On ne peut évoluer dans le monde de l’industrie sans se servir de machines-outils. Et même lorsqu’on ne fait pas partie de cet univers, la probabilité d’en entendre parler un jour est forte. Cette expression fait plus que jamais partie du quotidien de presque tout le monde et s’est imposée dans le langage courant. Mais, à vrai dire, seuls les initiés savent précisément ce que c’est qu’une machine-outil. Chacun de nous a en revanche une vague idée de son importance dans l’industrie. Qu’est-ce qu’une machine-outil ? Quels sont les différents types de machines-outils ? Quels sont ses constituants ? Quels sont ses rôles dans le secteur de l’industrie ? Et quels sont ses principaux avantages pour les industriels ? Trouvez réponses à toutes ces interrogations dans le présent article.
Qu’est-ce que c’est qu’une machine-outil ?
Il est possible de tirer du terme « machine-outil » sa propre définition. Une machine-outil est un matériel dont on se sert pour faire mouvoir un outil. Cet outil est propulsé grâce à une transmission elle-même actionnée à l’aide d’un moteur. La transmission n’est donc pas maniée par un ouvrier.
Le Syndicat des constructeurs français de machines-outils propose une définition très précise adoptée par l’Organisation internationale de standardisation (I.S.O). Voici donc la définition de la machine-outil telle que l’indiquent les industriels français : « Une machine-outil est une machine, généralement non portative en travail, actionnée par une source d’énergie et destinée à façonner des produits à l’aide de procédés physiques, chimiques ou autres. Le façonnage, qui porte sur des matériaux à l’état solide (métal, bois, verre, plastiques…), peut s’effectuer aussi bien avec ou sans enlèvement qu’avec ou sans apport de matière ou de produit. »
Pour être un peu plus clair, une machine-outil est donc un dispositif mécanique qui permet de réaliser un usinage. Et cette exécution se fait avec l’exactitude et la puissance qui conviennent. La machine-outil permet de garder fixe un outil, de le rendre mobile ou encore tournant tout en le faisant mouvoir.
En imprimant à l’outil un mouvement, la machine-outil permet de fabriquer une pièce que l’on aura fixée sur une table. La table peut être fixe comme elle peut être mobile.
Quels sont les différents types de machines-outils ?
Il existe différents types de machines-outils, dont les machines-outils qui servent à enlever de la matière. Parmi de telles machines-outils figurent :
- l’étau limeur ;
- la fraiseuse ;
- la machine-transfert ;
- la perceuse à colonne ;
- la rectifieuse ;
- les scies motorisées ;
- le tour.
Par étau limeur, on désigne une machine-outil utilisée pour usiner et produire des surfaces planes sur une pièce métallique. Une fraiseuse est quant à elle une machine-outil servant à fabriquer divers types de pièces métalliques. L’usinage se fait à l’unité ou en série et consiste à retirer de la matière. Cet enlèvement de matière se fait sur des blocs et même quelques fois des ébauches qui peuvent être imprimées ou moulées.
Grâce à une machine-transfert, sont effectuées de façon répétitive des opérations sur une pièce métallique. Avec la perceuse à colonne encore appelée foreuse, on dispose d’une machine-outil pour percer ou encore forer des trous dans un matériau donné. Le perçage se fait au moyen de forets. Une rectifieuse est une machine-outil servant à procéder à une rectification. Elle met en scène une meule pour fabriquer une surface parfaite peu rugueuse. On recourt souvent à la rectifieuse pour perfectionner un usinage réalisé par une fraiseuse ou par un tour.
Les scies quant à elles sont des machines-outils constituées d’une lame dentée. Cette lame est faite en acier trempé et permet de couper différents matériaux comme le bois, la pierre ou encore les métaux. Divers moyens peuvent être utilisés pour actionner une scie. Il peut s’agir de la force musculaire, l’eau ou encore l’électricité.
Enfin, le tour est une machine-outil servant à fixer une pièce sur laquelle on veut travailler en la faisant tourner sur elle-même. Outre les machines-outils précédemment décrites, on distingue aussi celles qui servent à l’assemblage telles que la visseuse. Une visseuse est encore connue sous l’appellation de tournevis. Et elle sert à visser ou à dévisser. Le principe de fonctionnement d’une visseuse est similaire à celui d’une perceuse. De façon générale, on classe les machines-outils en deux grandes catégories à savoir les machines-outils conventionnelles et les machines-outils à commande numérique ou centres d’usinage à plusieurs fonctions.
Parmi les machines-outils se trouvent :
- des machines de découpage au laser ;
- des machines de découpage à jet d’eau ;
- des machines de tournage ;
- des machines de finition.
Les machines de découpage à jet d’eau fonctionnent particulièrement bien avec un abrasif garnet pour une machine de découpage à jet d’eau.
