Dans la fabrication de précision moderne, les poinçonneuses jouent un rôle qui va au-delà de la perforation de trous. Outre le poinçonnage, cette machine-outil plie, façonne, estampille, découpe et entaille les tôles. Toutes ces actions sont réalisées avec une force contrôlée à haute pression et une libération d'énergie instantanée, qui est entraînée par une source d'énergie. Il peut s'agir d'une source mécanique, hydraulique ou servoélectrique. Les machines de pointe sont équipées de dispositifs à commande numérique pour des résultats plus précis.
En bref, les poinçonneuses sont polyvalentes par nature. Ces machines puissantes jouent un rôle essentiel dans la fabrication des métaux et sont utilisées dans diverses industries. Il s'agit notamment de l'aérospatiale, de l'automobile et de la transformation des métaux.
Ce guide traite des différents types de poinçonneuses, de leur fonctionnement, de leurs composants et de leur utilisation. Vous disposerez ainsi des connaissances nécessaires pour prendre une décision éclairée pour votre entreprise.
Qu'est-ce qu'une presse à poinçonner et comment fonctionne-t-elle ?
A poinçonneuse est un équipement essentiel utilisé dans l'industrie métallurgique pour façonner ou former des feuilles de métal à l'aide d'un outil de poinçonnage qui exerce une pression à travers une matrice. Le principe de fonctionnement de la machine tourne autour du poinçon et de la matrice.
Le poinçon, qui est un outil dur, exerce une force de haute pression, tandis que la matrice est la cavité/forme correspondante. Lorsque le poinçon frappe la tôle positionnée sur la matrice, la tôle est poussée dans/à travers la matrice. Il en résulte une découpe (pour les trous) ou un formage de la tôle (pour la mise en forme). À la base, il s'agit d'un mécanisme simple : libération instantanée d'énergie et déformation contrôlée. Ses capacités fonctionnelles sont donc vastes.
Le marché propose une large gamme de presses à découper, et il existe différents types de presses à découper. Il peut s'agir de petites machines à commande manuelle ou de grandes machines à commande numérique ou à tourelle capables d'exécuter des travaux complexes en grande quantité. Chacune est conçue pour des besoins et des applications différents. Il est donc nécessaire d'évaluer vos besoins afin d'en tirer tous les avantages pour votre entreprise.
Types de presses à poinçonner
Classés par type de conducteur
Poinçonneuse mécanique
Ces poinçonneuses sont largement utilisées et préférées dans l'industrie de la fabrication. Les poinçonneuses mécaniques sont équipées d'engrenages, de bielles d'embrayage et d'autres composants pour fournir la force. Elles conviennent le mieux aux opérations de poinçonnage et de découpage lourdes. En outre, des opérations de formage simples peuvent être réalisées avec un outillage spécifique.
La poinçonneuse mécanique est entraînée par un moteur qui maintient en rotation le grand volant d'inertie. Lorsqu'il tourne à grande vitesse, il emmagasine de l'énergie cinétique. Une fois la pédale enclenchée, elle relie le volant d'inertie au vilebrequin. Une bielle relie le vilebrequin au coulisseau ou au coulisseau mobile. Une extrémité de la bielle se trouve sur le maneton (en rotation) et l'autre extrémité est fixée au coulisseau (en mouvement). Lorsque la manivelle tourne, la bielle force le coulisseau à se déplacer de haut en bas en ligne droite. Le mouvement rotatif devient un mouvement linéaire alternatif. Cette énergie est libérée au moment du poinçonnage, en bas de la course, lorsque le coulisseau pousse le poinçon dans le matériau et dans la matrice.
Ces machines sont rentables et sont généralement utilisées pour la production de faibles volumes. Elles peuvent être automatisées ou parfois manuelles.
Poinçonneuse hydraulique
Les poinçonneuses hydrauliques fonctionnent grâce à des systèmes de transmission hydraulique qui fournissent une force pour déplacer le coulisseau. Un fluide sous pression, principalement de l'huile, est pompé dans le cylindre hydraulique par le biais de la canalisation hydraulique. C'est là qu'il convertit l'énergie hydraulique en énergie mécanique. Cette énergie entraîne le vérin.
Le mouvement du vérin est contrôlé par des vannes qui gèrent le débit et la pression du fluide. Comme la machine tire sa puissance de la pression hydraulique, elle peut fournir la totalité du tonnage nominal à différents points de la course.
