HORIZONTAL OU VERTICAL: IL N'Y A PAS QUE LE PRIX QUI COMPTE
QUE FAUT-IL PRENDRE EN COMPTE POUR CHOISIR ENTRE CES DEUX CONCEPTS?
Les centres d'usinage verticaux sont encore largement majoritaires, malgré le fait que les machines CNC horizontales gagnent en popularité. Les deux types de centres d'usinage ont leurs avantages et leurs inconvénients. Outre l'investissement dans la machine CNC elle-même, ils nécessitent également un investissement dans la périphérie. Toutefois, celles-ci diffèrent pour les deux types.
Quiconque cherche un centre d'usinage vertical a l'embarras du choix. Les avantages d'un centre d'usinage vertical CNC sont tels qu'il s'agit du type le plus vendu. Ils sont vraiment universels dans leur utilisation, ils sont accessibles par le côté pour un chargement par robot, et si cela ne fonctionne pas, on peut trouver une solution à l'avant ou automatiser la machine avec un robot portique.
En outre, un centre d'usinage vertical à 3 axes peut être étendu avec un 4e axe pour des possibilités supplémentaires et une plus grande autonomie en termes de temps d'usinage. Pour certaines applications, il s'agit d'une alternative à la machine à axes, plus coûteuse. Le rendement de la broche de la machine est ainsi sensiblement augmenté, bien qu'en moyenne dans l'industrie métallurgique, il soit inférieur au rendement de la broche d'une machine horizontale (30 à 35% contre 75%).
Les centres d'usinage verticaux CNC sont plus compacts et donc moins chers à produire, ce qui se traduit notamment par un coût d'investissement inférieur à celui d'une machine horizontale. Ceci est encore renforcé par la construction plus simple de ce type de machine. Il est tout simplement moins coûteux de construire une telle machine.
Pourquoi néanmoins des machines horizontales?
Pourtant, il est indéniable que les centres d'usinage horizontaux sont de plus en plus populaires auprès des PME de l'industrie métallurgique. Et il ne s'agit pas seulement d'entreprises qui fabriquent de grandes séries ou qui font de l'usinage lourd, tels que des composants d'avion en titane avec un long temps de cycle. La productivité d'un centre d'usinage horizontal est plus élevée, notamment en raison de sa construction robuste et rigide. Ce type de machine est plus souvent équipé de guides-blocs, alors qu'on observe souvent des guides linéaires sur les machines verticales plus légères. Ceux-ci permettent bel et bien des déplacements et des accélérations plus rapides, mais la robustesse d'un guide-bloc est certainement préférable pour l'usinage de matériaux tels que le titane et l'Inconel. Par ailleurs, il est possible sur une machine horizontale d'usiner plus de faces en un seul montage que sur une machine verticale à 3 axes. Cela signifie que les serrages sont moins fréquents. Bien entendu, cet argument ne s'applique pas à une machine à 5 axes, qui est toutefois moins stable qu'un centre d'usinage horizontal.
Une machine horizontale peut remplacer trois à quatre machines verticales, selon les produits bien entendu. Les pièces prismatiques qui doivent être usinées sur plusieurs côtés se prêtent très bien à un centre horizontal. Avec une productivité plus élevée, on peut calculer si l'investissement supplémentaire qu'exige une machine horizontale (comptez un facteur 3) en vaut la peine. Si la machine remplace plusieurs centres d'usinage verticaux, le résultat du calcul apparaîtra rapidement, même si les machines verticales sont automatisées. L'avantage de ce dernier type est qu'avec trois ou quatre machines, le risque de défaillance d'une machine est réduit.
Il reste encore des machines pour travailler. À première vue, trois centres d'usinage verticaux peuvent sembler plus flexibles qu'un seul centre horizontal, mais si ce dernier est équipé de tours de serrage, la flexibilité n'est pas compromise. Un centre d'usinage horizontal offre l'avantage de pouvoir travailler avec des tours de serrag: plusieurs produits sont serrés les uns au-dessus des autres, ce qui permet à la machine de travailler plus longtemps sans que l'opérateur ait à changer de pièce. Associé à un changeur de pièces, un centre d'usinage horizontal peut être automatisé assez facilement. Pendant que l'opérateur de la machine alimente la tour de serrage en nouveau matériau, la broche de la deuxième table est déjà en train de fraiser des pièces.
