L’alimentation de barres est un système d’approvisionnement automatisé de matière première pour les machines-outils, conçu pour le tournage de production : un procédé d’usinage par enlèvement de matière où la pièce brute (généralement une barre de métal, de plastique ou de composite) tourne autour de son axe principal, tandis que l’outil de coupe se déplace pour façonner la pièce.
Contrairement à l’usinage de pièces individuelles chargées manuellement, l’alimentation de barres permet de produire des séries de pièces identiques en utilisant une barre longue (généralement de 1 à 6 mètres de longueur) qui est progressivement avancée dans la machine. Les propriétés clés qui définissent sa pertinence pour la production sont :
Pour les machines-outils Gree CNC, l’alimentation de barres est principalement associée aux tours CNC (comme les modèles GA-HT6065 ou GA-TM6055) et aux centres de tournage-fraisage (comme le GA-TMY6555). Elle peut également être adaptée à certains centres d’usinage verticaux ou horizontaux pour des opérations de tournage spécifiques.
Le tournage de production avec alimentation de barres implique des interactions spécifiques entre la matière première, l’outil et la machine, qui dépendent de la nature de la barre et des paramètres de coupe.
Les forces de coupe se décomposent en trois composantes principales : la force radiale (perpendiculaire à l’axe de la barre), la force axiale (parallèle à l’axe) et la force tangentielle (qui crée le couple de rotation de la barre). Pour l’alimentation de barres, la force radiale est particulièrement critique : elle peut dévier la barre si elle est trop importante, causant des défauts de dimension ou des vibrations.
Par exemple, pour une barre d’acier carbone de 50 mm de diamètre usinée sur un tour GA-HT6065 (couple maximum de 18,5 kW), la force tangentielle peut atteindre 1 200 N pour une profondeur de coupe de 2 mm, ce qui reste compatible avec la rigidité du système de serrage de la barre.
La chaleur générée par le frottement entre l’outil et la barre est principalement évacuée par les copeaux (environ 70 %), l’outil (environ 20 %) et la pièce (environ 10 %). Pour les matériaux ductiles comme l’aluminium ou le laiton, la chaleur est bien évacuée par les copeaux, réduisant le risque de déformation de la pièce. Pour les matériaux durs comme l’acier trempé ou le titane, la chaleur s’accumule plus facilement sur l’outil, accélérant son usure.
Le type de copeau formé dépend de la ductilité de la matière et des paramètres de coupe :
L’usure de l’outil est le facteur limitant principal du fonctionnement sans surveillance. Les mécanismes les plus courants sont :
Les paramètres de coupe pour le tournage de production avec alimentation de barres dépendent du matériau de la barre, du type d’outil et des spécifications de la machine. Voici des plages courantes et les compromis associés :
La vitesse de coupe est la vitesse linéaire de la surface de la barre par rapport à l’outil, exprimée en mètres par minute (m/min). Elle détermine la vitesse de rotation de la broche (N, en tours par minute) selon la formule : N = (Vc × 1000) / (π × D), où D est le diamètre de la barre en mm.
| Matériau | Plage de Vc (m/min) | Compromis |
|---|---|---|
| Aluminium (6061, 7075) | 300–1 000 | Vc élevée = productivité élevée, mais risque de copeaux continus |
| Laiton (C36000) | 200–600 | Vc moyenne = bon équilibre entre productivité et qualité de surface |
| Acier carbone (1045) | 100–300 | Vc faible = usure de l’outil réduite, mais productivité plus faible |
| Titane (Ti6Al4V) | 30–100 | Vc très faible = évite l’accumulation de chaleur sur l’outil |
Pour les machines Gree CNC, la vitesse de coupe maximale dépend de la broche : par exemple, un tour GA-HT6065 avec une vitesse de broche maximale de 4 500 rpm peut atteindre une vitesse de coupe de 706 m/min pour une barre de 50 mm de diamètre (N = (706 × 1000) / (π × 50) ≈ 4 500 rpm).
L’avance est la distance parcourue par l’outil par tour de la barre, exprimée en millimètres par tour (mm/tr). Elle détermine la quantité de matière enlevée par tour et la qualité de la surface de la pièce.
| Opération | Plage de f (mm/tr) | Compromis |
|---|---|---|
| Ébauche | 0,2–0,5 | Avance élevée = productivité élevée, mais qualité de surface moins bonne |
| Finition | 0,05–0,2 | Avance faible = qualité de surface meilleure, mais productivité plus faible |
La géométrie de l’outil est adaptée au matériau et à l’opération :
Le tournage de production avec alimentation de barres présente des modes de défaillance spécifiques liés au système d’alimentation, à la gestion des restes de barre et au fonctionnement sans surveillance.
La déviation de la barre est causée par des forces de coupe trop importantes ou un serrage insuffisant de la barre. Elle se reconnaît par des défauts de dimension (diamètre de la pièce trop grand ou trop petit) ou des vibrations pendant l’usinage.
