Qu’est-ce qu’un centre d’usinage vertical?
Dans la famille machine outils, je voudrais le centre d’usinage vertical 🙂
Comment définir une machine-outil de type centre d’usinage vertical?
Un centre d’usinage vertical est une machine outil permettant de créer une pièce mécanique à partir d’un bloc de matière, appelé brut, en retirant la matière grâce à un outil fixé dans la broche.
On nomme cette machine « centre d’usinage vertical » car sa broche est positionnée de façon verticale. L’outil accède à la pièce par le dessus, permettant d’effectuer des opérations sur la surface supérieure de la pièce et quelques opérations sur les côtés de la pièce.
Ces centres d’usinage sont des machines que l’on trouve le plus fréquemment dans les ateliers car ils permettent de réaliser de nombreux types d’opérations. Leur ergonomie est adaptée aux interventions fréquentes de l’opérateur, notamment pour contrôler la pièce en cours d’usinage car l’accès à la pièce est aisé et il est facile de voir celle-ci derrière les fenêtres des portes d’accès à la table.
Quels sont les principaux éléments d’un centre d’usinage vertical?
Un centre d’usinage vertical est composé de :
- Une table horizontale sur laquelle est fixé le brut à usiner
- Une broche verticale qui est perpendiculaire à la table
- Un magasin d’outils pour stocker les outils permettant d’effectuer différentes opérations
- Une commande numérique qui contrôle la machine. Il existe plusieurs constructeurs de commande numérique : Fanuc, Mistubishi, Heidenhain ou encore Siemens.
Comment évacue-t-on les copeaux sur un centre d’usinage vertical?
La matière retirée du brut forme des copeaux. Il est préférable que les copeaux ne restent pas au niveau de la broche car ils pourraient endommager la pièce ou même les outils.
Plusieurs systèmes existent donc pour retirer ces copeaux.
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LE SYSTEME D’ARROSAGE
Plusieurs types de système d’arrosage existent en fonction de la quantité de copeaux ou de la matière utilisée. Le liquide utilisé s’appelle liquide d’arrosage. Il est conseillé de maintenir une bonne qualité du liquide d’arrosage, pour que l’usinage se fasse dans les meilleures conditions, pour cela il existe des systèmes de filtration du liquide. L’arrosage sert également à refroidir la pièce ou l’outils et ainsi éviter les dilatations thermiques qui entraineraient des pièces non confirmes.
Pour citer les principaux types d’arrosage :
Buses d’arrosage
Les buses d’arrosage généralement disposées dans la zone d’usinage. Ces buses sont dirigées de façon à bien cibler la zone à arroser. Par exemple autour de la broche.
Arrosage centre broche
Il est possible d’avoir une broche qui usine et arrosage simultanément. Ce système est utilisé pour évacuer les copeaux qui resteraient « coincés » lors d’un taraudage par exemple.
Pistolet d’arrosage
Le pistolet d’arrosage est utilisé par l’opérateur pour nettoyer l’intérieur de la machine après usinage
Douche d’arrosage
La douche d’arrosage qui s’écoule du plafond de la machine. Ce système est utilisé pour les pièces qui génèrent beaucoup de copeaux.
Les systèmes d’arrosage sont définis par la pression de l’arrosage, le débit ou la capacité du bac du liquide d’arrosage.
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ASPIRATEUR DE BROUILLARD D’HUILE
Usiner engendre des copeaux mais également de la poussière de particules (matière, huile). Afin de maintenir un environnement idéal pour usiner mais également pour la santé de l’opérateur, il est conseillé d’installer un aspirateur de brouillard d’huile.
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LE SYSTEME DE SOUFFLAGE
À la place du liquide d’arrosage, de l’air est soufflé.
Comme pour le système d’arrosage, il existe :
- Les buses de soufflage
- Le soufflage centre broche
- Pistolet de soufflage
Le choix entre arrosage ou soufflage se fait en fonction de la matière et des outils utilisés :
Par exemple, l’aluminium est un matériau très tendre qui s’usine facilement et génère beaucoup de copeaux. L’aluminium nécessite souvent de l’arrosage afin d’obtenir un bon état de surface et pour éliminer les copeaux, mais il existe des outils qui peuvent s’utiliser sans arrosage tout en conservant un très bon état de surface.
Egalement les fabricants de moules usinent des matières très dures et parfois difficiles à usiner en enlevant très peu de matière au niveau de l’outil, mais en le faisant à grande vitesse, c’est ce que l’on appelle l’usinage grande vitesse ou UGV. Ce type d’usinage se fait sans arrosage, mais avec du soufflage afin d’éliminer les copeaux.
