I. Introduction

Une machine de cisaillement hydraulique est un outil essentiel dans les industries de fabrication et de travail des métaux, conçue pour couper les tôles et autres matériaux avec précision et efficacité. Contrairement aux cisailles mécaniques, qui reposent sur des volants d’inertie, les machines de cisaillement hydrauliques utilisent la puissance hydraulique pour actionner les lames de coupe, offrant un meilleur contrôle et une plus grande adaptabilité pour diverses tâches de coupe.

Comprendre les principaux composants d’une machine de cisaillement hydraulique et les entretenir correctement garantit que ces machines restent fiables et efficaces dans les environnements de production modernes. À mesure que la technologie continue de progresser, les machines de cisaillement hydrauliques devraient devenir encore plus sophistiquées, intégrant de nouvelles fonctionnalités et capacités pour répondre aux besoins évolutifs de l’industrie.

II. Principaux composants d’une machine de cisaillement hydraulique

Structure et châssis de support

La structure et le châssis de support d’une machine de cisaillement hydraulique sont des composants fondamentaux qui assurent la stabilité, la précision et la durabilité de la machine. Étant donné les forces importantes impliquées dans le processus de cisaillement, un châssis robuste et bien conçu est essentiel pour obtenir des coupes précises et fiables.

Matériaux utilisés

Le bâti principal d’une machine de cisaillement hydraulique est généralement fabriqué en acier à haute résistance ou en fonte. Ces matériaux sont choisis pour leurs excellentes propriétés mécaniques, notamment une résistance à la traction élevée et une grande durabilité.

• Acier à haute résistance: Les nuances courantes incluent ASTM A36 et A572. Les châssis en acier sont privilégiés pour leur capacité à supporter un stress et des vibrations importants pendant le fonctionnement.
• Fonte: Connue pour ses propriétés d’amortissement supérieures, la fonte peut réduire les vibrations, ce qui est bénéfique pour la précision de coupe. Des types comme la fonte grise sont souvent utilisés.

Structures de support

Les structures de support sont essentielles pour maintenir la stabilité et la précision. Elles se composent souvent de :

• Poutres transversales et renforts: Fournissent une résistance et une rigidité supplémentaires au bâti principal, répartissant les charges mécaniques de manière uniforme et minimisant la déformation.
• Base et fondations: La base doit être solidement ancrée au sol de l’atelier, généralement à l’aide de connexions boulonnées pour garantir qu’elle reste immobile pendant le fonctionnement.
• Supports de colonne: Les colonnes ou poteaux verticaux soutiennent la partie supérieure du châssis et aident à maintenir l’alignement des lames, assurant une action de coupe constante et précise.

Système hydraulique

Le système hydraulique est le moteur d’une machine de cisaillement hydraulique, fournissant la force nécessaire pour réaliser des coupes précises et efficaces. Les systèmes hydrauliques sont essentiels à diverses machines industrielles en raison de leur capacité à générer une puissance importante et un contrôle précis grâce à la dynamique des fluides. Comprendre les composants du système hydraulique et leurs rôles spécifiques améliore l’efficacité globale et la fiabilité des machines de cisaillement hydrauliques.

Types et fonctions des pompes hydrauliques

Les pompes hydrauliques convertissent l’énergie mécanique en énergie hydraulique en mettant le fluide hydraulique sous pression. Différents types de pompes hydrauliques sont utilisés dans les machines de cisaillage, chacune remplissant des fonctions distinctes :

• Pompes à engrenages: Connues pour leur simplicité et leur fiabilité, les pompes à engrenages sont couramment utilisées dans les systèmes hydrauliques en raison de leur rentabilité. Par exemple, elles sont souvent employées dans les applications automobiles où la manipulation de fluides à basse pression est suffisante.
• Pompes à palettes: Ces pompes offrent un rendement plus élevé et sont utilisées dans des applications nécessitant des débits variables. Les pompes à palettes sont plus silencieuses et assurent un fonctionnement plus fluide, ce qui les rend adaptées aux procédés de fabrication où la réduction du bruit et la performance constante sont essentielles.
• Pompes à pistons: Idéales pour les applications à haute pression, les pompes à pistons sont capables de traiter de grands volumes de fluide hydraulique. Elles sont très efficaces et offrent un contrôle précis du débit, ce qui les rend adaptées aux opérations de coupe exigeantes telles que dans les machines lourdes et l’industrie aérospatiale.

