Les Machines-outils

« L'étape imp ortante suivante dans le perfec­ tionnement des machines-outils fut le recours à la machine à vapeur, lors de la révolution indus ­ trielle de la fin du XVIII" siècle .

L'essor des machines-outils Les ma chines-outils con tribuè rent à l'essor des nouveaux moteurs de l'époque.

En 1774 , par exemp le, l'Anglais J ohn Wilkinson (1 728- 1808) inv enta une machine à forer et à a léser (u s inage de la paroi intérieure d' un cylindr e pour lui don­ ner une forme parfaite) , qui permit de façonner avec précis ion l'intérieur d' un cylindr e.

L 'apparition de ces cylindr es parfaitement calibr és permit à l'ingénieur et mécanicien écos­ sais James Watt (1736-18 19) d'apporter des perfection nemen ts décisifs à la machine à vapeur.

Grâce à un système de calorifu geage, l e cylindr e conserve toute sa cha le ur et la vapeu r qu'il contient se conde n se dans une chamb re spéciale, le condenseur, où e lle peut auss i être refroidie.

Watt fait brevet er son invention en 1769, puis en 177 5 il s'associe avec un industriel pour fabriqu er des machines utilisant la f orce centr ifu ge de la vapeur.

L 'industri e t extile fut l'une des g randes bénéficiaires de ces nouvelles techniques qui , avec le métier à tiss er, permet­ taient le tissage sem i-automa tiqu e des textiles.

L e déve loppement des machines-outils se poursuivit en Ang le terre pendant la premi è re moitié du XIX' siècle, mais , vers 1850, ce sont les É tats-Unis qui se hiss ère nt au J?remier rang des nations "automatisées ».

Les Etats-Unis dispo­ saient, e n effet, d 'une main-d 'œuvre nombreuse hautement qualifiée.

Le fonctionnement du tour L'invention du tour à revo lver permit de disposer plusi eurs o utils sur un plateau to urn ant: inte r­ changeant les out ils par une simpl e rotation du plateau, l'ouvrier pouvait alors usiner une pièce selon tout e une séq uence programmée d'opéra­ tions différentes.

Cette stratégie est encore affin ée au xx siècle avec l'apparition de l'ordinateur: l es séquences d'opéra tions sont con trôlées avec une ~ Lorsque des pièces métalliques sont usinées (comme ici sur un tour à revolver) , des jets de fluide protecteur aspergent les pointes rotatives de découpe , afin de lubrifier les pièces en contact et de dissiper la forte chaleur occasionnée par la friction .

L' outil et le produit sont ainsi protégés d 'une surchauffe excessive.

! Production en A série de pignons de boîte de vitesse.

En haut du cadre , on aperçoit le découpeur à roue qui vient d 'être détaché du produit fini: il a la forme d'un pignon (moule-outil).

Les pignons terminés sont acheminés sur un tapis roulant (vers le bas du cadre).

Ces chaînes produisent des objets rapidement et économiquement.

très haut e précision et l'automatisation permet un rendemen t de la production exce ptionn el pour une main-d 'œu vre r éduit e.

L e tour à pointes est la ma chin e-o util la plus simple.

Elle est conçu e po ur l'usinag e de pro­ duits cylindriqu es.

Le mat ériau à travaill er est mis en rotati o n, e t l'outil lui est appliqué par un méca nism e d 'entraîn em ent: c'es t ainsi notam ­ m e nt que sont sculptées les vis (tour à fileter ).

Le tour à pointes compr e nd , d' un côté, le m o teur d'entraînement et l'e ngr e nage qui trans ­ m et le mouv em e nt rotatif au plateau (on app elle cette partie la" poupée" du tour); et, d e J' autre , le contre-p ointes, qui est un dispositif mobile soute­ nant la pièce à usiner.

L'outil est placé sur un cha ­ riot et cou lisse sur des glissoirs p o ur venir tra­ vailler la pièce.

Il peut être dirigé à la main par l'opérateur mais il est plus fréqu emment entraîné par un mot eur à vis d e comm ande, qui assure un mouv em e nt uniform e et un usin age de précision.

Dans le to ur à revo lve r, le port e-o util est plus compl exe: souvent de form e h exago nale , il sou­ tient un e gamm e d'o utils différe nts , qui sont a utomatiqu eme nt int erc han gés par rotation lo rs d e l'usinag e, selo n une séq uen ce d éte rmin ée.

Les usages et les opérations des machines-outils La ma chin e à fraise r, ou frais euse, est l'une des ma chin es-outils les plus courant es: elle est utili­ sée pour le travail du mé tal, not amm en_t pour la sculpture de rainures et d e cannelur es.

A la diff é­ rence du tour classique , ce n'est pas la piè ce à travaill er qui est mis e e n rotation et amenée contre un o util fixe mais l'outil qui travaille en rotation.

Dans le cas d 'une frais euse , il s'agit d ' une rou e o u d'un cylindr e denté, la pièce étant amenée à son conta ct sur un plateau mobil e.

Dans une ! .....

machine à a meuler (ou à roder) , un objet est limé grâce à l'action abrasive d'une meule en rotation (à droite) .

L ' opérateur (en haut) porte des lunettes de protection afin de se préserver des éclats incandescents projetés par la roue.

La ma chin e à point e r- aussi appelée alé­ seuse-fraiseuse - est utilis ée po ur u iner des pièces métalliques de gros gabarit.

La broche conte nant les tê tes d entées est montée sur une plate-forme horizontal e, au bout d' une colonne verticale qui est abaissée sur la pièce à trava iller.

S'ajoutant à ces deux directions de mouvement , l e plateau soutenant la piè ce à trav a ill er peut lui aussi être dé pla cé dans le plan h orizontal sous l'o util , ce qui permet de nombr eu x a ngl es d 'attaque et plusi eurs niveaux d'opération.

Les ma chin es à façonn e r (façonneuses ) et à rabot e r (plan e uses) servent à usin er la surface d 'un m étal: dans le cas des façon ne uses, la pièce à travaill e r est stationnair e, e t l 'outil m obile bala ye sa surface , se soulève en fin de parcours , e t est rame n é e n position de départ ; al ors que dans le cas des planeuses qui o nt été conçues pour l'usinag e de pièces beaucoup plus larges, c'es t la pièce fixée à sa tabl e de trava il qui est dirig ée sous l 'outil.

La machin e à percer , aussi appelée forerie sur colonne ou encore taraudeus e, sert à pe r cer ou vriller d es trous calibrés dans différe nts maté­ riaux : c'e st ce type d e ma chin e, notamm ent, qui perce les trous cannel és des boulons.

La mèche de l'o util est appliquée contr e la pièce par le mouv e m e nt vertical de la colonne: après perça­ ge, la colonn e se soulève et la tabl e de trava il est mis e e n rotation pour lui présenter une nouvelle pièce à usin er, ce qui a utorise une produ ction en c haîn e.

Les ma chin es à meule r (o u rod e uses ) per­ me ttent de trav ailler la taill e et la forme d'une pièc e e n l'usant au moyen d'un abrasif: la ro u e rotative appliquée à l'o bjet conti e nt des parti­ cu l es très dur es, en général du carborundum (carbure de silicium) , qui d écape nt sa surface.

Cette remarquabl e pr écision de l'usinage est obtenue en faisant varier la vitesse de rotation de la meule , qui p eut atteindre des po int es de plu­ sieurs milli e rs de r évo lutions/minut e.. »