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Les machines-outils compressent les coûts

Mirel Scherer

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Les machines-outils compressent les coûts

La robotisation ainsi que l'usage étendu des équipements annexes permet au Japon de conserver sa production chez lui. Alors, pourquoi pas la France ? " Yves Roche PDG de Mazak France

© D.R.

- Pragmatiques, les constructeurs d'équipements d'usinage font appel à des recettes qui ont fait leurs preuves. Robotisation, palettisation, intégration d'usinages différents sur une même machine... tout est mis en oeuvre pour éviter les délocalisations.

Situés en première ligne dans la guerre sans relâche que mènent les utilisateurs pour baisser les coûts de production, les constructeurs de machines-outils font feu de tout bois pour les satisfaire. Les solutions pragmatiques se multiplient. Certains font appel aux robots ou aux systèmes d'automatisme palettisés ; d'autres à l'intégration d'un maximum de fonctions sur une seule et même machine.

Terminer une pièce en un seul montage

Pionnier parmi les pionniers, Mazak s'est attaqué à ce casse-tête car il fallait proposer un équipement qui regroupe deux machines, un tour et un centre d'usinage, mais avec les performances optimales de chacune d'entre elles. C'est ainsi que sont nées les fameuses Integrex. Des machines qui ont évolué du centre de tournage doté simplement de quelques outils rotatifs et d'une broche pas très puissante, à des machines capables d'assurer de vraies opérations de fraisage. Exemple : l'Integrex e-650HS II avec ses broches principales et secondaires de 45 kW et sa broche de fraisage de 37 kW.

Quels avantages pour l'utilisateur ? Tout simplement la capacité de terminer une pièce en un seul montage, de l'usiner sur toutes ses facettes grâce à une broche oscillante qui se positionne aussi bien horizontalement que verticalement et à une table rotative. Il a fallu, bien sûr, pour cela mettre au point une commande numérique (CN) comme la Mazatrol Matrix capable d'avaler les calculs, de réagir au quart de tour tout en restant... "conversationnelle". Cerise sur le gâteau, le constructeur japonais propose ses e-Tower, un système qui aide l'opérateur à adapter le programme d'usinage aux exigences du matériau à usiner et des outils de coupe disponibles. Il dispose aussi d'informations concernant la maintenance de l'équipement et l'ordonnancement des opérations. Utilisateurs d'Integrex e-650HS, certains ateliers américains comme ceux de Cooper Cameron Valves ou Advanced Machining & Fabricating ont fait part à nos confrères d'American Machinist de leurs performances. Pour les uns, ce type de machines divise le cycle de fabrication par deux. Ce qui permet de rapatrier certaines fabrications délocalisées dans des pays à bas coût. Pour d'autres, la possibilité de traiter avec ces machines des bruts ronds plutôt que rectangulaires divise par presque trois le temps d'usinage.

Mori Seiki a, lui aussi, reçu cinq sur cinq le message des utilisateurs. Sa nouvelle gamme de machines multifonctions NT, dévoilée à l'EMO de Hanovre en 2005, s'inscrit dans la même démarche. Elles usinent de A à Z aussi bien le téflon que l'Inconel 718 ou encore des superalliages.

Sous-traitant aéronautique à Nogaro, dans la région toulousaine, Cousso attend avec impatience sa future machine, sa NT, capable d'usiner sur 5 axes simultanés. « Elle nous aidera à mieux traiter les pièces complexes », affirme Christophe Ducor, responsable méthodes de cette PME de 70 personnes qui travaille notamment pour Airbus ou Dassault Aviation. L'entreprise s'appuie sur un parc de machines qui comporte déjà plusieurs centres d'usinage palettisés et des outils de programmation comme TopSolid'CAM de Missler Software. Objectif permanent : faire bon du premier coup...

Nodier Emag, l'inventeur du tour vertical dont la prouesse a été copiée par tous, joue lui aussi la polyvalence. « Les technologies que nous intégrons (usinage, rectification, laser, etc.) bénéficient du savoir-faire et de la synergie de chaque membre de la famille Emag », précise Jean-Paul Nodier, PDG de Nodier Emag et président du Symop, le syndicat français de la machine-outil. La centralisation de la production des sous-ensembles permet ainsi de profiter d'économies d'échelle.

