Qu'est-ce qu'un Power Press ?
Une presse est une machine puissante qui permet de façonner, de couper ou de former des feuilles de métal par emboutissage. Son objectif principal est de transformer des matrices de matériaux de base plats ou préformés en pièces de précision en appliquant une action de compression de grande force. Ces machines fournissent une puissance précise et ciblée allant de quelques tonnes à plusieurs milliers de tonnes pour exécuter différentes fonctions de travail des métaux telles que l'estampage, le découpage, le poinçonnage et le forgeage. Il s'agit d'outils polyvalents qui assurent une fabrication de masse continue et de haute qualité de pièces métalliques dans divers domaines.
Principales parties de la presse à imprimer
Base :
Une fondation solide en fonte ou en acier soudé qui supporte tous les composants de la presse et absorbe les forces opérationnelles.
Ram :
Le coulisseau est une pièce maîtresse des machines de presses mécaniques. Il aide à remodeler les pièces à usiner. Il glisse verticalement sur des guides, maintient la matrice supérieure et effectue l'action de pressage. Il contrôle la longueur de sa course et sa force, qui peuvent être réglées en fonction des besoins. Le poinçon situé au bas du coulisseau interagit avec la pièce à usiner. Il coupe et forme le matériau. Un alignement précis est essentiel pour une production exacte et la protection de l'outil.
Volant moteur :
Une lourde roue rotative qui stocke l'énergie du moteur et maintient une vitesse constante. Le volant d'inertie repose sur l'arbre moteur. Il est relié par un embrayage. Cette configuration permet un contrôle précis du transfert d'énergie et des performances de la machine. Il facilite les opérations de pressage et facilite la transmission de la puissance.
Embrayage :
Il contrôle la transmission de la puissance entre le volant et le vilebrequin. Il est essentiel pour arrêter le mouvement du vérin. Il transfère le couple emmagasiné par le volant d'inertie à l'arbre de transmission, ce qui permet à la machine de démarrer ou d'arrêter les opérations en fonction des besoins. Disponible en version mécanique ou pneumatique, il permet un contrôle précis des opérations en mode simple ou continu.
Freins :
Fonctionne avec l'embrayage pour arrêter le mouvement du coulisseau de manière rapide et précise. Lorsque l'embrayage se désengage, le frein s'enclenche pour arrêter le mouvement du coulisseau, garantissant ainsi la sécurité et la précision des opérations. Les machines fonctionnent à l'aide de deux systèmes de freinage principaux. Le frein standard permet d'arrêter rapidement l'arbre entraîné lorsque le volant d'inertie se désengage. Les freins d'urgence fonctionnent par commande au pied. Un interrupteur de mise hors tension permet un arrêt instantané, arrêtant complètement la machine.
Fonctionnement de la machine à imprimer
Le principe de fonctionnement d'une machine de presse suit un processus systématique qui convertit un mouvement rotatif en un mouvement linéaire pour générer une force.
Le moteur électrique utilise l'énergie pour faire tourner le volant d'inertie afin de stocker l'énergie. L'activation d'un embrayage relie le volant d'inertie au vilebrequin qui tourne pour faire monter et descendre un vérin.
Une pièce est placée dans la matrice et le cycle de l'outil démarre. Le coulisseau, fixé à la matrice supérieure, frappe la pièce sur une matrice inférieure stationnaire. Cette action permet de percer des trous, de plier des bords ou de donner une forme au matériau. Une fois la course descendante terminée, l'opérateur retire et remplace la pièce terminée pour que le processus se poursuive.
Voici une description détaillée de son fonctionnement :
- Production et transfert d'énergie
L'ensemble combine un moteur électrique pour actionner un volant d'inertie qui accumule de la puissance de rotation. L'activation de l'embrayage permet au volant d'inertie de s'associer à un vilebrequin ou à un arbre excentrique. Un vilebrequin convertit son mouvement rotatif en mouvement vertical. Cette action entraîne un vérin (ou une glissière) vers le haut et vers le bas.
- Application de la force
Le coulisseau, avec sa matrice supérieure, descend rapidement. Il presse la pièce contre la matrice inférieure fixe. Cette force (mesurée en tonnage) déforme, coupe ou façonne le matériau. Les opérations les plus courantes sont les suivantes :
- Découpage (découpe de formes plates),
- Perçage (création de trous),
- Cintrage (formation d'angles),
- Dessin profond (étirement en formes 3D).
