Les centres d'usinage verticaux constituent en eux-mêmes un type de centre d'usinage. Dans les grandes lignes, il en existe deux autres : les centres horizontaux et les centres de type portique. Les centres verticaux comptent toutefois parmi les plus utilisés et les plus répandus en raison de leurs nombreux avantages, ce qui a donné naissance à une infinité de modèles adaptés à chaque besoin industriel dans les usines et ateliers de métallurgie.
Aujourd'hui, le type de centre vertical le plus courant est le modèle CNC (commande numérique par calculateur), qui se distingue par un fonctionnement entièrement automatisé : il suffit de programmer les codes correspondant aux coordonnées que l'outil doit suivre pour réaliser les opérations d'usinage requises sur une pièce donnée.
Caractéristiques générales d'un centre d'usinage vertical
Comme nous l'avons dit, les centres verticaux se déclinent en une infinité de modèles, conçus pour répondre à de multiples besoins d'usinage dans différents secteurs (l'automobile, par exemple). Les caractéristiques générales de chaque modèle restent néanmoins essentiellement les mêmes :
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Broche verticale |
La principale caractéristique est que la tête porte-outil se trouve dans la partie supérieure de la machine et se déplace verticalement. Ainsi, la pièce est usinée par le dessus. |
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Automatisation CNC |
À l'extérieur de la machine se trouve un écran doté de touches judicieusement conçues pour faciliter la programmation de codes numériques, de coordonnées ou d'instructions, traités par un calculateur pour exécuter les mouvements d'outil nécessaires jusqu'à obtenir le résultat souhaité sur la pièce usinée. Si les codes sont correctement programmés, la marge d'erreur humaine est pratiquement nulle et l'on atteint une précision au millimètre sur les différentes surfaces de la pièce. |
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Axes multiples |
Des centres verticaux toujours plus avancés continuent d'être développés : on trouve désormais des modèles multiaxes qui permettent d'usiner la pièce sous différents angles, et donc d'obtenir des formes et des géométries plus complexes. Ces axes peuvent se trouver sur la tête et/ou sur la table de travail. |
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Système d'arrosage par liquide |
Les températures élevées dues au frottement de l'outil sur la pièce sont maîtrisées par un système d'arrosage. Le liquide de coupe est projeté par des buses orientées directement vers la surface des pièces, ce qui permet aussi d'évacuer les copeaux. |
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Tourelle multi-outils |
Les modèles les plus récents intègrent aussi des systèmes automatisés qui permettent au centre vertical de changer d'outil de lui-même. Deux systèmes sont les plus répandus : l'un où un bras robotisé retire un outil de la broche pour en insérer un autre, et l'autre où la tourelle comporte plusieurs logements (chacun avec un outil déjà monté) sur une sorte de disque rotatif. |
À propos de cette dernière caractéristique, il convient de souligner que ces machines-outils peuvent remplir de multiples fonctions, et pas seulement la plus traditionnelle, le fraisage. Elles peuvent par exemple fonctionner comme centre de perçage-taraudage vertical ou comme centre de perçage vertical. Tout dépend de l'outil utilisé pour chaque type de tâche.
Les avantages d'un centre d'usinage vertical
Les différents types de centres verticaux offrent de multiples avantages pour l'usinage de pièces, notamment métalliques, dont la mise en forme est difficile et très chronophage avec les méthodes conventionnelles. La réduction des délais et la simplicité des processus sont d'ailleurs deux de leurs principaux atouts. D'autres avantages tout aussi notables s'y ajoutent :
- Ils maximisent la production à grande échelle.
- Ils améliorent la rentabilité financière de l'usine ou de l'atelier qui les utilise.
- Plusieurs centres verticaux peuvent être installés en ligne sous la supervision d'un seul ou de très peu d'opérateurs.
- Ils réduisent les coûts de main-d'œuvre.
- Ils offrent des résultats extrêmement précis, avec des surfaces lisses et exemptes d'imperfections.
- La production en série est plus précise et homogène d'une pièce à l'autre.
- La pièce est usinée par le dessus, ce qui permet à l'opérateur de suivre plus facilement le processus et de comparer les résultats avec le plan.
- Il suffit de programmer les codes nécessaires aux différentes pièces et aux mouvements d'usinage de l'atelier ; il ne reste ensuite qu'à les charger au besoin.
- Le changement automatique d'outils réduit considérablement les temps de production, ainsi que les risques d'erreur humaine.
Il faut préciser que ces machines-outils présentent certains « inconvénients », largement compensés toutefois par le bénéfice économique à moyen et long terme. Les principaux sont leur coût initial élevé, ainsi que les dépenses de maintenance et de remplacement de composants, elles aussi considérables.