Machines-outils: comment fonctionnent-elles ?

Publié le : 21 avril 20219 mins de lecture

Les  machines-outils  sont précisément des machines utilisées pour le traitement, sous la forme et la taille d’objets de tout matériau, par enlèvement sélectif de l’excès de matériau, grâce à l’utilisation d’outils spécifiques.

Histoire des machines-outils

Le terme «machine-outil» est généralement utilisé pour désigner des machines qui fonctionnent avec une source de mouvement autre que l’homme, bien que celles-ci nécessitent toujours un opérateur pour les mettre en service. L’aube des machines-outils est venue du moment où l’utilisation d’outils mécaniques a rendu l’utilisation directe du travail humain, compris comme la force, plus nécessaire. Un exemple qui peut véhiculer l’idée de la première machine-outil est la  machine d’impression mécanique , avec laquelle des prospectus et des journaux pourraient être imprimés en série, sans que ceux-ci soient écrits à la main. La machine-outil la plus couramment utilisée aujourd’hui est le  tour , un outil indispensable pour différents types de travaux manuels, tels que le  fer et le travail du bois . Son invention remonte à 1751 et doit être attribuée à Jascques de Vaucanson, le premier à monter l’outil de coupe sur un support mécanique réglable.

Fonctionnement des machines-outils

La principale utilisation des machines-outils est certainement dans l’  industrie mécanique et manufacturière , en particulier pour le traitement des métaux.

Ces machines ont principalement trois mouvements:

– Le  travail de mouvement , qui est en fait effectué par la pièce qui se déplace autour de l’articulation, alors que celui-ci reste stationnaire, mais ce n’est pas toujours le cas. Dans le  tour parallèle,  par exemple, le mouvement de travail est relatif à l’objet, tandis que dans la fraiseuse ou les forets, le mouvement est relatif à l’outil.

– Le  mouvement d’avance,  également appelé mouvement d’ avance, permet de travailler différentes parties de la pièce et est généralement transmis par des courroies ou par des rotations au moyen d’un moteur électrique, à l’arbre de l’outil.

– Le mouvement de positionnement  , ainsi défini car il détermine la quantité de matière en excès qui peut être enlevée lors du passage de l’outil sur la pièce, c’est-à-dire la profondeur de la passe.

 

Les machines-outils sont également classées selon le type de mouvement de travail et peuvent être:

–  Machines-outils à mouvement circulaire uniforme , telles que le tour, l’  aléseuse  et la  perceuse .

–  Avec mouvement rectiligne alternatif  tel que la  raboteuse , la  raineuse  et la  façonneuse .

–  Un mouvement spécial  tel que la  machine à brocher  et la  meule .

–  Mouvement circulaire variable  qui renferme de nombreux types de machines-outils les plus récents

Il s’agit d’une classification spécifique qui est exploitée dans le domaine commercial par les fabricants et fournisseurs de machines-outils, pour les répartir en différentes catégories, tandis que sur le lieu de travail, elles sont classées par les professionnels de manière plus générique, à savoir:

–  Machines à pièces mobiles , dans lesquelles c’est la pièce à usiner qui est amenée à se déplacer plus ou moins uniformément autour de l’outil, qui peut être stationnaire, ou se déplacer uniquement selon l’axe longitudinal.

–  Machines-outils mobiles , dans lesquelles, exactement à l’opposé des premiers, l’outil se déplace autour de la pièce fixée sur l’établi de la machine elle-même, en se déplaçant ou en tournant autour de celle-ci.

