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Tours/fraiseuses multi-axes deux machines en une!

Le domaine des machines-outils évolue à la vitesse de l’éclair! Des machines dites conventionnelles comme celles de 3 à 5 axes, on se retrouve aujourd’hui avec des centres de tournage et de fraisage de 7 à 8 axes voire 11 et 12 axes.

Qui plus est dans certains cas, ces machines prennent la place de deux pour un même travail. Qu’est-ce qui explique une telle poussée d’adrénaline technologique?

Bienvenue dans le monde de l’i-manufacturing…

De plus en plus d’industriels se questionnent sur la mise à niveau de leur parc d’équipements d’usinage. Investir dans un centre multi-tâches entraîne des avantages indéniables.

L’augmentation de la productivité, la simplification du flux dans l’atelier, la réduction du nombre de machines (gain d’espace) ou encore l’optimisation des ressources constituent les principaux atouts à considérer si on veut se lancer dans un projet semblable.

Ces bénéfices se traduisent par le fait de pouvoir réaliser un maximum d’usinage en fabriquant la pièce finie en un seul montage sur la même machine.

Dans le domaine des équipements à commande numériques, la technologie multi-axes (7, 8 ou 9 axes, un axe étant en quelque sorte un déplacement piloté) est souvent associée aux machines tours / fraiseuses.

Ces centres d’usinage multifonctionnels complexes constituent en quelque sorte l’intégration de deux machines en une. On y retrouve un ou deux mandrins de tournage (qui permet de fixer rapidement la pièce) combinés à une ou deux tourelles (système de changement rapide d’outils).

Le défi : éviter les collisions!

Dans un contexte fortement concurrentiel, les entreprises cherchent constamment la réduction des coûts de production. Les pièces à usiner deviennent de plus en plus complexes et ces engins industriels high-tech peuvent combiner des opérations multiples d’usinage classique tels le tournage, le fraisage, le lamage, le perçage ou encore le taraudage, sans oublier le contrôle associé.

Machine multi-axes

Machine multi-axes

Selon Réjean Roy, ingénieur développement et fabrication et Ludovic Poisverds, chargé de projets au Centre technologique en aérospatiale (CTA) « il est préférable d’utiliser des logiciels dédiés permettant de générer les parcours d’outils et synchroniser les tâches effectuées sur chacun des deux mandrins.

Machine multi-axes

Machine multi-axes

De plus, des logiciels de simulations permettent de visualiser rapidement les déplacements dans la machine, afin de bien coordonner les tâches d’usinage et éviter tous risques de collisions entre des deux tourelles. »

Le secret du multi-axes

À l’opposé des machines dites conventionnelles (3 à 5 axes), le nombre d’outils pouvant être utilisés par ces équipements polyvalents est supérieur en raison des multiples possibilités d’opérations de tournage et de fraisage pouvant être effectuées sur le mandrin principal ou secondaire.

Afin d’accroître la capacité de production, les experts recommandent fortement d’intégrer des options de live tooling (outils rotatifs directement sur la tourelle) sur la tourelle de tournage. On évite ainsi de changer d’outils constamment.

Par ailleurs, l’automatisation de tels équipements permet de réduire le nombre de gabarits (sert à contenir et serrer la pièce).

Ainsi, « le premier côté de la pièce peut être réalisé dans le mandrin principal », explique l’ingénieur du CTA ; par la suite, on peut transférer la pièce dans le mandrin secondaire et terminer l’usinage sans l’intervention d’un opérateur pour effectuer le deuxième montage. »

On peut dans certains cas fabriquer une pièce complète sans recourir à une seconde machine.

« Lorsque des opérations de fraisage sont requises sur des pièces à géométrie circulaires, ajoute Réjean Roy, l’acquisition d’une machine multi-axes tour/fraiseuse peut s’avérer une option envisageable pour éviter l’achat de deux machines dédiées. »

Toutefois, le niveau d’expertise requis pour opérer de tels équipements est relativement plus élevé.

À l’opposé des machines dites conventionnelles (3 à 5 axes), le nombre d’outils pouvant être utilisés par ces équipements polyvalents est supérieur en raison des multiples possibilités d’opérations de tournage et de fraisage pouvant être effectuées sur le mandrin principal ou secondaire.

- Réjean Roy, ingénieur développement et fabrication Centre technologique en aérospatiale

L’i-manufacturing sans limites

En raison des investissements et des ressources nécessaires pour opérer ce qu’il est convenu d’appeler l’usine du futur, on retrouve ces machines dans des moyennes et grandes entreprises pour le moment.

« Mis à part les fabricants de pièces d’aérostructures (fuselage, ailes, nacelles de réacteurs, etc.), termine Réjean Roy, les entreprises spécialisées dans l’usinage de composantes à forte valeur ajoutée pour moteurs d’avion (aube de turbine de turboréacteur, par exemple) et trains d’atterrissage sont des utilisateurs aguerris pour ce type d’équipements, (qui requiert plusieurs opérations de tournage et d’usinage multi-axes) le tout étant justifié par la complexité des pièces à produire. »

Trains d'atterrissage

Trains d’atterrissage

Toutefois, le domaine médical et les manufacturiers d’engrenages et de vilebrequins notamment constituent également d’autres clientèles pour des machines-outils multi-axiales.

Asiatiques (Japon, Taiwan, etc.), Européens (Allemands, Français et Italiens notamment) et Américains se retrouvent en pole position des fabricants de ces équipements ultra-performants.

Saviez-vous que?

  • … un tour multi-fonctions pilotant 10 axes peut faire travailler quatre outils sur la pièce ? La principale difficulté provient dans la programmation. On doit effectuer l’opération en quelques dizaines de minutes tout en contrôlant la parade des différents outils autour de la pièce.

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