Atelier

Un atelier d’usinage est une pièce, un bâtiment ou une entreprise où l’usinage , une forme de fabrication soustractive, est effectué. Dans un atelier d’usinage, les machinistes utilisent des machines-outils et des outils de coupe pour fabriquer des pièces, généralement en métal ou en plastique (mais parfois en d’autres matériaux comme le verre ou le bois ). Un atelier d’usinage peut être une petite entreprise (comme un atelier ) ou une partie d’une usine , qu’il s’agisse d’un atelier d’ outillage ou d’une zone de production pour la fabrication. La construction du bâtiment et l’aménagement du lieu et des équipements varient, et sont spécifiques à l’atelier ; par exemple, le sol d’un magasin peut être en béton ou même en terre compactée, et un autre magasin peut avoir des sols en asphalte. Un magasin peut être climatisé ou non ; mais dans d’autres magasins, il peut être nécessaire de maintenir un climat contrôlé. Chaque atelier possède ses propres outils et machines qui diffèrent des autres ateliers par leur quantité, leur capacité et leur expertise.

Poste de travail d’atelier d’usinage moderne, 2009.

Les pièces produites peuvent être le produit fini de l’usine, pour être vendues à des clients de l’ industrie mécanique , de l’ Industrie automobile , de l’ Industrie aéronautique ou autres. Cela peut englober l’usinage fréquent de composants personnalisés. Dans d’autres cas, les entreprises de ces domaines ont leurs propres ateliers d’usinage.

La production peut consister en la découpe , le façonnage, le perçage , la finition et d’autres processus , souvent ceux liés au travail des métaux . Les machines-outils comprennent généralement des tours à métaux , des fraiseuses , des centres d’usinage, des machines multitâches, des perceuses à colonne ou des rectifieuses , dont beaucoup sont contrôlées par commande numérique par ordinateur (CNC). D’autres processus, tels que le traitement thermique , la galvanoplastie ou la peinture des pièces avant ou après l’usinage, sont souvent effectués dans une installation séparée.

Un atelier d’usinage peut contenir des matières premières (telles que des barres pour l’usinage) et un inventaire de pièces finies. Ces articles sont souvent stockés dans un entrepôt . Le contrôle et la traçabilité des matériaux dépendent généralement de la direction de l’entreprise et des industries desservies, de la certification standard de l’établissement et de la gérance.

Un atelier d’usinage peut être une entreprise à forte intensité de capital , car l’ achat d’équipement peut nécessiter des investissements importants . Un atelier d’usinage peut également être à forte intensité de main-d’œuvre , surtout s’il est spécialisé dans la réparation de machines sur une base de production à la tâche , mais l’usinage de production (à la fois la production par lots et la production de masse ) est beaucoup plus automatisé qu’il ne l’était avant le développement de la logique programmable CNC. contrôle (PLC), micro -ordinateurs et robotique . Il n’exige plus des masses de travailleurs , même si les emploisqui restent ont tendance à exiger des talents et des compétences élevés . La formation et l’ expérience dans un atelier d’usinage peuvent être à la fois rares et précieuses.

La méthodologie, telle que la pratique des 5S , le niveau de conformité aux pratiques de sécurité et l’utilisation d’ équipements de protection individuelle par le personnel, ainsi que la fréquence d’entretien des machines et la rigueur de l’entretien ménager dans un atelier, peuvent varier considérablement d’un endroit à un autre commerce.

Histoire

Jusqu’au 19ème siècle

Les premiers ateliers d’usinage ont commencé à apparaître au 19e siècle, alors que la révolution industrielle était déjà en cours depuis longtemps. Avant la révolution industrielle, les pièces et les outils étaient produits dans des ateliers des villages et des villes locales à petite échelle, souvent pour un marché local. Les premières machines qui ont rendu possible la révolution industrielle ont également été développées dans des ateliers similaires .

Les machines de production des premières usines ont été construites sur place, où chaque pièce était encore fabriquée individuellement. Après un certain temps, ces usines ont ouvert leurs propres ateliers, où des parties des machines existantes ont été réparées ou modifiées. À cette époque, le textile était l’industrie dominante et ces industries ont commencé à développer leurs propres machines-outils.

