Exigences en matière d'environnement de travail pour les ateliers d'usinage de fonderie CNC

L'usinage par fonderie enlève de la matière des ébauches coulées sur des centres d'usinage à commande numérique par ordinateur, et la précision qui peut être obtenue dépend autant de l'environnement de l'atelier que de la machine elle-même. La température, l'humidité, la propreté, la qualité de l'énergie, les vibrations et le bruit interagissent tous avec la machine-outil, le processus de découpe et la coulée. Un environnement de travail approprié est donc une condition préalable à la précision dimensionnelle, à la durée de vie de l'équipement et à une qualité de produit constante.

Pourquoi l'environnement régit la précision de l'usinage des pièces moulées

Les pièces moulées et les machines-outils sont constituées de matériaux à dilatation thermique limitée, de sorte que tout changement de température déplace la géométrie. La chaleur modifie également le comportement des composants électriques et des servomoteurs qui positionnent les axes, ainsi que la viscosité des lubrifiants dans les guidages et les broches. L'humidité entraîne la rouille sur les surfaces finies et sur les voies de précision, et elle peut se condenser sur les pièces moulées à froid entre les opérations. La poussière en suspension dans l'air accélère l'usure des pièces mobiles et contamine le liquide de coupe. Les excursions de tension et de fréquence perturbent la vitesse de broche et les entraînements d'avance, et les vibrations du sol se transfèrent directement dans la coupe. Chacun de ces effets apparaît d’abord comme une lente dérive de taille, puis comme un lot de déchets.

Exigences de température pour l'usinage de fonderie CNC

La température de l'atelier doit généralement être maintenue entre 20 ± 5 degrés. Des températures excessivement élevées augmentent la génération de chaleur dans les composants électroniques et les moteurs, raccourcissant leur durée de vie et modifiant leurs performances, et provoquent une dilatation thermique de la pièce moulée, ce qui modifie les dimensions usinées. Des températures excessivement basses augmentent la viscosité du lubrifiant, augmentent la friction des pièces mobiles et peuvent provoquer des blocages, avec le même résultat en termes de précision et de fiabilité des équipements.

L'uniformité de la température compte autant que la valeur absolue. Les différences entre les zones de l'atelier doivent être minimisées afin que les machines-outils et les pièces moulées ne se déforment pas sous un gradient de température ; dans les grands magasins, les zones proches des sorties de climatisation ou des sources de chaleur ne doivent pas différer sensiblement du reste du sol. Une bande d'uniformité d'environ ± 2 degrés sur toute la zone d'usinage est un objectif pratique. Il est également recommandé de laisser les pièces moulées de grande taille s'égaliser à la température de l'atelier avant la coupe de finition plutôt que de les usiner directement à partir d'un entrepôt frigorifique ou d'un chantier chaud.

Conditions d'humidité et de propreté

L'humidité relative doit être maintenue entre 40 % et 60 %. Une humidité élevée provoque de la rouille et de la corrosion sur les composants et outils métalliques, raccourcissant leur durée de vie, et peut se condenser sur les surfaces de coulée et compromettre la qualité de l'usinage. Une faible humidité génère de l'électricité statique qui peut endommager les composants électroniques et rendre les matériaux de coulée plus cassants et plus difficiles à usiner. Des variations drastiques d'humidité sont tout aussi dommageables qu'un décalage constant, c'est pourquoi la stabilité est requise : les déshumidificateurs sont utilisés pendant les saisons ou les régions humides, et l'humidification est ajoutée dans des conditions sèches.

La propreté est contrôlée sur deux fronts. Premièrement, la prévention de la poussière : les sols sont nettoyés avec un aspirateur ou une balayeuse pour limiter la dispersion de la poussière, et un système de filtration d'air filtre l'air entrant, généralement avec une précision de filtration de 10 µm ou plus. Deuxièmement, le contrôle de l'huile et des débris : les capots de protection autour des machines-outils contiennent des éclaboussures de liquide de coupe et des copeaux, l'huile et les débris sont rapidement nettoyés des machines et des bancs, et les copeaux générés pendant l'usinage sont collectés et retirés de l'atelier avant qu'ils ne s'accumulent et ne perturbent l'environnement de travail.

Exigences en matière d'alimentation électrique, de vibrations et de bruit

La qualité de l'énergie est gérée par des stabilisateurs de tension et avec la machine-outil installée sur une fondation stable et nivelée afin qu'elle ne tremble pas pendant la coupe. Lorsque les sources de vibrations ne peuvent être évitées, des coussinets d'isolation ou des tranchées d'isolation sont utilisés entre la source et la zone d'usinage. Le bruit est réduit en sélectionnant des équipements à faible bruit-, en installant des enceintes insonorisées et en appliquant une absorption acoustique aux surfaces du bâtiment.

Mettre les exigences en pratique au quotidien

Une spécification d'environnement n'est utile que si elle est mesurée et enregistrée. La routine pratique consiste à surveiller en permanence la température et l'humidité avec des alarmes réglées aux limites de contrôle, à enregistrer la tension et la fréquence à l'alimentation entrante et à vérifier les vibrations au niveau des fondations de la machine après toute construction ou changement d'équipement à proximité. L'aménagement fait partie du même plan : les équipements générateurs de chaleur-sont éloignés des machines de précision, les points de collecte des copeaux sont placés de manière à ce que leur retrait ne gêne pas les opérateurs et la circulation du personnel est éloignée des surfaces d'étanchéité et des voies de précision. Les pièces moulées sont stockées à l'intérieur de l'atelier suffisamment longtemps pour atteindre la température ambiante avant la finition, et les systèmes de refroidissement et de filtration sont entretenus à intervalles fixes afin que la poussière et les fines n'atteignent jamais la zone de coupe.

Foire aux questions

Q : Quelle plage de température un atelier d’usinage de pièces moulées CNC doit-il contenir ?
L'objectif habituel est de 20 ± 5 degrés, combiné à une bande d'uniformité d'environ ± 2 degrés sur toute la zone d'usinage pour éviter les gradients thermiques.

Q : Pourquoi le contrôle de l’humidité est-il nécessaire dans un atelier d’usinage ?
Une humidité supérieure à 60 % provoque de la rouille et de la condensation sur les pièces de la machine et les pièces moulées, tandis qu'une humidité inférieure à 40 % crée de l'électricité statique et peut fragiliser les pièces moulées, de sorte que 40 % à 60 % sont maintenus et stables.

Q : Dans quelle mesure l’air de l’atelier doit-il être pur ?
Un système de filtration d'air est normalement spécifié à 10 µm ou moins, et les sols sont nettoyés avec un équipement d'aspiration afin que la poussière n'atteigne pas les guides ou le liquide de coupe.

Q : Quelle stabilité d’alimentation est requise ?
La fluctuation de tension doit rester comprise dans une plage de ± 10 % et la fluctuation de fréquence ne doit pas dépasser ± 0,5 Hz, c'est pourquoi les stabilisateurs font partie de l'installation standard.

Q : Comment les vibrations sont-elles gérées lorsque le site est à proximité d’une autoroute ou d’une voie ferrée ?
Les machines de précision sont placées autant que possible à l’écart de la source de vibrations ; sinon, des coussins d'isolation ou des tranchées d'isolation sont installés et la machine est nivelée sur une fondation stable.

Q : Quel niveau de bruit est acceptable pour les opérateurs ?
Le bruit de l'atelier doit être maintenu en dessous de 85 dB, obtenu grâce à des équipements à faible niveau de bruit-, des enceintes insonorisées et des mesures d'absorption acoustique.