Réservoir et gestion du fluide

Le réservoir hydraulique stocke le fluide hydraulique, garantissant un approvisionnement constant vers la pompe. Une bonne gestion du fluide dans le réservoir est essentielle pour maintenir l’efficacité et la longévité du système :

• Capacité du fluide: Le réservoir doit avoir une capacité suffisante pour contenir le volume total de fluide hydraulique, y compris les marges pour l’expansion thermique et le retour de fluide depuis le système.
• Filtration: Des filtres de haute qualité éliminent les contaminants du fluide hydraulique, évitant ainsi d’endommager d’autres composants du système. L’entretien régulier des filtres est crucial pour garantir une circulation de fluide propre.
• Refroidissement: Des échangeurs de chaleur ou des systèmes de refroidissement sont souvent intégrés au réservoir pour réguler la température du fluide. Une surchauffe peut entraîner une dégradation du fluide et une baisse des performances du système.

Vérins hydrauliques et leurs rôles

Les vérins hydrauliques sont des actionneurs qui convertissent l’énergie hydraulique en force mécanique, permettant le mouvement des lames de coupe. Ils jouent un rôle essentiel dans le processus de cisaillage :

• Vérins simple effet: Ces vérins appliquent une force dans une seule direction et utilisent un ressort ou une force externe pour revenir à leur position initiale. Ils sont plus simples et utilisés dans des applications de cisaillage basiques.
• Vérins double effet: Ces vérins appliquent une force dans les deux directions, offrant un meilleur contrôle et une plus grande efficacité. Les vérins double effet sont privilégiés pour les tâches de coupe précises et répétitives, car ils garantissent un mouvement constant des lames.

Vannes et mécanismes de contrôle

Les vannes régulent le débit et la pression du fluide hydraulique dans le système, garantissant que les vérins hydrauliques fonctionnent de manière fluide et précise :

• Vannes de contrôle: Ces vannes dirigent le flux de fluide hydraulique vers l’actionneur ou le vérin souhaité. Elles peuvent être actionnées manuellement ou contrôlées électroniquement pour les systèmes automatisés.
• Vannes de décharge: Ces vannes de sécurité protègent le système contre une pression excessive en permettant au fluide de contourner la pompe lorsque la pression dépasse une limite fixée. Cela évite d’éventuels dommages aux composants du système.
• Vannes anti-retour: Ces vannes permettent au fluide de circuler dans une seule direction, empêchant le reflux qui pourrait perturber le fonctionnement et l’efficacité du système.

Lames de cisaillement

Types et propriétés des matériaux de lame

Le choix du matériau pour les lames de cisaillement est crucial, car il détermine la durabilité, la dureté et la résistance à l’usure de la lame. Les matériaux courants incluent :

• Acier à haute teneur en carbone: Souvent utilisé pour la coupe polyvalente, les lames en acier à haute teneur en carbone sont durables et conservent bien leur tranchant. Elles sont idéales pour couper l’acier doux et d’autres matériaux plus tendres. Par exemple, les lames en acier à haute teneur en carbone sont couramment utilisées dans la fabrication automobile pour couper des pièces en acier doux.
• Acier à outils à haute teneur en chrome: Ce matériau offre une résistance à l’usure et une robustesse supérieures. Les lames fabriquées en acier à outils à haute teneur en chrome conviennent à la coupe de matériaux plus durs, y compris l’acier inoxydable. Parmi les exemples, on trouve les qualités MARK I et MARK II, qui offrent une durée de vie prolongée entre les affûtages. Dans des industries comme l’aéronautique, où une coupe précise de l’acier inoxydable est nécessaire, ces lames sont privilégiées.
• Carbure de tungstène: Connu pour sa dureté exceptionnelle et sa résistance à l’usure, le carbure de tungstène est utilisé pour couper des matériaux extrêmement résistants. Ces lames sont plus coûteuses mais offrent une longévité et des performances inégalées. Saviez-vous que les lames en carbure de tungstène peuvent durer jusqu’à dix fois plus longtemps que les lames en acier à haute teneur en carbone ? Cela les rend idéales pour les applications intensives telles que la coupe d’alliages à haute résistance dans l’industrie minière.

