La machine-outil, élément moteur de la ligne d’usinage
Cet équipement destiné à l’exécution des tâches répétitives et automatisées répond à des besoins de production de masse avec un niveau de puissance et de précision optimum. Que ce soit pour l’immobilisation, la manipulation d’un outil ou bien encore pour la déformation d’une pièce et son montage sur support fixe ou mobile, la machine-outil occupe un rôle essentiel dans les usines. Les machines-outils peuvent être classées en deux sortes : conventionnelles et à commande numérique. Tous deux se composent d’un bâti rigide, d’une table coulissante selon différents axes animée par des glissières, d’une ou plusieurs têtes pourvues de broches pour le fixage d’outils, de plusieurs moteurs et d’un système de commande (manuel ou automatisé).
Les opérations les plus fréquentes en ligne d’usinage sont notamment le perçage, le fraisage, le taraudage et l’alésage. Le perçage consiste à perforer un matériau. L’opération pouvant être réalisée de bout en bout ou sans débouchage. Quant au fraisage, il permet l’extraction d’une matière par combinaison de mouvement double, composé d’une rotation et d’un déplacement vertical. L’opération de taraudage est celle qui consiste à retirer un matériau en réalisant des filets dans un trou préalablement calibré. L’alésage permet enfin de lisser la surface interne d’un cylindre pour en parfaire le calibrage de la précision dimensionnelle selon les normes industrielles.
La conception des lignes d’usinage
Les lignes d’usinage doivent être conçues selon une démarche globale permettant de garantir la cohérence des tâches à tous les stades de production. Le cycle se divise en quatre grandes phases :
La phase d’avant projet : avant leur conception, les produits doivent être formellement définis à l’aide d’un plan pertinent, clair, et intelligible. Dans cette démarche, les ingénieurs recourent le plus souvent à l’usage d’outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Ceci permet d’obtenir un aperçu schématique tridimensionnel du produit, décrivant sa géométrie et exposant sa typologie ainsi que ses caractéristiques.
La planification du processus : durant cette étape, l’industriel analyse la faisabilité du projet compte tenu des réalités sur le marché et des contraintes technologiques existantes. C’est seulement après qu’il commence à élaborer sa gamme de fabrication.
La mise en adéquation : c’est à ce stade que l’on détermine de façon rationnelle quel type d’opération doit être affecté à tel type de poste, de façon à ajuster la productivité du système par rapport à la demande. Les moyens et ressources à déployer doivent être sélectionnés et répartis minutieusement durant cette phase.
La gestion des flux : la phase d’étude des flux intervient en dernier lieu pour garantir l’efficacité du système de production mais aussi afin d’automatiser l’agencement physique des équipements, particulièrement au niveau de la disposition des machines.
Les lignes d’usinage dédiées
Cette ligne est destinée à la manufacture d’un produit de même type ou assez similaire, appartenant notamment à la même famille. La ligne d’usinage dédiée intervient dans l’industrialisation en grande série. L’avantage réside notamment en termes de rationalisation de coûts, car la ligne nécessite rarement des pièces de rechange ; elle est standardisée. Le rendement est optimal, car pouvant atteindre plusieurs millions d’unités produites. Leur durée de vie peut aller jusqu’à 30 ans.
Les lignes d’usinage flexibles
Les lignes d’usinage flexibles permettent d’opérer des changements en termes de volumes de production sans interrompre le processus. L’usine peut en même temps poursuivre la fabrication de produits de plusieurs types. Le système met en œuvre des machines configurables. La partie logicielle assure la gestion d’éventuels changements à l’instar de programmes d’usinage ou d’agencement de produits à manufacturer.
Les lignes d’usinage reconfigurables
Ce système manufacturier offre une adaptabilité optimale à la fluctuation de demandes en termes de volume et de types de produits, ce qui permet une restructuration physique simple et rapide. Les avantages d’une ligne d’usinage reconfigurable se résument en cinq points :
La modularité : les lignes d’usinage reconfigurables sont conçues avec une structure physique et logicielle modulaire permettant une reconfiguration simple et rapide. L’ajout et la suppression de modules s’effectue aisément et sans affecter l’intégralité de la ligne en utilisant des machines modulaires conçues avec des unités standards et des architectures ouvertes.
L’intégrabilité : La prise en charge de composants additionnels est facilitée grâce à la présence d’interfaces dédiées, intégrées au système.
La flexibilité : la configuration du système et celle des machines sont personnalisables en fonction des besoins ponctuels en termes de production.
L’adaptabilité : l’ajustement de stations facilite l’ajout et suppression de machines ainsi que l’augmentation ou la diminution de capacité de production de machines suite à la restructuration. Il est par exemple facile d’ajouter ou de supprimer des broches par unité d’usinage.
La convertibilité : une ligne d’usinage ne doit pas être nécessairement destinée à la manufacture d’un seul et même type de produit. Les fonctionnalités des lignes reconfigurables peuvent être paramétrées pour accomplir de nouveaux types de tâches industrielles.