Machines cinq axes Des usinages précis et rapides

Les fabricants de centres d'usinage cinq axes poursuivent leur offensive technologique. Objectif : permettre aux usineurs de gagner en productivité et réduire le temps de fabrication des pièces complexes. Pour cela, les machines de dernière génération affichent une dynamique et une précision adaptées à l'usinage rapide des matériaux les plus difficiles. Comme le démontre Makino avec ses machines dont certaines peuvent usiner des pièces en titane de 4 mètres de long. Polyvalent, son centre cinq axes D500 combine une haute dynamique avec des précisions hors normes. « Nous avons étudié quelque 216 configurations géométriques pour mettre au point cet équipement qui répond aux besoins de secteurs variés : aéronautique, médical, optique ou pour les moulistes », explique Jacques Marchal, le responsable des ventes de Makino France. Table rotative avec des mouvements d'accélération/décélération rapides, facilité de programmation pour usiner des prototypes, ergonomie, précision de positionnement, réduction du temps d'ébauche, contrôle thermique drastique... cette machine allie les extrêmes.

Qui dit productivité dit aussi notamment broches d'usinage plus puissantes et rapides. Démonstration avec le centre d'usinage Unipro 5, qu'utilise Turbomeca à Tarnos (Landes) pour travailler des pièces en Inox. Son constructeur, le néerlandais Unisign, propose une version dotée d'une broche de 100 kW et 25 000 tr/min. Résultat : une capacité d'enlèvement de copeaux en aluminium de 10 000 cm3/m, soit, selon Unisign, deux à cinq fois plus vite que la plupart des machines d'usinage à grande vitesse (UGV) existantes.

Autre source de productivité : les configurations bibroches. Exemple : la famille SW de Nodier Emag. Erik Pfeiffer, le responsable du développement technologique, témoigne : « Comparées aux solutions monobroches, elles réduisent les temps morts : trois à cinq changements d'outils suffisent et le mandrin de serrage permet un chargement/déchargement rapide des pièces à usiner. Les temps de mise au point ont baissé d'environ 50 %.

En tout état de cause, il faut bien cibler le choix d'une machine cinq axes. « Dans l'usinage de très haute précision (en dessous du centième), il faut s'accommoder de temps de réglages longs, rappelle l'expert. En revanche, pour l'aéronautique ou le médical, demandant des précisions moins extrêmes, ce type de machine est bien adapté. »

Allier usinage à grande vitesse et automatismes

Ces développements s'accompagnent d'une autre tendance : le mariage de l'UGV et des automatismes. Mazak, Mori Seiki, DMG, MCM, Makino, Mikron ou Röders proposent des solutions de ce type. Tous ces constructeurs conçoivent leurs machines cinq axes avec la possibilité d'être palettisées, dotées de manipulateurs ou de robots, et de pouvoir s'intégrer dans des systèmes flexibles de production. « 60 % de nos centres d'usinage cinq axes sont palettisés », confirme Philippe Ledoux, le responsable du centre de compétence technique UGV de Mikron. Des équipements qui peuvent être contrôlés à distance via GSM ou internet. Une approche choisie par un nombre croissant d'ateliers qui rentabilisent leurs équipements en travaillant le week-end ou la nuit, comme « l'usine modèle » du fabricant d'outils Seco Tools à Bourges (Cher). « Attention toutefois, au choix du système robotisé qui assure la manipulation des palettes », avertit Philippe Ledoux, dont la société propose un manipulateur pouvant transférer 7 à 20 palettes pour 27 000 euros, soit deux à trois fois moins cher qu'un système du marché. La solution du robot est pourtant de plus en plus présente, et de nombreux constructeurs comme DMG, offrent même des packages complets.

La mesure reste aussi un goulet d'étranglement sur le chemin de la productivité, les systèmes devant rattraper des moyens de production de plus en plus rapides. La robotisation peut s'avérer dans ce cas payante comme le démontre le cas de ce fabricant d'électrodes de précision sur une petite machine cinq axes Mikron. L'usinage de 68 électrodes était effectué à grande vitesse mais le contrôle sur une machine à mesurer 3D (MMT) d'Hexagon Technologies nécessitait deux jours. « L'utilisateur a installé un système de manipulation robotisé Erowa qui transfère la nuit les électrodes sur la machine à mesure... », indique Philippe Ledoux chez Mikron.

moins de pièces mises au rebut

La mesure fait également des progrès notables avec des systèmes pouvant contrôler les pièces sur la machine, comme ceux de M et H ou d'Heidenhain. Delcam, l'éditeur du logiciel de FAO PowerMill, propose lui aussi une démarche innovante : l'usinage adaptatif. Destiné à l'usinage cinq axes de précision, elle permet de modifier le modèle CAO d'une pièce selon ses caractéristiques, mesurées en temps réel sur la machine. Ce qui diminue le nombre de pièces mises au rebut.

Le système d'autocalibration Cycle 996 de Siemens s'inscrit dans la même veine. Il assure la calibration automatique de la transformation cinématique des fraiseuses cinq axes. Intégré à la commande Sinumerik 840D, il détermine les paramètres de la transformation cinématique grâce à un palpeur pièce 3D et à une sphère calibrée. Le système, qui accélère les opérations de première mise en service d'une machine, peut aussi être utilisé pour un contrôle régulier. .