La production passe à la CNC

Automatic Products à Sumner, Washington, a commencé comme un atelier de travail avec des cames automatiques au début des années 1990. Elle compte aujourd'hui plus de 50 machines CNC. L'atelier a commencé à remplacer les systèmes automatiques à cames par des machines Lico LNTS en 2017. Le propriétaire, Joel Gregory, a déclaré que ce fut une décision difficile car il avait appris le métier sur les systèmes automatiques à cames, mais des problèmes de main-d'œuvre lui ont forcé la main. Le nouvel équipement CNC surpasse de 37 % les automatismes à cames. De plus, pour de nombreux travaux, l'atelier éteint les lumières des machines et a éliminé les outils de forme (et le meulage des outils de forme) ainsi que le besoin de machines de deuxième opération, le tout avec moins d'employés. Crédits photos :Absolute Machine Tools

Du milieu à la fin des années 1800, le besoin de l'industrie d'une production d'usinage plus élevée a conduit à l'automatisation des tours à tourelle manuelle avec actionnement par came. En utilisant des arbres avec des tambours rotatifs ou des cames plates, les tours à tourelle sont devenus capables de produire des pièces avec une interaction humaine minimale. Diverses itérations de ces machines ont ensuite régné sur le monde du tournage de production pendant plus de 100 ans. Pendant ce temps, il y a eu des mises à niveau des machines à vis à une et plusieurs broches qui ont augmenté la productivité, la capacité et la sécurité, tandis que la mécanique de base est restée la même - des cames rotatives entraînaient une liaison mécanique, ainsi qu'une main-d'œuvre hautement qualifiée et des outils spéciaux nécessaires pour configurer et faire fonctionner les machines.

L'avènement de la technologie CNC dans les années 1960 a apporté à l'industrie de grands centres de tournage CNC qui, bien que précis et polyvalents, étaient relativement lents. Ceux-ci ont progressé tout au long des années 1970 et sont finalement devenus les tours CNC d'aujourd'hui. Ces machines sont désormais capables de déposer des pièces complexes complètes à l'aide de contre-broches, mais n'ont peut-être pas entièrement répondu aux besoins des ateliers de tournage de production gérant des lots de pièces de volume moyen à élevé.

L'industrie des tours à poupée mobile de type suisse a été la première à appliquer la technologie CNC au tournage de production dans les années 1970 (les machines monobroches CNC ont été introduites à peu près à la même époque). Les types suisses étaient initialement populaires en Europe, mais il a fallu un certain temps avant qu'ils ne soient largement adoptés en Amérique du Nord. En règle générale, ils sont proposés à des prix compétitifs, ont une capacité substantielle et offrent un outillage motorisé abondant dans une petite zone de travail.

L'utilisation de l'outillage est également une qualité unique des machines à vis à came des 100 dernières années. C'est-à-dire la possibilité d'obtenir plusieurs outils simultanément dans la coupe. Alors que certains équipements en dehors des machines multibroches ne peuvent avoir que deux outils engagés lors d'une coupe, les nouvelles machines monobroches CNC (telles que celles proposées par Lico et disponibles aux États-Unis auprès d'Absolute Machine Tools) peuvent en avoir trois simultanément, ce qui en augmentant la productivité et en réduisant les temps de cycle.

Tendance vers le CNC

Les principales raisons pour lesquelles les ateliers s'éloignent des machines actionnées par came sont l'âge et l'état de l'équipement, ainsi qu'une main-d'œuvre qualifiée disponible limitée. De plus, les clients demandent des tolérances plus serrées et de meilleures finitions, les pièces deviennent plus complexes et la taille des lots devient plus petite. Du côté de la machine, l'équipement CNC offre moins de main-d'œuvre par pièce et une utilisation plus élevée de la broche. Et, du point de vue réglementaire, les machines CNC sont beaucoup plus susceptibles de respecter les normes OSHA que les anciennes machines automatiques à cames.