19ème siècle

Atelier d’usinage de la fin du XIXe siècle Gates Iron Works , salle de dessin, 1896 Bulletin du service de planification, montrant comment le travail de chaque homme ou de chaque machine de l’atelier d’usinage est planifié à l’avance, 1911. Machinistes et outilleurs fabriquant des pièces de moteur expérimentales au Laboratoire de recherche sur les moteurs d’avion, 1946.

Le développement ultérieur au début du XIXe siècle en Angleterre , en Allemagne et en Écosse de machines-outils et de méthodes moins chères pour la production d’acier, comme l’ Acier Bessemer , a déclenché la deuxième révolution industrielle , qui a abouti à l’électrification précoce des usines, à la production de masse et à la chaîne de production. . L’atelier d’usinage a émergé comme l’appelait Burghardt, un “endroit où les pièces métalliques sont coupées à la taille requise et assemblées pour former des unités mécaniques ou des machines, les machines ainsi conçues pour être utilisées directement ou indirectement dans la production des nécessités et des luxes de civilisation.” ^[1]

L’essor des ateliers d’usinage et leurs problèmes de fabrication et d’organisation spécifiques ont déclenché les premiers pionniers de la gestion d’ateliers , dont les théories sont devenues connues sous le nom de gestion scientifique . L’une des premières publications dans ce domaine fut Horace Lucian Arnold , qui en 1896 écrivit une première série d’articles sur “l’économie moderne des ateliers d’usinage”. ^[2] Ce travail s’étendait de la technologie de production, des méthodes de production et de l’aménagement de l’usine aux études de temps, à la planification de la production et à la gestion de l’atelier d’usinage. Une série de publications sur ces sujets suivra. En 1899 , Joshua Rose a publié le livre Modern machine-shop practice,sur le fonctionnement, la construction et les principes des machines d’atelier, des machines à vapeur et des machines électriques.

20ième siècle

En 1903, la Cyclopedia of Modern Shop Practice a été publiée avec Howard Monroe Raymond comme rédacteur en chef, et la même année, Frederick Winslow Taylor a publié sa gestion de magasin ; un article lu devant la société américaine des ingénieurs mécaniciens. New York. Taylor avait commencé son métier en tant qu’ouvrier d’atelier d’usinage à Midvale Steel Works en 1878, et avait gravi les échelons jusqu’au poste de contremaître d’atelier d’usinage, de directeur de recherche et enfin d’ingénieur en chef des travaux. En tant qu’ingénieur-conseil indépendant, l’une de ses premières missions majeures fut en 1898 chez Bethlehem Steel était de résoudre un problème de capacité d’atelier d’usinage coûteux.

En 1906 , Oscar E. Perrigo a publié le livre populaire Modern machine shop, construction the equipment and management of machine shops. La première partie de l’atelier d’usinage moderne, Perrigo (1906) s’est concentrée sur la construction physique du bâtiment et a présenté un atelier d’usinage modèle. Avec ce modèle d’atelier d’usinage, Perrigo a exploré la manière dont l’espace dans les usines pouvait être organisé. ^[3] Ce n’était pas rare à son époque. De nombreux ingénieurs industriels , comme Alexander Hamilton Church , J. Slater Lewis , Hugo Diemer , etc., ont publié des plans pour un nouveau complexe industriel.

Ces travaux entre autres se sont cumulés dans le mouvement de management scientifique sur lequel Taylor écrivit en 1911 ses célèbres The Principles of Scientific Management , un texte fondateur de l’organisation moderne et de la théorie de la décision , avec une partie importante consacrée à l’organisation des ateliers d’usinage. ^[4] L’introduction de nouveaux matériaux de coupe comme l’acier rapide et une meilleure organisation de la production en mettant en œuvre de nouvelles méthodes de gestion scientifique telles que les tableaux de planification (voir image), ont considérablement amélioré la productivité et l’efficacité de l’atelier d’usinaged’ateliers d’usinage. Au cours du XXe siècle, ceux-ci ont encore augmenté avec le développement de la technologie.

Au début du XXe siècle, l’alimentation des machines-outils était encore assurée par une courroie mécanique , qui était alimentée par une machine à vapeur centrale. Au cours du XXe siècle, les moteurs électriques ont pris le relais de l’alimentation électrique des machines-outils.