- Achèvement du cycle
Il se rétracte automatiquement lorsque le coulisseau atteint la fin de sa course (distance de déplacement prédéfinie). Des ressorts, des jets d'air ou des éjecteurs libèrent la pièce finie de la matrice. Le volant d'inertie recharge l'énergie et le cycle se répète pour une production continue.
Principales variations dans le fonctionnement
- Presses mécaniques : Ils utilisent des systèmes de volant et de vilebrequin pour des frappes rapides et répétées. Ils effectuent plus de 100 frappes par minute pendant leur fonctionnement. Ces dispositifs permettent une production efficace de composants de base, y compris les rondelles, lorsqu'ils sont fabriqués à grande échelle.
- Presses hydrauliques : Le système hydraulique fonctionne grâce à une pompe qui pousse l'huile fluide dans un cylindre. La pression de l'huile de pompage entraîne un piston qui actionne soit des composants directs, soit des mécanismes liés. Les vérins hydrauliques permettent un contrôle lent et réglable de la force et de la course. Elles sont donc idéales pour les tâches complexes, telles que le moulage de panneaux automobiles.
Types de machines de presse
Machines de presse de type C
Également connues sous le nom de presses à cadre d'écartement, les presses à cadre d'écartement offrent une accessibilité tridimensionnelle à la zone de travail, car leur cadre en forme de C permet d'accéder à plusieurs côtés. Ces machines conviennent aux opérations légères avec des pièces minimales. La conception ouverte permet une meilleure manipulation des matériaux. Cependant, la flexibilité du bâti sous charge limite la capacité de la presse.
Machines de presse de type H
Elles sont également appelées presses à côté droit. Ce type de presse est doté d'un cadre rigide en forme de H, ce qui lui confère une résistance et une stabilité supérieures. La conception du bâti fermé permet des opérations de tonnage plus élevé et une meilleure précision. Elles sont préférées pour les applications lourdes et les travaux de précision, bien que l'accès à la zone de travail soit plus limité.
Presses hydrauliques
Ils utilisent la pression du fluide hydraulique pour générer la force au lieu de moyens mécaniques. Le principal avantage est le contrôle variable de la pression et la disponibilité totale de la force sur toute la course. Ils offrent un fonctionnement plus souple, une vitesse réglable et un meilleur contrôle de la force. Ils conviennent aux opérations d'emboutissage et de formage où une pression constante est cruciale.
Presse mécanique
Ces presses mécaniques conventionnelles utilisent des volants d'inertie motorisés avec des systèmes de liaison mécanique pour la production de force. Ces machines produisent une force à des vitesses de fonctionnement plus élevées que les presses hydrauliques tout en nécessitant moins d'énergie pour fonctionner. Elles conviennent mieux à la production de gros volumes et aux opérations nécessitant une longueur de course constante. La force varie tout au long de la course et est plus importante vers le bas.
Applications des machines de presse
Opérations de formage des métaux
Les presses mécaniques sont idéales pour donner à la tôle des formes complexes. Le secteur automobile utilise des presses mécaniques pour emboutir les panneaux de carrosserie et les ailes. Il traite également les composants structurels. Ces machines sont précises. Les conteneurs métalliques sans soudure et les boîtiers d'appareils électroménagers résultent d'opérations d'emboutissage réalisées par ces machines. Ces machines jouent un rôle essentiel dans la fabrication de produits de consommation courante, tels que les pièces de monnaie et les médailles, ainsi que de produits liés à la cuisine.
Applications d'assemblage
Dans les chaînes d'assemblage, les presses mécaniques effectuent des opérations d'assemblage cruciales. Elles effectuent des tâches telles que le rivetage de pièces, l'insertion de roulements avec une force minutieuse et l'emmanchement de composants. Ces machines sont très utiles dans l'assemblage automobile et électronique. Elles assemblent les composants de manière fiable et respectent des tolérances strictes.
Découpage et poinçonnage
Les opérations de découpe et de poinçonnage de précision constituent un autre domaine d'application clé. Les presses mécaniques créent efficacement des trous, des formes et des perforations précises dans les tôles. Ces opérations sont essentielles pour la fabrication de pièces telles que les rondelles, les supports et les composants industriels. Des coupes nettes et des dimensions précises sont essentielles.
