Créé le : 03/08/2009
FIABLES ET TRES RAPIDES
L'amélioration sensible de la productivité de centres d'usinage horizontaux à laquelle s'ajoute une flexibilité à toute épreuve en font un concurrent redoutable des machines transfert.
L'industrie automobile exploite cet avantage et remplace à tour de bras les lignes transfert, certes productives mais rigides en terme de flexibilité, par des lignes transfert flexibles à base de centres d'usinage.
Plus fiables, disponibilité oblige, ces machines, conçues grâce au calcul par éléments finis, adoptent des solutions comme le moteur linéaire, qui améliore leurs qualités dynamiques.
Les gains de productivité ou la réduction du temps de cycle sont de l'ordre de 30%.
Le grand atout des centres d'usinage, à savoir, leur capacité à s'adapter rapidement aux moindres changements de production n'est plus suffisant. Car c'est bien connu : les utilisateurs veulent toujours plus à budget identique et surtout, un retour d'investissement rapide. Ce message, les constructeurs de machines-outils l'ont bien reçu.
Leurs centres d'usinage horizontaux destinés à la grande production changent d'allure et affichent des dynamiques encore accrues. Ils travaillent plus vite tout en étant aussi fiables qu'une machine transfert, mais, seul point noir au tableau, ils sont un peu plus chers. Il faut ainsi faire un compromis entre la productivité et la flexibilité qu'assure un centre d'usinage et le coût plus réduit d'une solution de type ligne transfert.
L'approche "moteur linéaire" ouvre cependant, à condition qu'elle soit bien appliquée, la voie vers une dynamique nouvelle. Les vitesses d'avance de 120 m/min et les accélérations de 20 m/s2 tendent à se généraliser. Avec des gains de productivité qui atteignent plus de 30%. Un gain qui n'est pas dû, on s'en doute, qu'à l'adoption du moteur linéaire. En effet, d'autres éléments entrent en ligne de compte comme la vitesse de la broche, celle des systèmes de changement d'outils ou de palettes.
Pionnier dans ce domaine (il a installé sa première machine à moteurs linéaires en 1993), Ex-Cell-O montrait à l'EMO la troisième génération de ses machines 3 axes XHC. Les XHC 241 et 341 (vitesse d'avance de 120 m/min, accélération de 14 m/s2) profitent de ce retour d'expérience unique dans la construction de machines-outils et allient haute dynamique avec grande vitesse d'usinage (broche de 54 kW et 16 000 tr/min).
Ces machines palettisées qui peuvent travailler indépendamment ou en cellule flexible présentent une série de fonctions intéressantes : usinage de l'aluminium mais aussi de l'acier, adaptabilité facile à l'usinage à sec, modularité, précision (répétitivité du positionnement selon la norme VDI : 3 microns) et vitesse
Inconditionnel du moteur linéaire avec ses Uranes, centres d'usinage extrêmement rapides, Renault Automation Comau dévoilait à l'EMO des nouvelles variantes, comme le bi-broches U225. Véritable équipement industriel, installé à des centaines d'exemplaires dans l'industrie automobile, l'Urane a des descendants.
Tel le centre d'usinage bi-broches MT1 de Comau, la maison mère de Renault Automation, qui dope la productivité.
Si la filiale de l'ingénieriste italien a définitivement adopté la solution moteur linéaire , la vis à billes continue d'avoir ses aficionados. Le centre d'usinage MC16.2 de Heller offre dans une configuration vis à billes une avance rapide de 90 m/min et une accélération de 12 m/s2.
DMG jongle avec les deux solutions en fonction de la machine, de ses courses et de l'application. Sa gamme de machines est très étendue. Son centre d'usinage horizontal DMC 85 V Linéar, par exemple, dispose d'une excellente dynamique : 2g et 120 m/min de déplacement en rapide.
Mazak fait de même : il installe le moteur linéaire, mais seulement quand cela s'impose. Ultra rapide, son dernier-né, le centre d'usinage horizontal F-660 L (L pour moteur linéaire) présente de nombreux atouts : vitesse d'avance rapide de 120 m/min, accélération de 20 m/s2 sur X et 18 m/s2 sur Y et Z, vitesse de broche de 20 000 tr/min, changeur d'outils plus rapide (2,4 s), vitesse de la table de 100 tr/min
Au total, un gain de 31% par rapport au modèle précédent, le FF 660. Pour un prix qui augmente de 25% tout de même. Le système de chargement/déchargement par robot permet d'installer cette machine dans des lignes transfert flexibles.