La grave pénurie de main-d'œuvre qualifiée pour les systèmes automatiques à cames existe depuis de nombreuses années, mais elle devient maintenant aiguë. Une étude réalisée il y a 10 ans a révélé que l'âge moyen d'une personne chargée de la configuration de ces machines était de 55 ans. Aujourd'hui, bon nombre de ces personnes approchent de la retraite. Et, pendant cette période, peu d'entreprises formaient du nouveau personnel, souvent en raison de la difficulté à trouver quelqu'un qui voulait poursuivre ce métier. Il faut des années pour développer une personne de configuration bien formée pour les automatismes à cames.

Global Precision Parts dispose de machines modèles Lico LNTS et LNDD sur ses trois sites. L'ingénieur de processus Mike Naticchia a été le fer de lance de leur succès dans des travaux de courte, moyenne et longue durée auparavant exécutés sur des systèmes automatiques à cames et même sur d'autres plates-formes CNC. Le président de l'entreprise, Randy Mueller, déclare que les machines CNC ont contribué à réduire la main-d'œuvre par pièce, tout en augmentant le débit de 200 à 300 %.

Dans le même temps, de nombreux automatismes à cames sont tombés dans un état moins que premier. Les pièces détachées sont de plus en plus rares et chères. De plus, les personnes qui possèdent les connaissances nécessaires pour effectuer des réparations peuvent être plus rares que les pièces elles-mêmes. Le coût de remise à neuf d'une broche unique peut varier de 10 000 $ à 40 000 $, tandis que les broches multiples peuvent varier de 40 000 $ à 250 000 $, selon les besoins de réparation.

Les ateliers de tournage de production, qui connaissent des exigences de tolérance plus strictes, davantage de fonctionnalités nécessitant des opérations secondaires lorsqu'ils sont exécutés sur des machines à cames traditionnelles, et le besoin de meilleures finitions sont parfois en mesure de résoudre ces situations en utilisant des outils de rasage ou des outils de brunissage. Mais certains d'entre eux sont limités aux sections droites sur les automatismes à cames. Les machines CNC peuvent avoir des tolérances beaucoup plus strictes et peuvent tourner ou aléser des pièces jusqu'à des finitions Ra de 32 micro-pouces ou mieux avec des sélections d'outils appropriées. Les tolérances qui nécessiteraient un ajustement constant sur les cames automatiques peuvent être maintenues avec une interférence humaine minimale sur les machines à vis CNC. De plus, la plupart des machines à vis CNC ont des outils axiaux et radiaux sous tension et, lorsqu'elles sont combinées avec l'axe C, peuvent effectuer des fraisages, des perçages et taraudages transversaux, ainsi que des perçages et fraisages axiaux. Certaines machines à vis CNC disposent d'axes B et Y et peuvent déposer des pièces même très complexes.

Une autre raison courante de passer à la CNC est le temps de configuration. Les machines à cames monobroches peuvent prendre de 2 à 6 heures à mettre en place; les machines à cames multibroches peuvent prendre de 6 à 16 heures. Cela signifie non seulement que la machine ne rapporte pas d'argent à un magasin pendant cette période, mais que l'un des employés les plus chers du magasin se tient devant la machine pendant tout ce temps. À l'inverse, une fois qu'un travail est qualifié sur une machine monobroche CNC, les réglages peuvent souvent être effectués en moins d'une heure, voire plus rapidement sur des travaux répétitifs.

Un autre avantage qui contribue à réduire le coût par pièce sur l'équipement CNC est la possibilité de faire fonctionner les machines avec peu de surveillance ou d'éclairage. Les ravitailleurs de barres de magasin permettent également aux équipements CNC d'atteindre une utilisation plus élevée de la broche et nécessitent une main-d'œuvre considérablement réduite pour maintenir les machines en stock. Certains ateliers remplissent le magasin d'alimentation de barres et font fonctionner la machine jusqu'à ce qu'il soit épuisé. Certains exécutent leur lot actuel hors quart de travail, puis commencent un nouveau travail lors du premier quart de travail. D'autres peuvent réduire les besoins en personnel pour le deuxième ou le troisième quart de travail car les machines fonctionnent sans trop d'attention. Cela leur permet d'effectuer des configurations sur le premier ou le deuxième quart de travail et d'exécuter des tâches 24 heures sur 24.