Au fur et à mesure que les matériaux et les substances chimiques, y compris l’huile de coupe, devenaient plus sophistiqués, la prise de conscience de l’impact sur l’environnement augmentait lentement. Parallèlement à la prise de conscience de la réalité omniprésente des accidents et des lésions professionnelles potentielles, le tri des rebuts en vue de leur recyclage et l’élimination des déchets ont évolué dans un domaine lié à l’environnement, à la sécurité et à la santé. Dans les ateliers d’usinage réglementés, cela deviendrait une pratique constante soutenue par ce qui serait une discipline connue sous le nom d’ EHS (pour environnement, santé et sécurité), ou d’un nom similaire, comme HQSE, qui inclurait l’assurance qualité .

Dans la seconde partie du 20e siècle, l’automatisation a commencé avec l’automatisation à commande numérique (NC) et la commande numérique par ordinateur (CNC).

Les instruments numériques pour le contrôle et l’inspection de la qualité sont devenus largement disponibles, et l’utilisation de lasers pour des mesures de précision est devenue plus courante pour les grands ateliers qui peuvent se permettre l’équipement.

Une intégration plus poussée des technologies de l’information dans les machines-outils a conduit au début de la fabrication intégrée par ordinateur . La conception et la production de la production ont été intégrées à la CAO/FAO , et le contrôle de la production a été intégré à la planification des ressources de l’entreprise .

Un machiniste stagiaire et son superviseur travaillent dans un atelier d’usinage en 1917. Notez la tenue “professionnelle” , qui serait probablement remplacée par des vêtements plus pratiques dans un cadre moderne en raison du risque d’enchevêtrement dans les machines.

21e siècle

À la fin du 20e siècle, l’introduction de robots industriels a encore accru l’automatisation des usines. Les applications typiques des robots comprennent le soudage, la peinture, l’assemblage, le pick and place (tels que l’emballage, la palettisation et le SMT), l’inspection des produits et les tests. À la suite de cette introduction, l’atelier d’usinage a également “été modernisé dans la mesure où la robotique et les commandes électroniques ont été introduites dans le fonctionnement et le contrôle des machines. ^[5] Pour les petits ateliers d’usinage, cependant, avoir des robots est plus une exception . .

Sujets d’atelier d’usinage

Machines

Une machine est un outil contenant une ou plusieurs pièces qui utilise de l’énergie pour effectuer une action prévue. Les machines sont généralement alimentées par des moyens mécaniques, chimiques, thermiques ou électriques et sont souvent motorisées . Historiquement, un outil électrique nécessitait également des pièces mobiles pour être classé comme une machine. Cependant, l’avènement de l’électronique a conduit au développement d’outils électriques sans pièces mobiles qui sont considérés comme des machines. ^[6]

Usinage

L’usinage est l’un des divers processus dans lesquels une pièce de matière première est découpée dans une forme et une taille finales souhaitées par un processus d’enlèvement de matière contrôlé. Les nombreux procédés qui ont ce thème commun, l’enlèvement contrôlé de matière, sont aujourd’hui collectivement connus sous le nom de fabrication soustractive, à la différence des procédés d’ajout contrôlé de matière, connus sous le nom de fabrication additive. Ce qu’implique exactement la partie “contrôlée” de la définition peut varier, mais cela implique presque toujours l’utilisation de machines-outils (en plus des outils électriques et des outils à main).

Bien que tous les ateliers d’usinage ne disposent pas d’un centre de fraisage CNC , ils peuvent généralement avoir accès à une fraiseuse manuelle.

Des machines-outils

Une machine-outil est une machine permettant de façonner ou d’ usiner du métal ou d’autres matériaux rigides, généralement par découpage, alésage, meulage , cisaillage ou autres formes de déformation. Les machines-outils utilisent une sorte d’outil qui effectue la coupe ou la mise en forme. Toutes les machines-outils utilisent certains moyens pour contraindre la pièce et assurent un mouvement guidé des pièces de la machine. Ainsi, le mouvement relatif entre la pièce à usiner et l’ Outil de coupe est contrôlé ou contraint par la machine au moins dans une certaine mesure, plutôt que d’être entièrement “désinvolte” ou “à main levée”.