Enfin, lorsqu’on perce des trous profonds, on utilise généralement de l’arrosage centre broche à haute pression (de 50 à 70 bars) afin de dégager les copeaux au fond du trou et éviter le bris de l’outil qui se ferait par l’accumulation des copeaux au fond du trou en cours d’usinage.
En général, les fabricants d’outils (carburiers) préconisent le type d’arrosage ou de soufflage en fonction de la matière à usiner car ce sont eux qui développent des outils en fonction des matières à usiner et des résultats que l’on désire obtenir.
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LES CONVOYEURS A COPEAUX
Le système d’arrosage permet l’évacuation des copeaux en quantités « raisonnables ». Lorsqu’il y a trop de copeaux, il est nécessaire que le centre vertical soit également équipé d’un convoyeur à copeaux pour évacuer les copeaux en dehors de la machine. Comme le nom l’indique il convoie les copeaux vers l’extérieur de la machine mais suivant le type de copeaux il est important de sélectionner le bon convoyeur. Globalement, un convoyeur est constitué d’un élément récepteur (généralement un tapis métallique) qui en tournant sur lui-même emporte les copeaux dans un bac de récupération.
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Convoyeurs à tapis
C’est le convoyeur le plus standard et qui convient bien à la plupart des matières. Ce convoyeur est constitué d’un tapis métallique fait de plaques fixées les unes aux autres, sur lequel les copeaux tombent. Le tapis étant troué, les copeaux restent sur le tapis, alors que le liquide d’arrosage traverse le tapis et est collecté dans un bac à lubrifiant.
Ce convoyeur est utilisé pour les copeaux suffisamment gros pour être collectés par le tapis métallique.
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Convoyeurs à dragues
Lorsque les copeaux sont trop fins, ou sous forme de poudre (c’est souvent le cas pour l’aluminium), l’utilisation d’un convoyeur standard à tapis serait à proscrire car les copeaux ne resteraient pas sur le tapis mais irait au fond du bac à lubrifiant, et leur accumulation, à terme, feraient déborder le bac à lubrifiant.
Le convoyeur à drague est équipé, en plus du tapis, de lamelles qui viennent « gratter » le fond du bac, afin de récolter les éléments qui se trouveraient au fond du bac à lubrifiant.
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Convoyeur magnétique
Certaines matières magnétiques génèrent des copeaux de bonne taille mais aussi de la poussière de copeaux. C’est, par exemple, le cas de la fonte. On utilise parfois un convoyeur magnétique constitué d’une bande aimantée à la place du tapis traditionnel. Cette bande récolte les copeaux de toute taille par aimantation afin de les extraire de la machine. Cette solution ne fonctionne que pour les matières magnétiques (donc pas pour aluminium ou les aciers inox).
Le convoyeur a copeaux permet d’évacuer les copeaux à l’extérieur de la machine. Sa deuxième fonction est de permettre de séparer les copeaux du liquide d’arrosage. Ce liquide d’arrosage doit être nettoyé afin de pouvoir être réutilisable. Il existe donc des filtres entre le convoyeur et le bac d’arrosage pour effectuer ce nettoyage. Il est également possible d’avoir un déshuileur pour séparer le liquide d’arrosage de l’huile.
Quels sont les axes d’un centre d’usinage vertical?
Afin de diriger correctement le mouvement de la broche, les machine outils sont définies par les axes linéaires X, Y et Z tous perpendiculaires les uns aux autres.
Par convention :
- Mouvements de la broche sont associés à l’axe Z
Celui-ci est parallèle à celui de la broche d’usinage. Son mouvement est donc vertical de haut en bas. - Mouvement de la table sont associés aux axes X et Y :
L’axe X est perpendiculaire à l’axe Z et génère un mouvement de droite à gauche de la table.
L’axe Y est perpendiculaire aux axes X et Z, et génère un mouvement d’avant en arrière.
Comment choisir son centre d’usinage vertical ?
Il existe des multitudes de centres d’usinage verticaux.
Les premières caractéristiques à regarder sur un centre d’usinage vertical sont :
- Les dimensions de la table qui permettent de donner une idée de la taille de la pièce.
- Les capacités de la broche à savoir la vitesse de broche (en tr/min tour par minute) et sa puissance (en kW).
En fonction des caractéristiques de la matière à usiner, il faut adapter la vitesse de broche ou la puissance. - Capacité du magasin d’outils : Le magasin d’outils permet de stocker les outils nécessaires à l’usinage de la pièce.
Que propose TTGroup France?
TTGroup France, filiale française de TTGroup, vous propose une gamme complète de machine outils des 3 marques principales du groupe.
Tongtai, leader du groupe mais également leader taiwanais de machine outils créé en 1969, a développé une large sélection de centre d’usinage vertical.
NOTRE GAMME DE CENTRES D'USINAGE VERTICAUX
Centre usinage vertical palettisé Tongtai QVM-610AII
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