Centres d'usinage horizontaux essentiels pour la fabrication de haute précision

Centres d'usinage horizontaux (HMC) — Description du processus

Centre d'usinage avec une broche parallèle au sol.

L'usinage horizontal est un choix courant pour les produits métalliques produits en série dans les applications industrielles. Les machines horizontales varient en taille et en style, et disposent de fonctions N/C et CNC.

Ces machines se caractérisent par une grande dynamique, des changements d'outils rapides et une excellente précision. Lorsque la polyvalence est essentielle, les machines doivent offrir des capacités 3, 4 et 5 axes.

Le centre d'usinage horizontal permet de nombreuses configurations, y compris le chargement/déchargement par robot et l'intégration d'opérations secondaires. Grâce aux capacités CNC des HMC, ils offrent efficacité et productivité dans les opérations de fabrication.

Les ateliers cherchant à acheter de nouveaux équipements ou à moderniser ceux existants ont de nombreuses opportunités sur le marché actuel. Certes, la décision d'acheter de l'équipement est toujours liée au modèle d'affaires de l'entreprise et aux pièces produites ; cependant, il est également important de voir comment l'équipement concurrentiel mondial peut aider le fabricant.

Centres d'usinage verticaux vs centres d'usinage horizontaux

Les centres d'usinage verticaux et horizontaux sont d'excellents équipements, mais pour de nombreux fabricants, le prix est souvent le facteur décisif. La plupart pensent instinctivement que le matériel moins cher est le choix évident car moins de capital est investi. Le prix inférieur est l'une des raisons pour lesquelles la plupart des fabricants choisissent un centre d'usinage vertical (VMC) plutôt qu'un centre d'usinage horizontal (HMC).

Si un fabricant est capable de dépasser le prix affiché et d'étudier les dollars dépensés pour fabriquer une pièce ou le coût par pièce, de nombreuses caractéristiques peuvent affecter le retour sur investissement (ROI) d'une machine. Par exemple, lorsque l'on examine le temps de cycle, l'écart de prix se resserre. Un HMC peut augmenter considérablement le débit de votre atelier. En fait, les fabricants constatent une réduction de 30 à 50 % du temps de cycle par rapport à l'utilisation d'un VMC pour la même tâche.

Une explication réside dans la capacité du HMC à effectuer l'usinage par lots, où les pièces sont traitées en groupe pour un usinage simultané. Le centre d'usinage horizontal offre également un accès supplémentaire aux pièces. Plusieurs surfaces de pièce peuvent être traitées en une seule configuration. Par conséquent, une pièce qui peut nécessiter six opérations sur une machine verticale peut être terminée en seulement deux sur une horizontale. La capacité de traiter par lots ou d'accéder à plusieurs faces en une seule configuration conduit à une meilleure qualité des pièces. La possibilité de réduire la configuration, la maintenance et le temps de traitement fait des machines horizontales la solution idéale pour les travaux répétitifs à faible volume.

De plus, les changeurs de palette sont généralement ajoutés aux centres d'usinage horizontaux, permettant de précharger les pièces dans des porte-pièces et de les remplacer en quelques secondes. Cette réduction des temps de chargement et déchargement minimise les temps d'arrêt et les besoins en main-d'œuvre. L'ajout de plusieurs palettes peut également prendre en charge l'automatisation, augmentant la charge de la broche et menant à un fonctionnement sans surveillance.

Les vitesses rapides sont un autre avantage des machines horizontales — elles sont généralement environ 65 % plus rapides que les machines verticales. Les mouvements peuvent être combinés pour un traitement parallèle, réduisant les temps de cycle.

Sur un VMC, les opérateurs doivent souvent arrêter la broche pendant de longues périodes lors des changements d'outils ou de pièces. Cependant, les machines horizontales peuvent effectuer des changements d'outils pendant l'indexation. En moyenne, les changements d'outils sur HMC sont environ 30 % plus rapides que sur VMC. Ainsi, plus il y a de changements d'outils sur une pièce, plus la chance de réduire les coûts est grande.

L'outillage peut également faire économiser de l'argent. Bien que la configuration horizontale fournisse un outillage plus court et plus rigide, elle prend généralement en charge des changeurs d'outils de plus grande capacité. Avec une capacité d'outils de 60 à 300+, tous les outils peuvent être stockés dans la machine, ce qui fait gagner du temps lors du chargement du changeur d'outils. C'est l'une des fonctions qui permet de configurer le travail sur une machine horizontale et de la laisser sans surveillance.

La zone de travail est un autre problème. Une machine horizontale a plus de quatre fois la zone de travail d'une machine verticale. Cette zone supplémentaire permet aux opérateurs de configurer plus de pièces et d'amortir les changements d'outils sur ces pièces supplémentaires, réduisant le temps de cycle et le coût par pièce. L'ergonomie de l'unité horizontale inclut une hauteur confortable où l'opérateur peut charger et décharger les pièces en position debout. La pièce est au niveau des yeux, et une pédale au sol permet à l'opérateur de faire pivoter la pièce pour accéder à l'avant et au côté de la palette.

Une meilleure évacuation des copeaux est un attribut supplémentaire de l'usinage horizontal, grâce à l'orientation de la broche, le refroidissement par la broche et l'évacuation des copeaux. Sur une machine horizontale, la gravité tend à éloigner les copeaux de la pièce et hors de la coupe vers la zone de gestion des copeaux. Ces caractéristiques affectent non seulement la main-d'œuvre mais aussi la qualité grâce aux avantages de l'évacuation des copeaux et de la gestion du liquide de refroidissement. Bien que les machines verticales soient généralement considérées comme plus précises pour le perçage et l'alésage car elles n'ont pas d'inclinaison de broche et ont moins d'axes, leur construction fait que les copeaux peuvent se coincer dans les poches profondes — causant une recoupe qui affecte la qualité de la pièce et la durée de vie de l'outil.

Toutes ces caractéristiques affectent les coûts de main-d'œuvre directs. Puisque l'opérateur n'a pas à rester devant la machine horizontale toute la journée, à améliorer les décalages d'outils, charger et décharger les pièces et enlever les copeaux, l'économie de main-d'œuvre combinée à la réduction du temps de cycle peut être un vrai atout. Le personnel peut être transféré vers d'autres opérations.

Pour évaluer avec précision le coût réel d'une machine, un fabricant doit considérer tous les chiffres lors du choix d'une machine, par exemple :

• Réductions du temps de cycle
• Moins de configurations
• Économies de coûts sur le temps hors coupe
• Réductions des avances rapides
• Exigences de main-d'œuvre réduites

Ensemble, selon l'application, ils peuvent s'additionner à plusieurs dizaines de milliers, voire centaines de milliers de dollars par an selon l'application, et peuvent rapidement combler l'écart d'investissement entre le prix d'achat initial du VMC et du HMC. Donc, lorsque tous les coûts sont inclus dans votre investissement, une décision plus éclairée basée sur un vrai ROI garantira que votre atelier reste compétitif dans le monde.

En fin de compte, le fabricant doit sélectionner le meilleur équipement pour son application. Cependant, si vous utilisez trois VMC ou plus dans votre capacité et envisagez de moderniser votre équipement, il est peut-être temps d'essayer un centre d'usinage horizontal pour atteindre la productivité la plus élevée et obtenir la meilleure valeur.