Les systèmes hydrauliques facilitent le réglage de la force, de la vitesse et de la temporisation. Les opérateurs peuvent adapter le cycle à différents matériaux. Ce type de poinçonneuse convient au formage de matériaux plus épais et à l'emboutissage. En outre, elles sont choisies lorsque la flexibilité est plus importante que la vitesse de course maximale.
Poinçonneuse servoélectrique
Cette poinçonneuse combine un système de commande électrique avancé avec un servomoteur à couple élevé qui entraîne le coulisseau. Ces systèmes se distinguent par leur puissance et leur précision. Les coûts de maintenance associés aux systèmes hydrauliques sont également réduits. En revanche, ils sont entièrement programmables. Cela permet de minimiser le marquage, de gérer le bruit et d'adapter le style de frappe à l'opération.
Leurs applications concernent le formage complexe, les pièces électroniques précises, etc. Ces tâches requièrent précision et répétabilité. Les poinçonneuses servoélectriques peuvent être associées à une commande CNC. En effet, les systèmes d'entraînement et de positionnement peuvent être étroitement coordonnés.
Classification selon la structure du fuselage
Poinçonneuse à tourelle CNC
Ces poinçonneuses utilisent un disque rotatif, appelé tourelle, qui se trouve entre le poinçon et la matrice. Le positionnement CNC permet de déplacer la feuille serrée sur la table de travail en X et Y, tandis que la tourelle rotative contient plusieurs ensembles de poinçons et matrices. Sous contrôle CNC, la tourelle s'indexe pour positionner la station d'outil requise. Ensuite, le vérin pousse le poinçon à travers la tôle jusqu'à la matrice.
Les poinçonneuses à tourelle CNC peuvent créer de nombreuses tailles, formes et motifs de trous sur une feuille. Ainsi, dans le cadre d'un seul réglage, tout le travail est effectué avec des changements d'outils rapides, sans changement manuel. Ces machines se distinguent lorsque les pièces présentent de nombreuses caractéristiques et que l'uniformité est essentielle.
Poinçonneuse de type C
Les poinçonneuses de type C ont un châssis en forme de C, comme leur nom l'indique. Elle est spécialement conçue pour la découpe et l'estampage de grandes tôles. Il offre un accès clair et pratique à la zone de l'outil et de la matrice. Le bâti ouvert peut fléchir davantage sous l'effet de la charge que les bâtis à deux faces.
Ils peuvent constituer une option acceptable pour les travaux légers à moyens. Cependant, des charges très précises ou lourdes peuvent inciter les utilisateurs à opter pour des cadres plus rigides.
Poinçonneuse à portillon/à pont
Une presse à portique ou à pont est dotée d'un bâti à deux faces. Contrairement aux presses à cadre en C, cette conception améliore la rigidité et réduit la flexion sous les charges de poinçonnage. Ces presses sont donc parfaites pour le traitement de tôles longues et lourdes nécessitant des tolérances serrées. Elles permettent un meilleur alignement et une plus grande stabilité, nécessaires pour les travaux de grande envergure.
Principaux éléments
Cadre (C-frame vs. portal/gap frame)
Un solide cadre en acier constitue la structure de base de la poinçonneuse. Il soutient la machine et assure la stabilité des opérations. Le matériau utilisé pour ces châssis est généralement de l'acier soudé.
Les cadres en C et les portiques sont conçus différemment pour répondre à des besoins différents. Le cadre en C est un cadre ouvert qui facilite l'accès à la zone d'outillage. En outre, il facilite le chargement. En revanche, un portique ou un pont ressemble davantage à un rectangle fermé. Le vérin se trouve près du centre du cadre, ce qui permet de réduire la déformation du cadre pendant le poinçonnage. Soutenu des deux côtés, il peut traiter de longues tôles lourdes nécessitant des tolérances serrées.
Ram et système d'entraînement
Le coulisseau - la partie mobile de la machine à imprimer - est un élément essentiel qui fournit la force. Il maintient le poinçon supérieur et est entraîné par le moteur principal, le déplaçant de haut en bas dans un mouvement vertical. Sa précision et son alignement avec le poinçon inférieur sont importants pour obtenir des pièces de qualité. Parallèlement, le système d'entraînement est responsable du mouvement du coulisseau. Il convertit le mouvement en énergie, facilitant ainsi le mouvement du coulisseau.
