Centres d'usinage CNC HMC avancés pour une efficacité de production supérieure

Les équipements d'usinage CNC permettent aux entreprises de produire des pièces complexes grâce à un processus d'usinage en configuration unique, convivial et efficace. Cette conception offre des avantages significatifs en termes de productivité : elle réduit les coûts de main-d'œuvre, améliore la qualité des pièces et optimise le temps de travail.

Centres d'usinage horizontaux (HMC)

La version HMC du centre de tournage CNC intègre une broche horizontale qui accélère le processus de fabrication et évite les interruptions. Par exemple, l'orientation de l'HMC permet aux copeaux de tomber naturellement, éliminant ainsi le temps perdu à les retirer de la table. Pour une efficacité maximale, vous pouvez même positionner l'HMC sur une palette pendant le chargement des pièces sur une palette séparée.

Centres d'usinage 5 axes

Un type de machine prisé est le centre d'usinage 5 axes, couramment utilisé dans l'industrie aérospatiale. La machine 5 axes offre la possibilité de basculer les pièces ou simplement d'incliner l'outil. Cette fonctionnalité permet à la machine de suivre en douceur les surfaces profilées et de positionner facilement l'outil dans différentes orientations.

Centres d'usinage verticaux (VMC)

Les VMC sont équipés de broches à action verticale pour saisir les pièces par le haut et sont le plus souvent utilisés pour des opérations d'usinage 2,5 ou 3 axes. Moins chers que les HMC, ils sont particulièrement attractifs pour les petites entreprises. Au fil des ans, les VMC sont devenus plus avancés, intégrant des broches à grande vitesse et la programmation conversationnelle.

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Pourquoi choisir un centre horizontal ?

La réponse simple : productivité et rentabilité. Les centres horizontaux peuvent facilement réaliser trois fois le travail d'un VMC comparable. Cette affirmation suppose que la charge de travail maintienne la machine occupée. Sans aucun doute, avec un HMC, vous en faites plus en beaucoup moins de temps. À mesure que la production augmente, l'efficacité de l'atelier s'améliore significativement. Comme plusieurs opérations peuvent être effectuées sur un HMC en une seule configuration, moins de travail en cours doit être déplacé dans l'atelier, augmentant la productivité.

La console HMC peut facilement remplacer trois à quatre VMC dans de nombreuses applications. Cela signifie qu'un opérateur HMC peut effectuer le travail de trois opérateurs VMC, réduisant ainsi les coûts de main-d'œuvre. Bien que le paiement financier mensuel pour un HMC puisse être 4 800 $ plus élevé que pour un VMC, le coût mensuel de main-d'œuvre pour un seul HMC peut être 7 200 $ inférieur à celui de la même production sur VMC. De plus, comme les HMC ont généralement plus d'automatisation associée, l'opérateur peut y consacrer moins d'attention, ce qui lui permet de gérer une autre cellule, d'actionner d'autres équipements ou d'effectuer des inspections.

Taux d'utilisation de la broche

Gagner de l'argent sur toute machine CNC nécessite de maintenir la broche en rotation pour qu'elle produise des copeaux avec le moins d'intervention possible de l'opérateur. Une étude de chercheurs universitaires a révélé que « le taux d'utilisation moyen des VMC, mesuré par le temps de fonctionnement de la broche, est de 25 %. L'utilisation des HMC atteint régulièrement 85 %. » Un atelier performant sur VMC peut atteindre 30 à 35 % d'utilisation, mais reste bien en dessous du taux HMC.

Lors d'un quart de travail typique de huit heures, l'HMC coupe pendant environ sept heures, tandis que le VMC coupe environ deux heures par quart. Cinq jours par semaine, l'HMC gagne 35 heures de coupe supplémentaires par semaine s'il fonctionne sur le quart suivant chaque jour, et encore plus s'il fonctionne six jours par semaine. Ce temps peut dépasser 1 200 heures par an. Le coût supplémentaire de l'horizontal devient presque négligeable, à condition d'avoir le travail pour maintenir la machine pleinement chargée.

Retournement des pièces

Chaque fois qu'un opérateur doit ouvrir la porte d'un VMC pour charger ou décharger une pièce, enlever les copeaux, effectuer un contrôle qualité en cours de processus ou retourner la pièce, la broche doit s'arrêter. Si cette pièce nécessite l'usinage de six faces, l'opérateur doit manipuler la pièce au total sept fois (chargement, cinq déplacements, déchargement). Lorsque la même pièce est usinée sur un HMC, l'opérateur ne touche à la pièce que trois fois (chargement, repositionnement, déchargement). La productivité et l'efficacité s'en trouvent améliorées. De plus, grâce au changeur de palette automatique, l'opérateur peut gérer ces opérations pendant que la broche continue d'usiner les pièces sur la palette dans la zone de travail. Cela peut également améliorer la qualité car le HMC nécessite moins d'intervention de l'opérateur, ce qui réduit la probabilité d'erreurs de chargement ou d'autres erreurs.

Considérations de conception de la machine

Il y a longtemps un débat sur la supériorité des guides en boîte ou des guides linéaires. Pour les VMC, on peut arguer qu'il n'y a pas assez de différence pour que ce choix importe. La situation est différente pour les HMC. Dans le cas des HMC, les guides linéaires se sont avérés meilleurs pour des vitesses de déplacement d'axe plus élevées sur des matériaux comme l'aluminium, car les vitesses d'accélération et de décélération peuvent être plus élevées. Par conséquent, les temps de cycle peuvent être significativement réduits. Certains HMC à guides linéaires atteignent une accélération de 1G sans sacrifier la rigidité de la machine et sans générer de chaleur excessive.

Cependant, pour certaines applications HMC, les guides en boîte peuvent être meilleurs. Bien que les HMC à guides en boîte aient des avances programmables maximales plus lentes, leurs performances sont meilleures dans les opérations où de fortes forces de coupe peuvent se produire. Les guides angulaires sont recommandés pour les coupes lourdes dans les matériaux durs comme le titane, les superalliages et l'acier à outils. Les HMC à guides en boîte offrent une finition parfaite, même avec des coupes lourdes dans des matériaux durs. La conception de la tête de broche sur le HMC est généralement très rigide. Cette conception résiste à la déflexion due aux forces de coupe, permettant ainsi des charges de copeaux plus élevées et prolongeant la durée de vie des outils. Certains HMC avec de grands espaces de travail ont des vis à billes doubles sur l'axe Y, ce qui donne proportionnellement plus de poids aux axes Y et X.

Les consoles HMC sont conçues avec la rigidité à l'esprit, elles sont donc généralement beaucoup plus lourdes que les VMC de même taille. (Un VMC moyen de 40 x 20 pouces peut peser 16 000 livres, tandis qu'un HMC de même taille peut peser plus de 40 000 livres.) En raison du poids plus important du HMC, la fondation pour ce type de machine est plus critique que pour les VMC. La fondation doit répondre aux spécifications du constructeur du HMC et la machine doit être correctement positionnée et fixée. Cela empêche la machine de « rebondir » lors de coupes lourdes.

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