Conception et forme des lames de cisaillement

• Lames à simple tranchant: Ces lames possèdent un seul tranchant et sont utilisées pour des tâches de cisaillement simples. Elles sont faciles à entretenir et à affûter.
• Lames à double tranchant: Dotées de deux arêtes de coupe, les lames à double tranchant peuvent être inversées, ce qui double efficacement leur durée de vie avant nécessiter un entretien.
• Lames à quatre tranchants: Ces lames possèdent quatre arêtes de coupe, ce qui permet de les faire pivoter et de les utiliser plusieurs fois avant de les réaffûter. Elles sont très efficaces pour les opérations de coupe à grand volume.
• Lames en forme de nœud papillon: Conçues pour des applications de coupe spécifiques, les lames en forme de nœud papillon ont une forme unique qui améliore les performances de coupe et réduit le gaspillage de matériau.

Réglage et entretien des lames

Un entretien et un réglage appropriés des lames de cisaillement garantissent des coupes nettes et précises. Les pratiques clés incluent :

• Réglage de l’écartement des lames: L’écart entre les lames supérieure et inférieure doit être soigneusement réglé en fonction de l’épaisseur et du type de matériau à couper. Un écart incorrect peut entraîner une mauvaise qualité de coupe et une usure accrue des lames.
• Affûtage régulier: Maintenir des lames tranchantes est essentiel pour obtenir des coupes précises et prolonger la durée de vie des lames. Un affûtage régulier empêche les lames de devenir émoussées, ce qui peut provoquer une déformation du matériau et augmenter la contrainte sur la machine. Le réaffûtage désigne le processus de reprise des arêtes de coupe pour restaurer leur capacité de coupe.
• Lubrification: Veiller à ce que les lames et leur matériel de montage soient bien lubrifiés réduit la friction et l’usure. Une lubrification appropriée aide également à obtenir des coupes plus fluides et à prolonger la durée de vie des lames.
• Inspection et remplacement: L’inspection périodique des lames pour détecter des signes d’usure, d’ébréchures ou de dommages est essentielle. Les lames doivent être remplacées ou réaffûtées rapidement afin de maintenir l’efficacité de coupe et de prévenir tout dommage potentiel à la machine.

Système de butée arrière

But du butée arrière

Le but principal du système de butée arrière est de fournir un point de référence garantissant des coupes cohérentes et reproductibles. En positionnant le matériau à une distance précise des lames de coupe, la butée arrière permet aux opérateurs de réaliser des coupes uniformes sans mesurer manuellement chaque pièce. Cette automatisation réduit le temps de réglage, minimise les erreurs et améliore la productivité globale.

Types de systèmes de butée arrière

Systèmes de butée arrière manuels

Les systèmes de butée arrière manuels sont plus simples et plus économiques, généralement utilisés dans les petites opérations ou lorsque la haute précision n’est pas essentielle. Ces systèmes nécessitent que l’opérateur ajuste manuellement la position de la butée arrière à l’aide d’une manivelle ou d’un mécanisme similaire. Bien qu’ils soient moins automatisés, les butées arrière manuelles offrent tout de même une amélioration significative par rapport aux méthodes de mesure manuelles.

Systèmes de butée arrière CNC

Les systèmes de butée arrière CNC offrent une automatisation et une précision avancées, s’intégrant parfaitement au système de commande de la machine. Ces systèmes utilisent des moteurs électriques et des vis à billes pour positionner la butée arrière avec précision sur plusieurs axes. Le mouvement est souvent contrôlé via une interface conviviale. Les butées arrière CNC peuvent stocker et exécuter des programmes de coupe complexes, ce qui les rend idéales pour les opérations à grand volume et haute précision.