Outils de coupe Fraises de différentes tailles et profils.

La gestion professionnelle de l’ inventaire des outils de coupe se produit principalement dans les grandes opérations. Les petits ateliers d’usinage peuvent avoir un assortiment plus limité de fraises en bout, de fraises à clavette, d’inserts et d’autres outils de coupe. Le choix de la sophistication de la conception de l’Outil de coupe, y compris le matériau et la finition, dépend généralement du travail et du prix de l’Outil de coupe. Dans certains cas, le coût des outils sur mesure pourrait être prohibitif pour un petit atelier.

Selon l’industrie et les exigences du travail, un Outil de coupe ne peut être utilisé que sur un certain type de matériau, c’est-à-dire qu’un Outil de coupe peut ne pas entrer en contact avec une autre pièce de composition chimique différente .

Tous les ateliers d’usinage ne sont pas équipés d’un broyeur et tous les ateliers d’usinage ne sont pas destinés à effectuer des travaux de fraisage .

Entretien ménager

Certains ateliers d’usinage sont mieux organisés que d’autres et certains endroits sont plus propres que d’autres établissements. Dans certains cas, le magasin est balayé quelques minutes avant la fin de chaque quart de travail, et dans d’autres cas, il n’y a pas d’horaire ou de routine, ou le cycle de balayage et de nettoyage est plus détendu.

En ce qui concerne les machines, dans certains endroits, le soin et l’entretien de l’équipement sont primordiaux, et les copeaux (communément appelés copeaux) produits après l’usinage des pièces sont retirés quotidiennement, puis la machine est soufflée à l’air et essuyée. ; tandis que dans d’autres ateliers d’usinage, les copeaux sont laissés dans les machines jusqu’à ce qu’il soit absolument nécessaire de les retirer ; la deuxième instance n’est pas recommandée.

Recyclage

Les restes ou résidus de matériaux utilisés, tels que l’aluminium, l’acier et le pétrole, entre autres, peuvent être collectés et recyclés, et généralement, ils peuvent être vendus. Cependant, tous les ateliers d’usinage ne pratiquent pas le recyclage et tous n’ont pas de personnel dédié à faire respecter l’habitude de séparer et de garder les matériaux séparés. Dans les opérations plus importantes et organisées, cette responsabilité peut être déléguée au service Santé, Sécurité, Environnement et Qualité (HSEQ).

Inspection

Voir la catégorie :Instruments de mesure pour le travail des métaux

L’assurance de la qualité , le contrôle de la qualité et l’ inspection sont des termes couramment utilisés de manière interchangeable. L’ exactitude et la précision à atteindre dépendent de plusieurs facteurs déterminants. Étant donné que toutes les machines n’ont pas le même niveau de fiabilité et de capacité à exécuter des résultats finis prévisibles dans certaines tolérances , et que tous les processus de fabrication n’atteignent pas la même gamme d’exactitude, l’atelier d’usinage est alors limité à sa propre fiabilité pour fournir les résultats souhaités. Par la suite, sous réserve de la rigueur déclarée par le client, l’atelier d’usinage pourra être amené à subir une vérification et une validation avant même l’émission et l’accusé de réception d’une commande.

L’atelier d’usinage peut avoir une zone spécifique établie pour mesurer et inspecter les pièces afin de confirmer la conformité, tandis que d’autres ateliers ne se fient qu’aux inspections effectuées par les machinistes et les fabricants. Par exemple, dans certains ateliers, une plaque de surface calibrée en granit peut être partagée par différents départements, et dans d’autres ateliers, les tours, les moulins, etc., peuvent avoir leur propre, ou peuvent ne pas en avoir du tout.

Étalonnage Un jeu de Cales étalons impériales .

Les normes suivies, l’industrie desservie, le contrôle de la qualité et principalement le type de pratiques dans l’atelier d’usinage indiqueront l’utilisation d’instruments d’inspection de précision et l’exactitude de la métrologie employée. Cela signifie que tous les ateliers d’usinage ne mettent pas en œuvre un intervalle périodique pour l’étalonnage des appareils de mesure. Tous les ateliers d’usinage ne disposent pas du même type d’instruments de mesure, bien qu’il soit courant de trouver des micromètres , des pieds à coulisse , des plaques de surface en granit, entre autres.