Production de biens de consommation
Le secteur des biens de consommation fait largement appel aux presses mécaniques. Elles produisent des composants pour les appareils ménagers, les boîtiers électroniques et les accessoires de salle de bain. Ces machines fabriquent des pièces de mobilier et des pièces complexes pour différents articles ménagers. Elles garantissent une qualité élevée lors de la production de masse.
Industries spécialisées
Les industries de haute précision, telles que l'aérospatiale et la fabrication d'appareils médicaux, ont recours aux presses mécaniques. Ces machines permettent de former des composants spécialisés. Elles sont essentielles pour fabriquer des pièces militaires complexes, des composants horlogers précis et des pièces d'équipement agricole résistantes. La précision et la robustesse sont essentielles dans ces domaines.
Quels sont les avantages des machines de presse ?
- Les méthodes manuelles traditionnelles nécessaires pour façonner, découper et assembler des pièces métalliques nécessitaient beaucoup de main-d'œuvre. Les presses mécaniques ont désormais éliminé ces procédures manuelles car elles fonctionnent de manière autonome, ce qui permet de gagner du temps et d'économiser du personnel.
- Ils sont compacts et adaptables. Ils peuvent donc être facilement déplacés au sein d'un espace de travail pour s'adapter à l'évolution des exigences du projet.
- Ces machines maintiennent les pièces en place. Cela signifie que vous ne devez pas les repositionner souvent pendant le travail. Les presses électriques sont faciles à utiliser. Elles sont dotées de commandes simples qui facilitent les tâches difficiles.
- Les presses électriques sont dotées de châssis durables et de composants précis qui garantissent une fiabilité opérationnelle à long terme.
- Le système de presse à moteur nécessite un faible investissement initial. Les exigences en matière d'entretien sont également simples. Cette technologie permet aux petits ateliers comme aux grandes usines de réaliser des économies.
- Leurs mécanismes de poinçonnage et de pressage efficaces nécessitent rarement des réparations, ce qui réduit les temps d'arrêt.
Mesures de sécurité lors de l'utilisation d'une presse à bras
La sécurité reste la priorité absolue pour tout le personnel qui utilise des machines à imprimer. Voici quelques mesures de sécurité :
- Tous les opérateurs doivent utiliser l'équipement de protection individuelle approprié. Ces équipements comprennent des articles de protection. Il faut des lunettes, des chaussures à embout d'acier et des gants bien ajustés. Ces gants permettent d'éviter de se coincer dans les machines.
- Tous les membres du personnel qui travaillent avec l'équipement doivent recevoir une formation complète et être certifiés. Il doit savoir comment utiliser la machine et connaître tous les protocoles de sécurité, y compris les procédures de verrouillage et d'étiquetage pendant la maintenance.
- Désigner un opérateur chargé de superviser l'entretien et de vérifier que les composants ne sont pas endommagés et que les outils ne sont pas usés. Veiller à ce que les boutons d'arrêt d'urgence soient facilement accessibles.
- Affichez toujours des instructions de travail claires à proximité de la machine afin de pouvoir vous y référer facilement.
Prix de la machine de presse
Les machines à imprimer varient généralement entre $5 000 pour les machines de base et plus de $200 000 pour les unités industrielles lourdes de plus de 200 tonnes. Les coûts dépendent du tonnage (capacité de force), de l'automatisation (fonctions CNC/robotiques) et de la marque. Les presses hydrauliques coûtent généralement plus cher que les machines mécaniques en raison de la précision des commandes. Des éléments supplémentaires tels que les systèmes de sécurité, les matrices personnalisées et l'installation augmentent encore les coûts.
Conclusion
Les presses mécaniques sont le moteur de la fabrication moderne, transformant le métal brut en pièces précises pour les voitures, les avions et les appareils électroménagers. Ces machines s'appuient sur des pièces telles que le vérin et le volant d'inertie pour poinçonner, plier ou façonner des matériaux rapidement et régulièrement. Les presses mécaniques excellent dans les tâches à grande vitesse, tandis que les presses hydrauliques s'acquittent de tâches complexes et lourdes.
Chaque opération nécessite une sécurité totale grâce à des barrières de protection et des systèmes d'arrêt d'urgence, ainsi qu'un personnel qualifié qui réduit les incidents. Ces machines robustes restent opérationnelles grâce à un entretien régulier, ce qui évite des temps d'arrêt coûteux. Les presses mécaniques assurent une production rapide et fiable dans des ateliers et des usines de tailles multiples qui produisent des pièces de haute qualité pour les grandes industries.