Précision et exactitude dans la coupe

La précision et l’exactitude du système de butée arrière sont essentielles pour obtenir des coupes de haute qualité. Les systèmes CNC de butée arrière, en particulier, offrent une précision exceptionnelle, avec des spécifications typiques comprenant :

• Précision de l’axe X: ±0,1 mm
• Répétabilité de l’axe X: ±0,05 mm

Une telle précision élevée garantit que chaque coupe est constante, réduisant le gaspillage de matériau et améliorant l’efficacité globale du processus de coupe. Par exemple, un fabricant utilisant un système CNC de butée arrière a signalé une augmentation de productivité de 30 % grâce à la réduction du temps de réglage et à l’amélioration de la précision de coupe.

Pour atteindre et maintenir ce niveau de performance, un calibrage approprié est crucial. Pour un guide détaillé, consultez notre vidéo sur Comment calibrer la position réelle de l’axe X d’une cisaille.

Composants et caractéristiques

Les systèmes modernes de butée arrière sont équipés de diverses fonctionnalités pour améliorer leur performance et leur facilité d’utilisation :

• Axes de mouvement multiples: Permettent des opérations complexes de positionnement et de pliage.
• Moteurs sans balais: Assurent des mouvements rapides et précis, souvent connectés via des protocoles comme EtherCAT (un protocole de réseau industriel qui garantit une communication à haute vitesse entre le moteur et le système de contrôle).
• Réglages micrométriques: Les doigts de butée avec réglages micrométriques permettent un positionnement précis en hauteur et latéral.
• Caractéristiques supplémentaires: Peuvent inclure un serrage hydraulique des outils, une mesure d’angle au laser et des bras suiveurs de tôle pour une polyvalence accrue.

Système de contrôle

Systèmes de commande manuelle

Les systèmes de commande manuelle reposent sur l’entrée directe de l’opérateur pour gérer le processus de cisaillement. Ces systèmes comprennent généralement :

• Volants et leviers: Utilisé pour ajuster le positionnement de la lame et les réglages de la butée arrière.
  • Exemple: Un opérateur peut utiliser un volant pour ajuster la position de la lame avant chaque coupe, en se fiant à son expérience pour obtenir la précision souhaitée.
• Interrupteurs et boutons simples: Pour lancer le processus de coupe et d'autres opérations de base.

Bien que les systèmes manuels soient économiques et simples, ils nécessitent des compétences et de l'expérience importantes de la part de l'opérateur pour obtenir des résultats constants.

Systèmes de commande automatisés

Les systèmes de commande automatisés, en particulier ceux intégrés à la technologie CNC, offrent des capacités et une précision avancées. Ces systèmes intègrent des composants électroniques et des logiciels pour automatiser divers aspects du processus de cisaillage. Les principales caractéristiques incluent :

• Automates programmables industriels (API): Ordinateurs industriels qui contrôlent les fonctions de la machine sur la base d'instructions préprogrammées. Ils reçoivent des données provenant de capteurs et d'autres dispositifs, traitent ces données et exécutent des commandes pour contrôler les actionneurs et autres composants de la machine.
• Interface homme-machine (IHM): Interfaces conviviales permettant aux opérateurs d'interagir avec la machine. Les écrans tactiles et les affichages graphiques permettent une programmation, une surveillance et un réglage faciles des paramètres de la machine.
• Intégration CNC: Offre le plus haut niveau d'automatisation et de précision, permettant des motifs de coupe complexes et une répétabilité, réduisant ainsi le besoin d'intervention manuelle. Les systèmes CNC peuvent stocker plusieurs programmes de coupe, permettant des changements de configuration rapides et une productivité accrue.

