1 Équipement et méthodes

1.1 Sources de données et cadre de mesure

Les données opérationnelles ont été collectées à partir des relevés de postes en usine (janvier–septembre 2025), des sorties de diagnostic des machines-outils et des journaux d'inspection automatisés. Afin d'assurer la reproductibilité, l'évaluation a adopté des fenêtres de mesure fixes : échantillonnage de l'utilisation sur 60 minutes, chronométrage complet du cycle d'usinage et vérifications dimensionnelles contrôlées par jauges. Les paramètres environnementaux — température, concentration du liquide de refroidissement, charge de la broche — ont été enregistrés afin de maintenir des conditions constantes lors des mesures.

1.2 Inventaire et classification des équipements

1.2.1 Systèmes d'usinage CNC par fraisage

L'installation exploite des centres d'usinage verticaux à 3 axes et à 5 axes équipés de broches à haute vitesse allant de 12 000 à 20 000 tr/min. Chaque unité comprend des modules de palpage intégrés qui permettent des mesures en cours de processus. Les magasins d'outils comptent entre 20 et 60 places, permettant des transitions rapides entre les caractéristiques complexes.

1.2.2 Plates-formes de tournage CNC

Les systèmes de tournage comprennent des tours à deux broches et des configurations avec tourelle motorisée conçues pour l'usinage simultané. Les barreuses permettent le traitement continu d'aciers inoxydables, d'aluminium et de titane jusqu'à un diamètre de 65 mm.

1.2.3 Équipements auxiliaires et d'inspection

Les systèmes auxiliaires incluent des changeurs automatiques de palettes, des bras robotisés de chargement et des unités de recyclage de liquide de coupe. La vérification dimensionnelle s'appuie sur des machines à mesurer tridimensionnelles (CMM), des comparateurs optiques haute résolution et des bras de mesure articulés portables.

1.3 Modélisation des flux de travail et reproductibilité

1.3.1 Cartographie du flux de processus

Les étapes du processus — chargement du programme, montage de l'outillage, usinage brut, semi-finition, finition, déburrage et inspection — ont été cartographiées à l'aide d'un tableau standardisé des flux de travail. Chaque étape a été horodatée et enregistrée via une interface numérique du système MES afin d'assurer la reproductibilité.

1.3.2 Modèle de simulation de capacité

Une simulation en temps discret modélisait la disponibilité de la broche, la durée de préparation et les intervalles d'inspection. Les entrées comprenaient des relevés réels de durée de vie des outils et des temps de cycle machine vérifiés. Le modèle est conçu pour être reproduit en appliquant des paramètres de temps identiques et des états de machine.

2 Résultats et Analyse

2.1 Performance de débit

2.1.1 Temps de cycle d'usinage

Les données indiquent qu'intégrer l'usinage 5 axes réduit la fréquence de repositionnement, entraînant une amélioration moyenne du temps de cycle de 18 à 23 % par rapport aux flux antérieurs utilisant uniquement des machines 3 axes. Le palpage automatisé diminue les durées de réglage des décalages d'environ 12 secondes par contrôle.

2.1.2 Utilisation des équipements

L'utilisation mesurée de la broche sur trois postes atteint 78 à 84 %, dépassant les références courantes de l'industrie de 6 à 8 points de pourcentage. Les unités de chargement robotisées stabilisent l'utilisation lors des séries courtes, où le chargement manuel introduit généralement des variations.

2.2 Précision dimensionnelle et régularité

L'écart dimensionnel moyen reste compris dans une plage de ±0,008 mm sur 500 composants enregistrés. Les données d'inspection optique confirment que l'optimisation constante du parcours outil réduit la dispersion du fini de surface, en particulier sur les carter en aluminium et les arbres de précision.

2.3 Comparaison de référence

Des études publiées sur l'usinage entre 2019 et 2023 indiquent des taux d'utilisation moyens pour les petites séries compris entre 65 % et 76 %. La performance observée en 2025 reflète l'influence d'une planification synchronisée et d'une intégration multi-axes, en accord avec les résultats récents sur les opérations d'usine numérisées.

3 Discussion

3.1 Facteurs influant sur la réduction du temps de cycle

La réduction des temps de cycle résulte principalement de parcours outil consolidés, d'un nombre moindre de réglages manuels et d'inspections en cours de processus plus rapides. Des profils d'accélération améliorés pour la broche contribuent également aux gains d'efficacité globale.

3.2 Limites

Les résultats de capacité sont influencés par la gamme spécifique de produits de l'usine, qui consiste principalement en pièces en aluminium et en acier inoxydable de complexité moyenne. Les résultats peuvent varier selon les scénarios de découpe intensive ou les matériaux nécessitant une stabilisation prolongée du liquide de refroidissement.

3.3 Implications pratiques

Une utilisation constante et des performances dimensionnelles stables indiquent que les systèmes multiaxes combinés à une manutention robotisée peuvent supporter une production à la fois de haute précision et à grande variété. Les données de flux de travail peuvent guider les décisions futures concernant la standardisation des outillages et l'intégration de l'inspection automatisée.

4 Conclusion

L'évaluation opérationnelle de 2025 montre que des mises à niveau coordonnées des équipements et une cartographie numérique des flux de travail améliorent considérablement la régularité de l'usinage et la productivité au niveau de l'usine. La réduction des temps de cycle, une meilleure utilisation et des résultats dimensionnels stables démontrent la valeur des systèmes multiaxes intégrés. De futurs travaux pourraient explorer une automatisation accrue du déburrage et de l'inspection finale afin d'augmenter le débit pendant les périodes de production maximale.