation de pièces en temps masqué et des automatismes divers permettent à cet équipement de fonctionner un maximum d'heures sans surveillance. Compactes, les machines de la famille VSC s'intègrent aisément dans une cellule flexible ou en ligne. FICHE TECHNIQUE Courses : X = 680 mm ; Z = 200 mm Diamètre du mandrin : 250 mm Diamètre de passage de la pièce 260 mm Broche principale Puissance : 39 kW Vitesse : 6 000 tr/min Avance rapide : X/Z : 45/30 m/min Prix : 250 000 et 350 000 euros

LA PLUS GRANDE

ccLA M150 DE WFL ELLE USINE LES PIÈCES IMPOSANTES Spécialiste des centres de tournage/fraisage de grandes dimensions, le constructeur autrichien WFL propose une machine multifonction capable d'usiner les pièces les plus imposantes. Le socle de cet équipement a même été agrandi de 6,5 à 8 m pour pouvoir usiner des pièces de 1,5 m de diamètre et dont le poids peut aller jusqu'à 15 tonnes. Objectif : s'adapter aux nouveaux besoins dans le domaine de l'énergie et notamment l'usinage des pièces pour les éoliennes, mais aussi l'usinage des vilebrequins pour les moteurs de bateaux. La rigidité de la machine autorise des opérations de fraisage puissantes sans vibration. La tête de fraisage est actionnée par un système à courroie et pignon qui autorise, en effet, un couple puissant. FICHE TECHNIQUE Entre-pointes 2 000/3 000/5 000/6 500/8 000 mm Broche de fraisage Puissance 55 kW, vitesse 3 200 tr/min Broche de tournage : puissance 100 kW, vitesse 1 600 tr/min Courses X/Y/B 1 120 mm / 800 mm / -110°/+90° Prix : de 2 à 2,5 millions d'euros

PHILIPPE LEBRIS RESPONSABLE DES INVESTISSEMENTS DE LA SOCIÉTÉ HALGAND SPÉCIALISÉE DANS LA MÉCANIQUE DE PRÉCISION

« Bien cibler la famille de pièces à usiner » « Les machines multifonctions sont des équipements complexes et pour ne pas rater son choix, il faut d'abord analyser à fond la pièce à fabriquer et ensuite, consulter un nombre important de fournisseurs. Nous envoyons toujours notre cahier de charges à une quinzaine de constructeurs. Restent en course trois offres, les plus adaptées à la famille de pièces à fabriquer, parmi lesquelles nous ferons le choix final. Les caractéristiques techniques comme la vitesse de rotation des broches, leur puissance ou les vitesses d'avance sont des éléments de décision importants. Tout comme la commande numérique de la machine pour ne pas multiplier le nombre de références différentes dans l'atelier et être confrontés à un souci d'entretien et de formation. Sans oublier bien sûr, le juge suprême, celui de l'usinage réussi d'une pièce d'essai. »

L'état du marché

Selon les données fournies par le Symop (Syndicat des entreprises de technologies de production), le marché français de la machine-outil a continué à croître en 2008, aussi bien en ce qui concerne la production que la consommation. La production, chiffrée à 872 millions d'euros, a été en progression de 4 % par rapport à 2007. La consommation, plus faible en fin d'année 2008, a affiché un chiffre d'affaires de 1,162 milliard d'euros, en croissance de 0,9% par rapport à 2007. Les machines évoluées (multifonction, 5 axes et cellules robotisées) connaissent un succès de plus en plus important, surtout dans les petites entreprises qui cherchent à réduire leurs coûts de production et à exploiter à fond le potentiel de leur équipement.

LAURENT ZANFONATO DIRECTEUR DES SOCIÉTÉS CABANES (55) ET ZALMECA (55) SPÉCIALISÉES DANS L'USINAGE DE PIÈCES COMPLEXES DE PETITES ET GRANDES DIMENSIONS

« Je conseille vivement aux ateliers de mécanique de s'équiper de machines multifonctions, si leur type de fabrication s'y prête. Ils profiteront ainsi d'avantages comme l'amélioration de la qualité, la diminution des encours ou la réduction sensible des temps de production. Notre expérience démontre que l'on peut gagner jusqu'à 20 % en ce qui concerne le temps de cycle. Et la crise ne fait que nous conforter dans ce choix : ce sont les machines multifonctions qui travaillent plus que les autres dans notre atelier car elles correspondent mieux à la demande. À condition bien sûr, de prévoir les solutions adaptées, comme les outillages de prise de pièce, plus complexes que sur les équipements classiques. À regarder également de près, la commande numérique. Nos quatre machines multifonctions Mazak sont dotées d'une CNC Mazatrol conversationnelle et donc plus simple à programmer. Résultat : on peut faire appel à des opérateurs moins expérimentés. »

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