Système d'embrayage et de freinage
L'embrayage contrôle le moment où l'énergie stockée est envoyée dans la course. Il relie le volant d'inertie en rotation au vilebrequin pour démarrer un coup. Mais lorsqu'il s'agit de contrôler le mouvement du bélier, le système de freinage est primordial. Il permet de s'assurer qu'il s'arrête lorsque c'est nécessaire ou, d'une autre manière, d'éviter les accidents.
Jeu de matrices (poinçon, matrice, dévêtisseur)
L'élément central de la découpe - le jeu de matrices - fonctionne en combinaison. L'outil dur, le poinçon, exerce une force de pression élevée dans la cavité correspondante, la matrice, à travers la pièce à usiner. Cela permet de créer la forme souhaitée. Un dévêtisseur aide à contrôler la feuille et à retirer la matière du poinçon lorsque le coulisseau revient vers le haut. Cela améliore la qualité des pièces et la fiabilité du cycle.
Système d'outillage (tourelle épaisse, tourelle fine, outils multiples)
Sur les poinçonneuses à tourelle, les outils sont stockés dans une tourelle rotative. La machine indexe la tourelle pour positionner l'ensemble poinçon-matrice requis.
Les termes "tourelle épaisse" et "tourelle fine" décrivent des formats d'outils de tourelle courants. Ils diffèrent principalement par la taille de l'outil et le style de capacité utilisé par les différentes familles de machines. Les outils multiples placent plusieurs poinçons dans une même station. Cela permet de réduire l'indexation de la tourelle lorsque de nombreuses petites formes sont nécessaires.
Système d'alimentation et manutention des matériaux
Le système d'alimentation aide la pince à tôle à rester en place et l'empêche de bouger pendant l'opération. La manutention des matériaux implique diverses tâches. Elle comprend le chargement des tôles, le soutien des grandes pièces brutes et l'enlèvement des pièces finies et des déchets. Cela permet d'améliorer la vitesse et la répétabilité de la production.
Avantages et limites des presses à poinçonner
Avantages
- Rapidité et efficacité : Les poinçonneuses sont très efficaces. Comme pour les modèles à tourelle CNC, leur vitesse et leur efficacité sont excellentes. En un seul réglage, elles peuvent créer différentes formes sans changement manuel d'outil, ce qui réduit le temps de traitement.
- Réduire les déchets : Parce qu'elles sont cohérentes et précises, les opérations de façonnage et de poinçonnage produisent moins de déchets.
- Polyvalence des formes : Ils peuvent manipuler une large gamme de matériaux, des métaux aux composites. Ils peuvent également créer diverses formes sur des feuilles de métal.
- La sécurité : Dotés de verrouillages, de protections et de boutons d'urgence, ils renforcent la sécurité. Toutefois, les opérateurs doivent porter des vêtements de sécurité appropriés.
Limites
- Bruit et vibrations : Certains modèles peuvent produire des bruits et des vibrations excessifs lors de travaux lourds.
- Complexité limitée des pièces : Il est impossible de créer des formes et des motifs complexes avec ces poinçonneuses.
- Investissement initial élevé : Les machines peuvent être assez coûteuses au départ. Cependant, avec une bonne installation, elles peuvent vous donner un retour sur investissement élevé.
- Entretien : L'entretien régulier et les éventuelles réparations opérationnelles peuvent augmenter les coûts. Par exemple, les presses hydrauliques sont associées à une maintenance lourde et coûteuse.
Applications
Une poinçonneuse, équipement essentiel, peut effectuer diverses tâches. Celles-ci comprennent le découpage, le façonnage, le poinçonnage, l'estampage, le formage, l'encochage et bien d'autres encore. Ces tâches peuvent être effectuées avec précision pour produire des pièces de machines, des cadres, des composants électriques, etc. Leurs applications s'étendent à diverses industries telles que :
- Automobile
- Électronique
- Fabrication métallique
- Médical
- La construction
- Aérospatiale
Conclusion
Pour conclure, nous avons parlé de la poinçonneuse. Il ne fait aucun doute qu'il s'agit d'un équipement essentiel qui joue un rôle crucial dans l'industrie de la fabrication métallique. Qu'il s'agisse de modèles mécaniques ou hydrauliques, de modèles à tourelle CNC ou de modèles de type C, tous répondent à des exigences de production spécifiques. Il est donc essentiel de comprendre ces outils et équipements pour choisir les meilleurs. Avec un fabricant fiable, vous pouvez obtenir l'équipement parfait avec une assistance technique après-vente.