Honsberg Lamb quant à lui, présente avec le Bobcat une architecture de machine originale. Le compromis, dynamique, précision, temps de changement d'outils est de très bon niveau.
Bien qu'il possède un centre d'usinage à moteur linéaire dans sa gamme, le constructeur allemand Grob ne l'exposait pas à l'EMO. Il a préféré insister sur sa capacité à fournir des équipements capables d'usiner à sec (une solution proposée aussi par Horkos et Hüller Hille, mais assez peu répandue à l'EMO) mais aussi extrêmement productifs destinés à la fabrication de pièces en moyenne et grande série. Ses deux centres d'usinage bi-broches BZ 530 et BZ 540 s'intègrent facilement dans un système flexible (le constructeur le démontrait à l'EMO avec une installation dotée de 17 centres d'usinage qui assure l'usinage des carters en aluminium chez un fabricant d'automobiles allemand). A remarquer la haute dynamique de ces machines sur l'axe Z : une vitesse d'avance de 70 m/min, une accélération de 14 m/s2 (réalisées avec des vis à billes), une caractéristique intéressante pour les opérations de perçage ou taraudage.
La multiplication du nombre de broches sur la même machine se généralise, une évolution qui répond aux besoins de sous-traitants, mais pas seulement, de pouvoir traiter des séries courtes de petites pièces différentes. Ces équipements marquent également une autre tendance, celle du remplacement de machines spéciales par des centres d'usinage. Destiné à la fabrication en moyenne et grande série de pièces automobiles, le centre d'usinage XSB 330 de Ex-Cell-O peut être équipé d'une tête d'usinage interchangeable à broches multiples pour les opérations de perçage.
Samag exposait lui, un tri-broches de sa gamme MFZ qui offre selon les calculs du constructeur une réduction du temps de cycle de 30% par rapport à un bi-broches. Si son architecture de base est un 4 axes, une option permet d'en obtenir un cinquième au niveau des montages. Cet avantage intéressera probablement les sous-traitants automobile d'autant que sa précision est intéressante (entre 3 et 8 microns), que le changeur d'outil par sa construction originale est très rapide
SW (Schwäbische Werkzeugmaschinen) en fait plus que Samag en installant quatre broches sur la même machine. Pour un investissement de 680 000 DM, l'utilisateur peut usiner avec cette machine qui rappelle l'architecture à coulant avec deux axes horizontaux de Grob, des pièces par multiple de deux.
Ce n'est pas seulement la dynamique qui fait des progrès, la précision de centres d'usinage horizontaux s'améliore elle aussi. On constate ainsi des valeurs moyennes pour la précision de positionnement et la répétabilité de 3 et respectivement de 8 microns, avec une mention spéciale pour l'Urane de Renault Automation Comau, avec sa machine régulée thermiquement : ces chiffres sont de 2 et 4 microns.
Les temps de changement d'outils fondent aussi comme neige au soleil. Remarqué par certains utilisateurs pour ses centres d'usinage qui fabriquent des pièces de haute précision, Makino ne néglige pas la productivité. Un exemple : le temps de changement d'outil est de 1,3 s. Et quand on sait que 30% du temps total de cycle est alloué aux opérations de changement d'outil dans le secteur automobile, le calcul de rentabilité est vite fait
Heller et Mazak excellents eux aussi dans ce domaine : le premier avec 1,8 s pour son centre d'usinage MC16.2 (avance rapide de 90 m/min, accélération 12 m/s2) et 2,4 s pour le F-660L. Mais le champion de la catégorie semble être Hitachi Seiki avec son centre d'usinage horizontal HS 400 qui affiche un temps de changement d'outils de 1,2 s. Copeaux à copeaux ? Une question à poser au constructeur
Les principaux constructeurs de centres d'usinage horizontaux pour la grande production :
Il ne s'agit pas d'un liste exhaustive des présents à l'EMO ou de l'offre du marché.