machine-transfert

Machine-outil automatique, de très grande production, à postes de travail multiples, sur laquelle les pièces à usiner, à assembler ou à traiter restent généralement fixes pendant les opérations de travail (exécutées automatiquement), puis se déplacent mécaniquement par translation (et éventuellement par rotation) de poste de travail en poste de travail pendant les phases intermédiaires.

La machine-transfert est un ensemble de machines monopostes complété par un système de manutention automatique assurant en plus le positionnement précis des pièces.

Les premières machines construites de ce type étaient essentiellement destinées à usiner automatiquement, en très grande série, des pièces compliquées, comme des blocs moteurs de voitures automobiles. On les appelle aussi transferts d’usinage. Depuis peu, on construit aussi, sur le même principe, des transferts de montage pour assembler automatiquement de grandes séries d’ensembles complexes identiques, comme les culasses de moteurs automobiles. Il existe aussi des transferts de peinture, des transferts de traitement de surface, des transferts d’encollage de panneaux sandwichs pour bâtiments préfabriqués, etc. Les transferts d’usinage proprement dits sont quelquefois complétés par des machines spéciales ; aussi, les grandes machines-transferts, qui peuvent occuper un atelier entier, sont de plus en plus appelées lignes d’usinage. Il existe aussi des lignes de montage.

Caractéristiques essentielles

Les transferts d’usinage exécutent surtout des travaux de fraisage, de perçage, d’alésage, de filetage, de taraudage, etc. Ils sont moins souvent employés pour des travaux de tournage et de rectification.

Contrairement aux machines-outils classiques, les transferts d’usinage, comme la plupart des machines spéciales d’ailleurs, sont construits en combinant, en fonction de la pièce à usiner, un ensemble judicieusement choisi d’unités normalisées autonomes, préfabriquées, interchangeables et réutilisables, dont les principaux types sont :
— les unités de travail, unités d’usinage, encore appelées têtes d’usinage ;
— les carters porte-outil, comme les carters porte-broches, à une ou à plusieurs broches qui complètent les unités d’usinage ;
— les éléments réalisant le transfert proprement dit des pièces et leur positionnement précis dans chaque position de travail ;
— les éléments de structure (semelles, socles, bancs, montants et colonnes) en fonte ou, plus généralement, mécano-soudés, dont l’assemblage constitue le bâti de la machine et sur lesquels sont fixées les unités de travail ;
— les magasins automatiques, servant éventuellement au stockage intermédiaire des pièces partiellement usinées ;
— les commandes électriques, électro-hydrauliques et électro-pneumatiques associées, nécessaires à la marche de l’ensemble.

Unités d’usinage

Ces éléments autonomes, normalisés, peuvent être complétés chacun par différents types de carters porte-outillage et d’outils de coupe. Ces unités sont essentiellement constituées par une semelle sur laquelle se déplace par l’intermédiaire de glissières la tête mobile proprement dite, sous l’action soit d’un système vis-écrou entraîné par un moteur, soit d’un vérin hydraulique. La tête mobile comporte en général un second moteur de grande puissance qui entraîne la ou les broches supportant les outils de coupe généralement par l’intermédiaire d’une transmission par engrenages.

Ces unités d’usinage sont presque toujours capables de deux mouvements : un mouvement de rotation que les broches transmettent aux outils et un mouvement d’avance de la tête mobile. Les réglages des vitesses de ces mouvements se font par modification des couples d’engrenages des transmissions qui lient les moteurs d’entraînement à l’unité. Certaines têtes sont équipées de boîtes de vitesses. Dans le cas d’unités de taraudage et de filetage, le changement de sens de rotation de la broche est obtenu à l’aide d’un embrayage électro-magnétique. Suivant le type d’unités, l’avance lente et rapide et le retour rapide sont obtenus soit par des chaînes cinématiques purement mécaniques, soit par un système électro-mécanique, ou bien encore par un vérin hydraulique associé à une commande électro-hydraulique. Le cycle possible est presque toujours le même : d’abord avance rapide de la tête jusqu’à une position réglable, puis avance lente jusqu’à une seconde position réglable, enfin retour rapide pour revenir au point de départ. En général, le réglage des amplitudes de ces mouvements est obtenu par le déplacement de taquets réglables associés à des capteurs de type microrupteurs électriques. À l’avant de ces têtes d’usinage sont fixés les carters porte-broches, qui supportent les outils. Certains éléments de ces carters doivent être spécialement usinés en fonction de l’entraxe des pièces à percer, à aléser, etc.

Lorsqu’on désire fraiser une face parallèle au mouvement d’avance de l’unité d’usinage, il faut utiliser une fraise tourteau liée à la tête par un couple d’engrenages coniques dont les axes sont à 90°. Si l’on désire fraiser une face perpendiculaire au mouvement d’avance, on utilise un système spécial qui écarte progressivement l’outil de son axe de rotation dans un plan perpendiculaire à cet axe.

Le système de transfert des pièces à travailler, de poste de travail en poste de travail, comporte essentiellement trois parties :
— un système de transfert proprement dit, par exemple une barre à perroquets pivotante qui pousse la pièce, sur un chemin de glissement essentiellement équipé de galets ou de rouleaux, de la position ancienne dans la position nouvelle, ce mouvement pouvant être obtenu par un système purement mécanique, électro-mécanique, électro-pneumatique ou électro-hydraulique ;
— un système d’indexage de la pièce dans sa nouvelle position, système constitué en général par des pions coniques ou cylindro-coniques, mus mécaniquement ou pneumatiquement et qui viennent prendre position dans deux alésages, dits trous de localisation de la pièce ou de la plaque porte-pièce ;
— un système de bridage, généralement hydraulique, qui immobilise la pièce dans sa nouvelle position de travail contre des règles en acier positionnées avec précision. (Ainsi, le cycle élémentaire de transfert comporte les opérations successives de débridage, de désindexage, de transfert proprement dit, d’indexage et de bridage, les opérations d’usinage commençant seulement après le bridage.)

Les magasins automatiques de pièces semi-œuvrées ont pour rôle de servir de stock tampon, afin de pouvoir arrêter des tronçons de machines-transferts et procéder aux changements d’outils, aux réparations et aux opérations de réglage, sans arrêter l’ensemble de la machine.