Solutions :
Le blocage des copeaux est causé par des copeaux continus qui s’enroulent autour de la barre ou de l’outil. Il se reconnaît par une augmentation de la charge de la broche ou un arrêt de la machine.
Solutions :
L’usure excessive de l’outil est causée par des paramètres de coupe trop agressifs ou un matériau trop dur. Elle se reconnaît par une dégradation de la qualité de surface de la pièce ou une augmentation de la charge de la broche.
Solutions :
Les restes de barre trop courts sont causés par une longueur de barre initiale trop petite ou une gestion des restes de barre défectueuse. Ils se reconnaissent par un arrêt de la machine lorsque la barre est trop courte pour être usinée.
Solutions :
L’alimentation de barres et le tournage de production sont un excellent choix pour la production de séries de pièces identiques, mais ils présentent des limites importantes :
Pour des séries de moins de 50 pièces, le temps de préparation de l’alimentation de barres (réglage du système de serrage, chargement de la barre, programmation) est souvent plus long que le temps de production lui-même. Dans ce cas, le chargement manuel de pièces individuelles est plus efficace.
L’alimentation de barres est limitée par le diamètre et la longueur des barres. Pour des pièces de plus de 150 mm de diamètre ou de plus de 6 mètres de longueur, il est souvent impossible de trouver des barres de taille suffisante, et le chargement de pièces individuelles est préféré.
Pour des matériaux très fragiles comme la céramique ou le verre, la force de serrage de l’alimentation de barres peut causer des fissures ou des éclats sur la pièce. Dans ce cas, des systèmes de serrage spécifiques ou le chargement manuel sont nécessaires.
Toutes les machines-outils ne sont pas compatibles avec l’alimentation de barres. Par exemple, les centres d’usinage verticaux à table fixe comme le GA-DV750 ne peuvent pas utiliser d’alimentation de barres, car la barre ne peut pas tourner autour de son axe principal.
| Catégorie | Plage de valeurs | Signes de problème | Solutions |
|---|---|---|---|
| Vitesse de coupe (Vc) | 30–1 000 m/min | Usure excessive de l’outil, déviation de la barre | Réduire Vc, vérifier le serrage |
| Avance (f) | 0,05–0,5 mm/tr | Blocage des copeaux, qualité de surface dégradée | Augmenter f, utiliser un brise-copeaux |
| Profondeur de coupe (ap) | 0,5–5 mm | Vibrations, déviation de la barre | Réduire ap, utiliser un support de barre |
| Longueur de barre | 1–6 m | Arrêt de la machine, restes de barre trop courts | Utiliser une barre plus longue, programmer la détection de longueur |
Quelle est la longueur maximale de barre que je peux utiliser sur un tour GA-HT6065 ? La longueur maximale de barre dépend du système d’alimentation de barres associé au tour. Généralement, les systèmes d’alimentation de barres pour les tours de cette catégorie acceptent des barres de 1 à 3 mètres de longueur. Pour des barres plus longues (jusqu’à 6 mètres), il faut utiliser un système d’alimentation de barres longue adapté.
Puis-je utiliser l’alimentation de barres sur un centre d’usinage vertical GA-MV856 ? Non, le GA-MV856 est un centre d’usinage vertical à table fixe, conçu pour usiner des pièces individuelles chargées sur la table. Il ne dispose pas de la capacité de faire tourner la pièce autour de son axe principal, nécessaire pour le tournage de production avec alimentation de barres.
Comment réduire la quantité de restes de barre perdue ? Vous pouvez réduire la quantité de restes de barre perdue en utilisant un système de gestion des restes de barre qui permet de réutiliser les restes pour des pièces plus petites. Vous pouvez également programmer la machine pour calculer la longueur de barre nécessaire pour produire un nombre donné de pièces, et utiliser des barres de longueur adaptée.
Quel est le temps de fonctionnement sans surveillance typique pour une tâche de tournage de production ? Le temps de fonctionnement sans surveillance dépend de la durée de vie de l’outil, de la longueur de la barre et de la complexité de la tâche. Pour une tâche simple avec un outil de longue durée de vie et une barre de 3 mètres de longueur, le temps de fonctionnement sans surveillance peut aller de 8 à 24 heures. Pour des tâches complexes avec des outils qui s’usent rapidement, le temps de fonctionnement sans surveillance peut être de quelques heures seulement.
Puis-je utiliser l’alimentation de barres pour des barres de plastique ? Oui, l’alimentation de barres peut être utilisée pour des barres de plastique, à condition de régler les paramètres de coupe et le serrage de la barre adaptés. Les plastiques sont généralement plus ductiles que les métaux, donc les vitesses de coupe peuvent être plus élevées. Il faut également veiller à ne pas déformer la barre avec un serrage trop fort.
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