Les centres d'usinage verticaux sont encore largement majoritaires, malgré le fait que les machines CNC horizontales gagnent en popularité
Piège à copeaux
Le grand avantage de ce type de machine est aussi l'excellent piège à copeaux: les copeaux tombent toujours par gravité, alors qu'avec un centre vertical ils peuvent rester sur la table – ou pire – sur la pièce. L'accumulation de copeaux sur la table ou dans la machine peut entraîner une instabilité thermique, car la chaleur des copeaux passe dans la machine. Ceci est moins critique avec un centre d'usinage horizontal. Il en va de même pour le réfrigérant lubrifiant. Le fraisage d'une poche sur une machine horizontale n'entraînera jamais la présence de réfrigérant lubrifiant dans la chambre, ce qui peut arriver sur une machine verticale, avec toutes les conséquences qui en découlent.
Les tours de serrage comme celle-ci de Roemheld sont des accessoires typiques pour un centre d'usinage horizontal pour travailler sans personnel pendant de longues périodes
La périphérie est différente
Pour choisir entre un centre d'usinage vertical et un centre d'usinage horizontal, la première chose à prendre en considération est la pièce à usiner et les quantités à produire. Par ailleurs, il est bon de tenir compte des différences dans la périphérie de la machine. Les investissements à cet égard diffèrent pour les deux types. Un centre d'usinage horizontal nécessite d'autres investissements supplémentaires qu'une machine verticale. Cela commence par la fondation, par exemple. Une machine horizontale pèse beaucoup plus qu'une machine verticale, comptez sur un facteur 2 à 3. La fondation sous la machine est donc un point plus critique qu'avec un centre d'usinage vertical. Plus la machine est grande, plus une fondations supplémentaire sera nécessaire rapidement.
La deuxième différence concerne les outils de serrage. Au lieu des pinces à outils standard qui sont placées sur la table, vous pouvez tirer un meilleur parti d'une machine horizontale en utilisant des tours de serrage sur lesquelles sont fixées des pinces appropriées. Cela nécessite un investissement, mais qui est rapidement rentabilisé. Mais il est important de s'assurer que le système de serrage de la tour est facile à utiliser, afin de pouvoir changer les pièces sur la tour de serrage en un minimum de temps.
Automatisation
En matière d'automatisation, les différences entre les deux types de centres d'usinage sont grandes. Les machines CNC verticales sont relativement faciles à automatiser à l'aide d'une cellule robotique standard. Les centres d'usinage plus avancés sont certainement préparés à cela. La génération actuelle de cellules robotisées est si facile à commander que n'importe quel usineur peut facilement la programmer. Et le choix d'une cellule robotisée capable de manipuler à la fois des produits et des palettes permet une automatisation flexible. Des lots plus petits de différents produits peuvent alors être fabriqués sans personnel, pour un investissement de 100.000 à 150.000 euros relativement abordable.
Les centres d'usinage horizontaux sont presque toujours automatisés avec un changeur de palettes. Dans l'exécution standard, deux palettes sont disponibles: une dans la machine pour l'usinage et une seconde sur laquelle de nouvelles pièces peuvent être simultanément serrées. Les tours de serrage peuvent être placées au-dessus. Pour les machines plus grandes et plus élaborées, on peut souvent choisir plusieurs palettes qui changent automatiquement. Avec ces pools de palettes, la machine peut fonctionner sans personnel pendant beaucoup plus longtemps. Toutefois, cela nécessite un investissement supplémentaire dans les outils de serrage.
Une différence qui pèsera dans de nombreuses entreprises est la méthode de programmation
Programmation FAO
Une différence qui pèsera dans de nombreuses entreprises est la méthode de programmation. Les centres d'usinage verticaux à 3 axes peuvent toujours être programmés sur la machine, que ce soit ou non le bon choix. La programmation d'une machine horizontale exige plus de perspicacité et de connaissances en matière d'usinage multilatéral. Les logiciels de FAO sont presque indispensables, ce qui peut apporter des avantages en permettant d'utiliser des stratégies spécifiques pour une plus grande efficacité. En outre, le préréglage de l'outillage est certainement nécessaire sur une machine horizontale, en raison de la moindre accessibilité des machines. Toutefois, la question se pose de savoir si l'on peut encore considérer cela comme une différence, car le préréglage des outils apporte désormais aussi des avantages substantiels sur les machines verticales. Non seulement en termes de temps, mais surtout en termes d'efficacité et de qualité.