Intégration avec la technologie CNC

En plus des commandes automatisées, l'intégration CNC porte la précision et l'efficacité à un niveau supérieur. La technologie CNC améliore considérablement les capacités des machines de cisaillage hydrauliques, offrant des avantages tels que :

• Précision et exactitude: Garantit un contrôle précis des mouvements de la lame et du positionnement de la butée arrière, ce qui permet d'obtenir des coupes très précises. Ceci est particulièrement important pour les industries nécessitant des tolérances strictes, comme l'aéronautique et l'automobile.
• Répétabilité: Les machines CNC peuvent exécuter le même programme de coupe à plusieurs reprises avec une variation minimale, garantissant une qualité constante sur de grandes séries de production.
• Motifs de coupe complexes: Permet la création de motifs de coupe complexes qui seraient difficiles, voire impossibles, à réaliser manuellement. Cette flexibilité est précieuse pour la fabrication sur mesure et les applications spécialisées.

Interface utilisateur et facilité d'utilisation

Les systèmes de commande modernes privilégient la facilité d'utilisation, ce qui simplifie la gestion du processus de cisaillage pour les opérateurs. Les aspects clés incluent :

• IHM intuitives: Les interfaces à écran tactile avec affichages graphiques permettent aux opérateurs de configurer et de surveiller facilement les opérations de la machine. Des aides visuelles, telles que des schémas et des animations, aident à guider les utilisateurs à travers des procédures complexes.
• Modes de coupe préprogrammés: De nombreuses machines sont équipées de modes de coupe préprogrammés pour les tâches courantes, réduisant ainsi le temps de configuration et les erreurs de l’opérateur.
• Alertes de diagnostic et de maintenance: Les systèmes de contrôle avancés peuvent fournir des diagnostics en temps réel et des alertes de maintenance, aidant les opérateurs à identifier et à résoudre les problèmes avant qu’ils ne provoquent des arrêts prolongés.

Mécanisme de maintien

Le mécanisme de maintien dans les machines de cisaillage hydrauliques est un composant essentiel qui assure la stabilité du matériau pendant le processus de coupe. En fixant le matériau en place, le mécanisme de maintien empêche tout mouvement ou glissement, ce qui permet d’obtenir des coupes précises et d’améliorer la sécurité.

Fonction et importance des serre-flans

Les serre-flans font partie intégrante du mécanisme de maintien et remplissent des fonctions essentielles telles que :

• Stabilisation du matériau: Les serre-flans maintiennent fermement la tôle contre le lit de la machine, empêchant tout mouvement latéral ou vertical pendant le processus de coupe. Cette stabilisation est cruciale pour obtenir des coupes nettes et précises, sans bavures ni déformations (les bavures étant des arêtes rugueuses laissées après la coupe).
• Réduction des vibrations: En fixant le matériau, les serre-flans minimisent les vibrations qui peuvent nuire à la qualité de coupe et à la longévité de la machine. Une manipulation stable du matériau réduit l’usure des lames et des autres composants de la machine.

Serre-flans hydrauliques

• Description: Utilisent des vérins hydrauliques pour appliquer la force de serrage.
• Avantages: Contrôle précis et capacités de haute pression.
• Cas d’utilisation idéaux: Applications lourdes et matériaux nécessitant une force de serrage importante. Dans une usine de fabrication automobile à haut volume, les serre-flans hydrauliques sont privilégiés en raison de leurs capacités de haute pression et de leur contrôle précis.

Caractéristiques de sécurité des machines de cisaillage hydrauliques

Protecteurs de sécurité

Les protecteurs de sécurité sont des barrières physiques qui empêchent les opérateurs d’entrer en contact avec les parties dangereuses de la machine, telles que les lames et les mécanismes de maintien. Généralement fabriqués en matériaux transparents ou en treillis, ces protecteurs permettent la visibilité tout en assurant la protection.

• Types de protecteurs de sécurité:
  • Protecteurs fixes: Barrières permanentes qui offrent une protection constante.
  • Protecteurs réglables: Peuvent être repositionnés pour s’adapter à différentes tâches.
  • Protecteurs à verrouillage: Arrêtent automatiquement la machine s’ils sont retirés ou ouverts.
• Matériaux utilisés pour les protecteurs de sécurité:
  • Polycarbonate: Transparent et résistant aux chocs.
  • Treillis en acier: Durable et offrant une bonne visibilité.

Exemple concret : Un protecteur en polycarbonate transparent autour de la zone de coupe permet à l’opérateur de surveiller le processus en toute sécurité, réduisant ainsi le risque de contact accidentel avec les lames.