Quels sont les constituants d’une machine-outil ?
En principe, une machine-outil est constituée de cinq parties fondamentales que sont :
- un bâti d’une grande rigidité et confectionné de façon très précise ;
- une table qui peut glisser suivant différents axes en étant guidée par des coulisses ;
- au moins une tête munie de broche et qui permet la fixation de l’outil ;
- des moteurs pour la rotation de l’outil ainsi que les mouvements de la table ;
- des éléments de manœuvre (boule, poignée, bouton, manette, levier, etc.) qui peuvent être manuels comme automatisés.
Quels sont les rôles de la machine-outil ?
La machine-outil servait à ses débuts uniquement à percer. Mais aujourd’hui, il existe divers outils de production pour faire face à toutes les problématiques de l’industrie. Désormais, il existe des machines-outils adaptées à pratiquement toutes les étapes de production. Les industriels ont ainsi à leur disposition des machines pour :
- le sciage ;
- le tournage ;
- le fraisage ;
- la rectification ;
- le perçage ;
- le limage ;
- le transfert ;
- le vissage.
Avec l’apparition et l’essor des programmes informatiques, les machines-outils sont dotées de commandes numériques. De cette façon, les machines-outils ne demandent même plus la supervision de l’homme pour usiner. Elles sont autonomes et performantes.
Les machines-outils sont donc d’une importance capitale pour l’industrie et le développement économique. C’est grâce à elles que le monde est rentré pleinement dans l’ère du machinisme. La machine-outil a bouleversé la vie économique et sociale. Elle a en effet remplacé le travail solitaire de l’artisan par un travail d’équipe. La machine-outil a permis la naissance de grandes usines qui lui doivent leur fonctionnement.
Aucun industriel travaillant du métal ne peut se passer de la machine-outil. Et comme nous le savons tous, les métaux sont utilisés massivement dans la fabrication des biens d’équipement et de consommation. Par exemple, les moteurs thermiques ne peuvent être montés sans machine-outil. Or, ils sont présents aussi bien dans les automobiles et camions que les navires, les machines agricoles et les matériels de travaux publics.
Quel est le rôle du tour parallèle ?
Le tour parallèle sert à réaliser les opérations suivantes : tournage, filetage, perçage, alésage et fraisage.
Quel est le rôle du tour à tourelle ?
Le tour à tourelle permet de fabriquer des pièces plates. Ce tour est constitué d’une tourelle porte-outils munie de plusieurs postes. La tourelle est mise en œuvre manuellement. En revanche, certaines commandes du tour à tourelle sont automatisées.
Quel est le rôle des tours verticaux ?
Les tours verticaux servent aussi à l’usinage de pièces. Mais, les tailles et les poids de ces pièces sont plus élevés que ceux des pièces fabriquées par le tour à tourelle.
Quel est le rôle des fraiseuses ?
Les fraiseuses et les tours sont les machines-outils les plus utilisées dans l’industrie. On peut les regrouper en deux catégories à savoir les fraiseuses d’outillage à console ou à table et les fraiseuses de production à banc et table. Les fraiseuses à console sont de hauteur variable et munies le plus souvent de têtes porte-broche orientables. En ce qui concerne les fraiseuses de production, elles sont de hauteur fixe.
Quel est le rôle des aléseuses et des fraiseuses-aléseuses ?
Les aléseuses et les fraiseuses à axe horizontal sont structurées de façon similaire. Seulement, dans le cas des aléseuses, la broche porte-outil est placée dans un fourreau qu’on peut déplacer axialement. Grâce à cette propriété, les aléseuses permettent de s’introduire dans les logements des pièces à fabriquer. Ainsi, les aléseuses disposent d’un meilleur degré de liberté, mais elles sont par contre moins puissantes que les fraiseuses à axe horizontal.
Les fraiseuses-aléseuses sont des machines géantes qui combinent les atouts d’une fraiseuse et d’une aléseuse. Dans ce genre de machine-outil, un coulant prismatique d’une grande rigidité remplace le fourreau porte-broche. Les fraiseuses-aléseuses sont alors idéales pour faire des travaux de fraisage, mais aussi d’alésage.
Quel est le rôle des rectifieuses et des affûteuses ?
Toutes les machines-outils évoquées plus haut se servent d’outils de coupe. En revanche, les rectifieuses et les affûteuses utilisent des meules abrasives.
Les rectifieuses et les affûteuses sont surtout utilisées en tant que machines-outils de finition. Il faut savoir que la meule a un contact linéaire avec la pièce à fabriquer tandis que l’outil a un contact ponctuel. Les rectifieuses et les affûteuses permettent ainsi d’obtenir un meilleur état de surface et de respecter les exigences en termes de dimensions.