La fréquence et la précision d’étalonnage des instruments de métrologie peuvent varier et il peut être nécessaire de faire appel aux services d’un tiers spécialisé. De plus, dans certains cas, le maintien de tous les instruments présents dans l’atelier calibrés peut être une exigence nécessaire pour ne pas tomber en non-conformité.

Disposition

L’emplacement et l’orientation des machines sont importants. De préférence, une réflexion préalable a été donnée au positionnement de l’équipement ; probablement pas aussi minutieusement que dans une étude d’aménagement d’usine , la proximité des machines, les types de machines, où la matière première est reçue et conservée, ainsi que d’autres facteurs, dont la ventilation, sont pris en compte pour établir l’aménagement initial de l’atelier d’usinage. Un schéma de routage et les opérations quotidiennes peuvent dicter la nécessité de réorganiser.

La rentabilité est généralement une considération déterminante en ce qui concerne la maximisation de la production et donc l’alignement efficace des machines ; cependant, d’autres facteurs critiques doivent être considérés, tels que l’ entretien préventif de l’équipement et la sécurité en milieu de travail. Par exemple, laisser de la place à un technicien pour manœuvrer derrière le centre d’usinage pour inspecter les connexions, et ne pas placer la machine là où elle bloquerait la sortie de secours.

Salles de stockage et coffres à outils

Certains magasins ont des cages ou des pièces dédiées à la conservation de certains outils ou fournitures ; par exemple, une pièce peut être réservée uniquement aux fournitures de soudage, aux réservoirs de gaz, etc. ; ou où sont stockés des fournitures d’entretien ou d’autres consommables tels que des disques de meulage. Selon la taille de l’exploitation, la gestion et les contrôles, ces zones peuvent être restreintes et verrouillées, ou elles peuvent être occupées par un employé, comme par un préposé à la caisse à outils ; dans d’autres cas, les salles de stockage ou les cages sont accessibles à tout le personnel. Cependant, tous les magasins ne disposent pas d’un coffre à outils ou d’une ou plusieurs salles de stockage, et dans de nombreux cas, une grande armoire suffit.

Outils manuels

De plus, la manière dont les outils à main sont stockés et mis à la disposition du fabricant ou des opérateurs dépend du fonctionnement ou de la gestion de l’atelier. Dans de nombreux cas, les outils à main courants sont visibles dans la zone de travail et à portée de tous. Dans de nombreux cas, les travailleurs n’ont pas besoin de fournir leurs propres outils puisque les outils quotidiens sont disponibles et fournis, mais dans de nombreux autres cas, les travailleurs apportent leurs propres outils et boîtes à outils sur leur lieu de travail.

Sécurité

La sécurité est une considération qui doit être observée et appliquée quotidiennement et constamment ; cependant, un magasin peut différer des autres magasins en termes de rigueur et de minutie en ce qui concerne la pratique réelle, les politiques mises en œuvre et le sérieux global constaté par le personnel et la direction. Aux États-Unis, dans le but de normaliser certaines lignes directrices communes, l’Occupational Safety and Health Administration ( OSHA ) publie du matériel didactique et applique des précautions dans le but de prévenir les accidents.

Les extincteurs sont une exigence courante dans un atelier d’usinage et doivent être inspectés régulièrement.

Dans un atelier d’usinage, il existe généralement de nombreuses pratiques connues pour travailler en toute sécurité avec des machines. Certaines des pratiques courantes incluent:

• Portez un équipement de protection individuelle ( EPI ) approprié, tel que des lunettes de sécurité .
• Portez des vêtements et des chaussures appropriés, tels que des chaussures à embout d’acier et des manches courtes, lorsque vous travaillez avec des machines dotées d’une fonction de rotation motorisée, comme un tour .
• Ne portez pas de bijoux, y compris des bagues.
• Ne portez pas de cheveux longs non retenus.
• Consulter les manuels d’utilisation et d’entretien des machines
• Étiquetage de verrouillage ( LOTO ).
• Utilisation correcte de l’extincteur ; types d’incendies et des inspections régulières.
• Ergonomie . Tapis de sol en caoutchouc pour support aux postes de travail.
• Les voies d’évacuation doivent être libres d’obstacles et les issues de secours ne doivent pas être bloquées.
• Autre.