Des machines qui dopent la productivité

Parmi ces machines, les centres de tournage VL, destinées à l'usinage des pièces de 10 à 200 mm de diamètre. Des équipements conçus pour être les plus universels possible, rapidement programmables, permettant un changement de série instantané. Une fois les mors adéquats montés sur le mandrin, les pièces simples ou complexes sont déposées en temps masqué dans les prismes de transport ou dans des palettes adaptées et usinées automatiquement. Autre machine qui dope la productivité : la VTC. À chargement/déchargement automatique réalisé par la broche, ce tour automatique vertical multifonctionnel est dédié à la fabrication de pièces longues. Ou encore le centre d'usinage BAS 03 à chargement en temps masqué par balancelles avec bridage multiple. Présenté avec axe A intégré à double palier, plateau CN à entraînement direct, il est particulièrement adapté à l'usinage à sec.

D'abord quatre puis cinq, six et maintenant sept... le nombre d'axes d'usinage se multiplie pour pulvériser les temps de fabrication et éviter les transferts d'un équipement à l'autre. Realmeca illustre ce concept avec son petit centre d'usinage RM7 H qui assure des opérations de fraisage en 5 axes simultanés, de perçage et de taraudage ainsi que de tournage, filetage et tronçonnage. Son secret : une broche inclinable adaptée à l'usinage à grande vitesse grâce à une vitesse de rotation de 30 000 tr/min et une puissance de 10 kW. Fidia commercialise, lui, la machine 6 axes KRV199 choisie récemment par Snecma Propulsion Solide pour l'usinage de pièces en céramique ou carbone.

Des usinages complets de haute précision

Matec propose le centre de fraisage-tournage à double broche FDZ DUO, une machine 7 axes. Multifonction, elle assure l'usinage de pièces (300 mm de diamètre) sur six faces. Un équipement qui peut être conçu sur mesure, qui dispose d'une capacité de 100 outils et dont la broche offre une puissance de 30 ou 68 kW et des vitesses jusqu'à 42 000 tr/min. 7 axes aussi pour le centre d'usinage multifonction Mill 800 de Chiron. Équipé 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 polyvalente offre les conditions pour un usinage complet de haute précision sur six faces.

Les fournisseurs attitrés de solutions pour le secteur de l'outillage et du moule s'activent eux aussi. Huron, par exemple, avec un centre d'usinage ergonomique, le K2X 10 Five. Destiné aux usinages rapides et très précis, il réduit le temps de fabrication grâce à un concept innovant : la cinématique de la table birotative orientée à 45° combinée avec un plateau de 630 mm.

Mikron propose, pour sa part, plusieurs solutions qui marient usinage à grande vitesse (UGV) et automatismes adaptés à ce type de fabrication. Exemple : le magasin de pièces dont la capacité va de 7 à 48 palettes. « Qui dit gestion de palettes, dit cependant capacité du magasin d'outils plus conséquente et un changement d'outil plus rapide », note Philippe Ledoux, responsable du centre de compétence technique UGV de Mikron. Solution adoptée : un magasin d'outils modulable dont la capacité varie (120, 170 ou 220 outils) et dont le temps de changement copeaux à copeaux est passé de 15 à 3 secondes. Cela a de multiples conséquences sur la conception de la machine qui doit, par exemple, améliorer l'évacuation des copeaux. « Nous avons adopté un concept original de cartérisation de la machine qui évite l'accumulation de calories sur les éléments du bâti », explique le spécialiste. Il s'agit en fait d'une double cartérisation qui créé un vide d'air entre les éléments du bâti.

Des broches ultrapuissantes

DMG tue lui aussi les temps morts avec des machines destinées à la fabrication en grande série comme les DMC 60 H ou DMC 80 H linear qui affichent un temps de changement d'outil de 1,5 seconde (copeaux à copeaux).