Northland Screw Products, St. Francis, Minnesota, a déplacé de nombreux travaux des multibroches actionnées par came vers la plate-forme LNTS. Le machiniste senior Alex Martinson a dirigé ces efforts, exécutant des pièces dans des tailles de lot économiques avec une interface humaine minimale.

Une autre considération est la propreté et la sécurité. Les commandes automatiques CNC sont entièrement fermées, généralement avec des verrouillages de sécurité sur les portes de l'enceinte. Cela réduit les risques de glissades et de chutes en gardant l'huile et le liquide de refroidissement dans la machine et hors du sol. Ils sont souvent facilement reliés à des systèmes d'évacuation de brouillard, améliorant ainsi la qualité de l'air pour les travailleurs. Les verrouillages efficaces entre la porte et l'automate sur la CNC garantissent que les employés sont libres et à l'écart de la zone de coupe pendant que la machine est en marche, ce qui réduit les risques de blessures dues à l'utilisation de l'équipement.

Les anciennes cames automatiques ont de lourdes portes coulissantes (ou pas de portes), pas de verrouillages de sécurité et souvent une multitude de lacunes dans la protection par lesquelles les fluides et même les copeaux peuvent sortir de la machine et créer des conditions d'atelier glissantes et dangereuses. Le grand nombre de points de pincement possibles sur les anciennes cames automatiques est également difficile à protéger, et la fabrication de boîtiers entièrement métalliques pour protéger les travailleurs, réduire les niveaux sonores pendant le fonctionnement et contenir les fluides présente l'inconvénient de rendre les configurations de la machine plus difficiles et plus longues à terminer. .

Expériences d'achat

Un certain nombre d'ateliers sont passés des machines à cames aux équipements monobroches CNC Lico pour les raisons indiquées ci-dessus. Par exemple, Delphos, Ohio's Vanamatic a commencé à utiliser des machines Lico en 2008. Ils en ont ajouté plusieurs au fil des ans et utilisent maintenant neuf machines de modèle LNTS. Ils ont augmenté les taux de production et amélioré la qualité des pièces en déplaçant certaines familles de pièces aérospatiales de machines à huit broches et de machines de deuxième opération vers l'usinage complet sur les modèles LNTS. Selon Jared Wiltsie, un ingénieur Vanamatic, l'atelier coupe beaucoup de matériaux inoxydables difficiles et alors qu'un opérateur devait continuellement s'occuper d'une machine à 8 broches, un opérateur peut désormais s'occuper de trois machines LNTS ou plus qui produisent des pièces complètes.

Air-Way Manufacturing à Olivet, Michigan, est un fabricant et distributeur de raccords hydrauliques à usage OEM. L'entreprise utilise actuellement quatre machines Lico LNDD dans deux usines différentes. Selon le responsable de la technologie de fabrication, Troy Newman, l'entreprise utilise ces machines pour décharger les pièces de petites et moyennes séries des multibroches actionnées par came, en outillant les machines CNC pour exécuter certains travaux hors poste.

De même, Quality Switch à Newton Falls, Ohio, a acheté des pièces usinées à vis auprès de fournisseurs externes tout en produisant des pièces de plus grand diamètre sur des tours CNC multifonctions. Jeremy Sewell, vice-président, affirme que l'entreprise a économisé de l'argent en utilisant les plus petites pièces en interne sur ses machines LNDD. De plus, l'entreprise usine ces pièces pour ses propres produits, ce qui lui permet également de mieux contrôler le calendrier de fabrication.

Les photos tout au long de cette histoire mettent en évidence d'autres exemples. Certains magasins étaient en avance sur la courbe d'adoption, tandis que d'autres ont abandonné les machines à cames par nécessité. Des ressources de main-d'œuvre réduites, des tolérances et des finitions plus strictes, des temps d'installation plus courts et un environnement de travail plus sûr sont de puissants facteurs de motivation pour passer au tournage de production CNC. Les ateliers ont également constaté que les machines à vis CNC modernes contribuaient grandement à leur réussite financière.