Les centres d'usinage comptent parmi les machines les plus modernes et les plus avancées de l'industrie métallurgique. Ces machines automatisées permettent d'exécuter de nombreuses opérations d'usinage grâce à la commande numérique par ordinateur, ou CNC. Pourquoi investir dans un centre d'usinage ?
Le centre d'usinage, la technologie la plus avancée
La principale caractéristique du centre d'usinage est d'être automatisé et de pouvoir réaliser différents procédés d'usinage grâce à la commande numérique par ordinateur (CNC). Ces machines nécessitent une intervention humaine minimale : l'opérateur n'a qu'à réaliser la conception de la pièce, la mettre en place sur la machine et lancer celle-ci. Les opérations y sont réalisées avec des outils de coupe rotatifs comme les forets.
Il existe aujourd'hui différents types de centres d'usinage, qui se distinguent par leur taille, leurs fonctions et leur niveau d'automatisation. Leur prix varie selon le modèle et ses caractéristiques, et représente un investissement important pour les ateliers. La puissance de ces centres peut atteindre 75 kW, tandis que les vitesses de broche se situent entre 4 000 et 8 000 tr/min. Selon leur taille, certains centres d'usinage acceptent des pièces allant jusqu'à 7 000 kg.
Caractéristiques générales des centres d'usinage
Malgré des tailles et des spécifications techniques différentes, les centres d'usinage ont des caractéristiques communes. Ils sont par exemple reconfigurables. Cette qualité permet de réaliser différentes opérations sur une même pièce et dans un même cycle d'usinage : la tête de la machine change d'outil pour, par exemple, fraiser et percer une même pièce en un seul processus. De plus, la pièce n'a pas besoin d'être repositionnée, car c'est la machine elle-même qui s'en charge.
Les nombreuses opérations d'usinage qu'il peut réaliser sont possibles grâce à sa polyvalence et à sa flexibilité, deux qualités qui découlent de son haut degré d'automatisation. Ce degré d'automatisation permet aussi d'accélérer les processus de production, car ces machines offrent une cadence élevée. Grâce à ce niveau d'automatisation, les opérateurs peuvent conduire plusieurs machines CNC à la fois.
Les pièces fabriquées sur ces machines présentent des états de surface irréprochables. Pour la production en série, ces machines sont en outre un excellent choix.
Les centres d'usinage prennent en charge différents langages de programmation (selon le modèle de machine), comme Java, Python, Perl, etc. Ils permettent de travailler directement dans le langage alphanumérique CNC.
Exigences techniques du centre d'usinage
Les centres d'usinage doivent répondre à certaines spécifications techniques pour réaliser correctement les opérations. Ils doivent non seulement disposer des outils adaptés et exécuter les programmes nécessaires, mais leur construction doit aussi satisfaire à une série d'exigences. Par exemple, le matériau de la structure porteuse doit être très résistant. Pour les structures et le bâti, on utilise donc de la fonte coulée, de la fonte grise, de l'acier forgé ou du béton polymère. Pourquoi ces matériaux ? Parce qu'ils ont une faible densité, sont rigides, présentent une faible dilatation thermique et une conductivité thermique élevée, et peuvent absorber les vibrations.
L'une des causes de défaillance des machines-outils est liée à la dilatation thermique, car les sources de chaleur sont à la fois externes et internes. Les centres d'usinage doivent disposer de matériaux, d'éléments et de mécanismes permettant de maintenir la température optimale pour l'usinage, comme l'utilisation d'un liquide de coupe pour refroidir la zone d'usinage.
Composants informatiques
Les centres d'usinage sont de grands ordinateurs capables de transformer en objet réel une pièce conçue sur ordinateur. Comme vous le savez, le langage CNC fonctionne parce que la pièce est d'abord conçue à l'aide de logiciels (CAO et FAO). Ceux-ci permettent de concevoir la pièce, puis de traduire cette conception dans le langage CNC de la machine.
Pour réaliser ces processus, un centre d'usinage doit disposer de certains composants informatiques : par exemple, une unité centrale de traitement (CPU), des périphériques d'entrée et de sortie, des unités de stockage des données et une unité d'interface PLC.
La CPU est l'un des éléments les plus importants de ces machines, car elle calcule la position des axes, les déplacements et les programmes de fonctionnement de la machine. Les informations parviennent à la CPU par les périphériques d'entrée, comme les règles optiques, la connexion à l'ordinateur ou le clavier. Les périphériques de sortie, eux, reçoivent les informations fournies par la CPU. L'écran de la machine est l'un de ces périphériques de sortie.
Le stockage des données, comme vous le savez, permet d'enregistrer les informations nécessaires à la machine, sur un disque dur classique ou via une connexion RS232.
Une fois les données traitées par la CPU, les informations sont transmises aux différents organes de la machine, ce qui permet d'exécuter le programme prévu sur la pièce. Ce transfert de données n'est pas assuré par la CPU, mais par le PLC.