Les rectifieuses ne servent pas cependant uniquement pour les opérations de finition. Elles peuvent également être utilisées dans les autres opérations d’usinage. La rectification permet en effet de fabriquer des profils complexes grâce à des meules de forme. Ces meules de formes sont en mesure d’usiner des aciers et alliages spéciaux au contraire des outils de coupe.
Il existe différentes sortes de rectifieuses, chacune ayant une fonction spécifique. Ce sont :
- les rectifieuses cylindriques, extérieures ou intérieures qui sont utilisées dans la confection de surface de révolution ;
- les rectifieuses planes qui servent à usiner des plans ;
- les rectifieuses de dentures qui sont utilisées dans la finition des engrenages.
L’industrie utilise les affûteuses pour fabriquer ou retoucher des outils de coupe.
Quel est le rôle des tours à copier à cycles automatiques ?
Les tours à copier à cycles automatiques sont des machines-outils automatisées qui servent à faire du copiage. Plus précisément, ils permettent de forcer l’outil à se conformer à une trajectoire déterminée. La trajectoire est définie en tenant compte du profil d’un gabarit.
Les tours à copier apparaissent dans leurs fonctionnements bien plus complexes que les tours parallèles. Mais surtout, ils sont plus performants et permettent de gagner beaucoup de temps. Les tours à copier à cycles automatiques sont très présents dans les industries de grandes séries telles que l’automobile.
Quel est le rôle des tours automatiques travaillant dans la barre ?
Les tours automatiques travaillant dans la barre sont utilisés pour le décolletage. Ils sont incontournables pour assurer une très grande production. Ils sont présents dans l’industrie de l’automobile, du motocycle, des roulements et de l’armement.
Quel est le rôle des fraiseuses à programme ?
Les fraiseuses à programme sont une version automatisée des fraiseuses de production. Elles sont munies de systèmes électromécaniques grâce auxquels sont réalisés des cycles automatiques. Ces cycles peuvent être linéaires, carrés ou encore cubiques.
Les dispositifs électromécaniques des fraiseuses à programmes sont presque toujours constitués de butées. Et ce sont ces butées qui commandent les arrêts répétitifs des mouvements. Les dispositifs électromécaniques sont également constitués d’éléments d’information qui déterminent le programme. L’emploi des fraiseuses à programme nécessite un personnel bien formé et expérimenté.
Quel est le rôle des machines-outils à commande numérique ?
Les machines-outils à commande numérique ont révolutionné les techniques d’usinage. En effet, l’intérêt majeur d’une machine-outil à commande numérique est qu’elle peut se commander elle-même. La machine-outil n’a ainsi pas besoin d’une intervention humaine pour fonctionner de façon extrêmement précise. Elle jouit d’un automatisme total du fait du dispositif informatique dont elle est dotée, car ce dispositif informatique mémorise la description détaillée des opérations à réaliser par la machine-outil sur une pièce donnée.
Les machines-outils à commande numérique sont beaucoup utilisées pour les opérations de perçage ainsi que les travaux d’alésage. Grâce à de telles machines-outils, il devient aisé de procéder à un positionnement point à point et à un usinage paraxial. Des machines-outils à commande numérique, les tours à commande numérique sont sans doute les plus utilisés. Ils prennent la place des tours à copier afin d’améliorer la productivité.
Les tours à commande numérique sont équipées d’éléments permettant de charger et de décharger les pièces à usiner de façon automatique. Ce genre de tour est constitué d’outils disposés sur des tourelles à postes multiples. À noter qu’autant la rotation que l’indexation et le blocage des outils se font automatiquement durant le travail.
Quels sont les grands avantages de la machine-outil ?
Grâce à une machine-outil, le travailleur voit ses possibilités décupler. En clair, l’ouvrier n’a plus à compter uniquement sur sa propre force. De plus, contrairement à l’homme, la machine peut travailler de façon ininterrompue sur une très longue période. La machine-outil permet donc de :
- baisser la fatigue physique comme mentale du personnel ;
- réduire considérablement les risques d’accident ;
- se débarrasser des opérations pénibles ou laborieuses.
Avec la machine-outil, le secteur de l’industrie gagne en efficacité, et les entreprises sont moins exposées aux difficultés liées aux pénuries de main-d’œuvre qualifiée. Par ailleurs, elles sont moins contraintes d’augmenter régulièrement les salaires pour garder leur personnel.
La machine-outil est devenue de nos jours essentielle au secteur industriel. Il en existe de différents types, et elle joue de nombreux rôles allant du sciage au vissage en passant par le tournage, le fraisage, la rectification, le perçage, le limage et le transfert. La machine-outil permet donc de mécaniser l’industrie et de la rendre moins dépendante de la main-d’œuvre.