L'intégration de robots dans la structure de la machine est une autre démarche qui se généralise. Index intègre dans ses machines un robot Scara. Hermle propose une cellule robotisée, la C30 U, dotée d'un robot Kuka RS6. Les usinages sur 5 axes simultanés s'effectuent ainsi sans relâche, 7 jours sur 7 et en trois-huit, sous l'oeil vigilant d'une caméra. Une unité de rectification intégrée assure les finitions.

Spécialiste réputé des cellules flexibles robotisées, Chiron en propose pour tous les goûts. La Flexcell Duo, par exemple, dispose de deux centres d'usinage qui assurent un usinage complet sur six faces. La Quattrocelle comporte, elle, quatre centres d'usinage à changement d'outil rapide.

L'adoption de broches ultrapuissantes est un autre moyen d'amélioration de la productivité. Démonstration avec le centre d'usinage Unipro 5, une machine qu'utilise Turbomeca à Tarnos (Landes) pour l'usinage de pièces en Inox. Son constructeur, le néerlandais Unisign, en propose une version dotée d'une broche maison de 100 kW et 25 000 tr/min. Résultat : une capacité d'enlèvement de copeaux en aluminium de 10 000 cm3/min soit, selon le constructeur, deux à cinq fois plus que les machines UGV du marché.

À noter enfin, la solution originale de Fidia. Son centre de fraisage Boxer intègre... deux machines 5 axes équipées de deux commandes numériques qui peuvent usiner simultanément sur la même pièce ou des pièces différentes tout en gérant par les CN la synchronisation et l'anticollision des têtes. « Plusieurs installations sont en production à travers le monde », précise Roland Farant, directeur de Fidia France. Le Groupe Duarte recentre ainsi ses moyens d'usinage des outillages sur son usine de Le Quesnoy (Nord) avec plusieurs machines de ce type. Et Messier-Dowty Angleterre, du Groupe Safran, vient d'investir dans un centre Boxer complètement automatisé, destiné à l'usinage des trains d'atterrissage...

MAZAK DES CELLULES D'USINAGE INFATIGABLES

- Premier à avoir mis en place en 1982 un atelier flexible dans son usine japonaise, le numéro un mondial de la machine-outil persiste et signe. Revenu d'un voyage sur cette planète de l'usinage automatique, Yves Roche, PDG de Mazak France, s'enthousiasme : « Ces solutions de production robotisées, cellule ou ligne flexible, font appel à des robots multiaxes. Des équipements dotés de préhenseurs gérés en axe numérique, équipés de caméras de vision de reconnaissance de forme et de position de pièce, munis de lasers de mesure pour le décalage des origines pièce/main du robot, de tours de stockage de palettes pièces... » Un taux record d'utilisation Les pièces sont disposées sur des palettes de transport, le robot les identifie et les positionne grâce à sa caméra de vision et les met en place sur le bridage machine. Le robot assure également l'actionnement mécanique des étaux de serrage pièces le cas échéant. Le système de production a une grande autonomie liée au volume de stockage important. « Au Japon, ces installations ont permis à des utilisateurs comme Fanuc, d'afficher un taux d'utilisation des équipements de 720 heures par mois », indique Yves Roche.

UN USINAGE SOUS HAUTE SURVEILLANCE

- Centre d'usinage 5 axes, robot Kuka RS6, caméra, unité de rectification... la cellule flexible C30 U de Hermle peut travailler sans répit.

UNE MACHINE MULTITALENT

- Tourner, fraiser, percer ou tarauder des barres... la Mill 800 de Chiron assure l'usinage complet en une seule prise de pièces complexes.

USINAGE POLYVALENT SUR MACHINE PRÊTE À INSTALLER

- Tournage, fraisage, alésage, perçage profond, taraudage, mesure... la VLC 400MT d'Emag sait tout faire.

DES TEMPS MORTS RÉDUITS

- La HSM 600U de Mikron possède un magasin modulable qui divise par cinq le temps de changement d'outil.

POUR ENLEVER UN MAXIMUM DE COPEAUX

- Stakhanoviste, le centre d'usinage Unipro 5S d'Unisign a, selon ses concepteurs, une capacité d'enlèvement de copeaux deux à cinq fois plus importante que les machines UGV existantes sur le marché.

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