Les précautions de sécurité dans un atelier d’usinage visent à éviter les blessures et les tragédies, par exemple, à éliminer la possibilité qu’un travailleur soit mortellement blessé en étant empêtré dans un tour.

De nombreuses machines intègrent des mesures de sécurité dans leur conception ; par exemple, un opérateur doit appuyer sur deux boutons qui sont à l’écart pour qu’une presse ou un poinçon fonctionne, et ainsi ne pas pincer les mains de l’opérateur.

Voir également

• Boutique d’Emploi
• Forger
• Usine de machines
• Industrie mécanique
• Constructeur de machines-outils

Références

1. ^ Henry D. Burghardt (1919). Fonctionnement de la machine-outil. p. 4
2. ^ Arnold, Horace L. “L’économie moderne de l’atelier d’usinage.” dans Engineering Magazine 11. 1896 : Partie I , Partie II , Partie III , Partie IV , Partie V et Partie VI
3. ^ Anna Vemer Andrzejewski (2008). Building Power: Architecture et surveillance dans l’Amérique victorienne . p. 77
4. ^ Frederick Winslow Taylor. Gestion scientifique. Routledge, 1911/1 juin. 2004 ; Ce travail le terme “atelier d’usinage” est mentionné 31 fois au cours du livre.
5. ^ Rex Miller, Mark Richard Miller (2004). Outils et opérations de l’atelier AudelMachine. p. 389
6. ^ Le dictionnaire américain du patrimoine , deuxième édition universitaire. Houghton Mifflin Co., 1985.

Lectures complémentaires

• Barnwell, George W. Nouvelle encyclopédie de la pratique de l’atelier d’usinage ; un guide des principes et de la pratique de la procédure d’atelier d’usinage. (1941).
• Calvert, Monte A. L’ingénieur mécanique en Amérique, 1830-1910 : cultures professionnelles en conflit. Baltimore, MD : Johns Hopkins Press, 1967.
• Van Deventer, John Herbert . Manuel de gestion d’atelier d’usinage . McGraw-Hill book Company, Incorporated, 1915.
• James A. Harvey. Secrets commerciaux de l’atelier d’usinage : guide des pratiques d’atelier d’usinage de fabrication. Industrial Press Inc., 1er janv. 2005.
• Rex Miller, Mark Richard Miller. Les bases de l’atelier d’usinage Audel. 5e éd. John Wiley & Sons, 30 janv. 2004.
• Oscar E. Perrigo . Construction, équipement et gestion d’un atelier d’usinage moderne . 1905
• Raymond, Howard Monroe , éd. Cyclopedia of Modern Shop Practice . 1903/06/09. Vol, 1 ; Vol. 2 ; Vol. 3 ; Vol. 4
• Moltrecht, Karl Hans (1981), Machine Shop Practice, Volume 1 (2e éd.) , New York : Industrial Press, 1981.
• Moltrecht, Karl Hans (1981), Machine Shop Practice, Volume 2 (2e éd.) , New York : Industrial Press, 1981.
• Moltrecht, Karl Hans (1981), Machining for Hobbyists: Getting Started,” Norwalk, CT: Industrial Press, 2015.
• Josué Rose . Pratique moderne des ateliers d’usinage : fonctionnement, construction et principes des machines d’atelier, des machines à vapeur et des machines électriques , Volume 1, Scribner’s, 1887 ; 3e éd. 1899
• Roy, Donald. ” Restriction de quota et briquetage d’or dans un atelier d’usinage .” Journal américain de sociologie (1952): 427-442.
• Roy, Donald. ” Efficacité et” la solution : relations informelles intergroupes dans un atelier d’usinage à la pièce “. Journal américain de sociologie (1954): 255-266.
• Ville de Harold Clifford. Technologie de l’atelier d’usinage. Longmans, Vert, 1951.
• Albert M. Wagener, Harlan R. Arthur (1941). Atelier d’usinage : théorie et pratique.

Liens externes

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