Boutons d’arrêt d’urgence

Les boutons d’arrêt d’urgence sont placés stratégiquement autour de la machine pour un accès rapide, permettant aux opérateurs d’interrompre rapidement les opérations en cas d’urgence. Ces boutons sont généralement grands et rouges, ce qui les rend facilement identifiables.

Exemple concret : Un opérateur a remarqué que la main d’un collègue était dangereusement proche de la lame. En appuyant rapidement sur le bouton d’arrêt d’urgence, la machine s’est arrêtée, évitant ainsi une blessure grave.

Rideaux lumineux

Les rideaux lumineux sont des dispositifs optoélectroniques qui créent une barrière de sécurité invisible autour des zones dangereuses. Si un objet ou une personne interrompt le faisceau lumineux, la machine s’arrête immédiatement.

• Explication des dispositifs optoélectroniques: Ces dispositifs utilisent des faisceaux lumineux pour détecter les interruptions, déclenchant une réponse de sécurité.

Exemple concret : Lors d’une inspection, un technicien a accidentellement interrompu le faisceau lumineux, provoquant l’arrêt instantané de la machine et évitant ainsi un danger potentiel.

Systèmes de commande bimanuelle

Les systèmes de commande bimanuelle exigent que l’opérateur utilise ses deux mains pour appuyer simultanément sur des boutons distincts afin de démarrer le processus de coupe. Cela garantit que les mains restent éloignées de la zone de coupe lorsque les lames sont en mouvement.

Exemple concret : Un système de commande à deux mains a empêché un opérateur de démarrer accidentellement la machine pendant qu’il ajustait le matériau, évitant ainsi une blessure potentielle.

III. Foire aux questions

1. À quelle fréquence faut-il effectuer la maintenance d’une cisaille hydraulique ?

• Inspections régulières: Inspections visuelles et mécaniques quotidiennes ou hebdomadaires pour identifier l’usure et les dommages.
• Lubrification: Lubrification régulière des pièces mobiles conformément aux spécifications du fabricant.
• Entretien du fluide hydraulique: Vérification et remplacement du fluide hydraulique tous les 6 à 12 mois, selon l’utilisation et les recommandations du fabricant.
• Nettoyage: Maintenir la machine propre, exempte de copeaux métalliques et de débris.
• Calibration et réglage: Calibrer et ajuster périodiquement les composants critiques tels que la butée arrière et l’écart des lames.

Les tâches spécifiques incluent :

• Hebdomadaire: Vérifier la netteté des lames et les remplacer si nécessaire.
• Mensuel: Inspecter le niveau du fluide hydraulique et compléter si besoin.

2. Quelles sont les étapes courantes de dépannage pour les cisailles hydrauliques ?

• Affûtage des lames: Affûter ou remplacer régulièrement les lames émoussées pour maintenir la qualité de coupe.
• Fuites hydrauliques: Inspecter et remplacer les joints usés ou les tuyaux endommagés pour éviter les fuites.
• Coupe incohérente: Vérifier et ajuster l’alignement des lames et les réglages de la butée arrière pour assurer la constance.
• Surchauffe du système: S’assurer que le système de refroidissement fonctionne et maintenir des niveaux de fluide appropriés.
• Problèmes électriques: Effectuer des inspections électriques régulières et sécuriser les connexions lâches.

3. Comment la technologie CNC a-t-elle influencé les systèmes de contrôle des machines de cisaillage hydrauliques ?

• Précision et exactitude: Les systèmes CNC assurent un contrôle précis des mouvements de la lame et du positionnement de la butée arrière, ce qui permet des coupes très précises.
• Répétabilité: Capacité d’exécuter le même programme de coupe à plusieurs reprises avec une variation minimale, garantissant une qualité constante.
• Motifs de coupe complexes: Permet de réaliser des motifs de coupe complexes qui seraient difficiles à obtenir manuellement.
• Interfaces conviviales: Les IHM modernes avec écrans tactiles et affichages graphiques facilitent la programmation et la surveillance.