Les machines-outils sont constituées de différents composants qui sont en général:

–  Châssis ou palette

– Au moins un  moteur électrique

–  Tête d’entraînement

–  Arbres d’ entraînement

Le  lit  est une structure de lest de la machine, c’est-à-dire celle qui donne du poids pour lui donner de la stabilité, ainsi qu’une résistance à divers types de contraintes, telles que la flexion, la pression et l’absorption des vibrations générées par l’usinage de la pièce . Généralement, le matériau utilisé pour réaliser cette structure est  la fonte  ou l’  acier électrosoudé . Le ou les moteurs électriques  s’occupent de la transformation de l’énergie électrique, qui alimente la machine-outil en régime continu ou alterné, en  énergie mécanique . Généralement, les machines-outils ont deux moteurs électriques de puissances différentes, en fonction de la dynamique de l’ouvrage à alimenter. La tête d’entraînement  est la pièce la plus complexe de la machine et contient les pièces de transmission et les commandes mécaniques pour transformer le mouvement induit par les moteurs électriques, pour diminuer ou augmenter le nombre de tours et donc le couple. La tête d’entraînement équilibre la rotation de la  broche  et avec les leviers appropriés, il est possible de la régler, pour calibrer le niveau de matière à enlever de la pièce.Les arbres d’entraînement   jouent le rôle d’intermédiaire entre les moteurs et la tête, ceux-ci transmettent en fait la rotation générée par le moteur à la tête d’entraînement. Fondamentalement, les arbres peuvent être « moteurs », lorsqu’ils sont directement entraînés par le rotor du moteur électrique, ou « entraînés » lorsqu’ils sont reliés par d’autres arbres ou joints.

Câblage de panneaux électriques

À l’ère de l’industrie moderne, le  câblage des panneaux électriques des machines industrielles se fait via le système dit  bus , grâce aux énormes avantages que cela comporte en termes d’efficacité de production.Les systèmes de bus sont faciles à concevoir et à installer, vous permettent de profiter d’un large éventail de fonctions grâce à la personnalisation de paramètres spécifiques pour chaque machine et facilitent également le diagnostic de tout dysfonctionnement de la machine ou du système lui-même. Dans le câblage traditionnel, l’installateur doit  marquer chaque câble , qui à son tour doit correspondre à chaque interrupteur, relais ou autre composant faisant partie du système d’alimentation électrique de la machine, afin qu’il puisse recevoir la quantité d’énergie nécessaire pour fonctionner. Et avoir toutes les branches pour les systèmes de sécurité. Un câblage classique effectué de manière professionnelle peut prendre beaucoup de temps, affectant les temps de production de la machine et également dans le post câblage du panneau électrique, il peut être nécessaire de faire des changements de dernière minute ou de réajuster le système à certains paramètres de la voiture. Un système qui utilise  un bus de terrain,  par contre, permet de connecter plusieurs appareils via un seul câble,  réduisant considérablement les coûts et les temps d’installation , ainsi que le nombre de câbles, rendant les futures interventions beaucoup plus simples et plus rapides. Cependant, cette solution n’élimine pas complètement le choix de continuer à utiliser le câblage traditionnel vers le panneau latéral de la machine. Pouquoi? Les câbles des systèmes de bus sont chers et la longueur requise pour la connexion entre le tableau et la machine exigerait un coût trop élevé. Pour cette raison, les systèmes de bus ne conviennent que pour le  câblage aux panneaux latéraux de la machine . Actuellement, une solution qui représente un croisement entre les deux systèmes implique l’utilisation de  câbles plats multipolaires  qui transforment des composants standards tels que boutons, compteurs de puissance, départs-moteurs, etc. en  dispositifs intelligents  via des connecteurs spécifiques. Le câble plat permet à la fois l’alimentation et la communication entre les différents appareils. Les passerelles sont utilisées dans un système de contrôle  , interfacé avec l’API, via des systèmes de bus de terrain standard. Ce système de connexion permet de supprimer une grande partie du câblage classique entre les différents modules, simplifiant l’ensemble du système. Ces innovations permettent de réduire les temps d’installation et donc d’augmenter la  vitesse de production , en économisant sur les coûts d’assemblage entre les machines et les panneaux.

À consulter aussi : Travail des métaux: les risques professionnels des fluides de lubrification et de refroidissement

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