Qu'est-ce que la conception de machines-outils?

La conception de machines-outils implique la conception, la construction et la construction de machines-outils utilisées à diverses fins industrielles. Les types de machines-outils couramment utilisés dans les industries actuelles comprennent les tours, les perceuses et les fraiseuses, ainsi que les machines de transfert, meulage et affûtage. Chaque conception de machine-outil doit prendre en compte la charge que la machine devra manipuler, qui l'utilisera, ainsi que les contraintes sur les composants clés, ainsi que les exigences en énergie et la quantité de fonctions qui seront automatisées.

Le concepteur de machines-outils doit se concentrer sur plusieurs aspects essentiels des différents types de machines-outils. Le premier de ceux-ci est le cadre, ou châssis, sur lequel l'outil est construit. Il peut s'agir d'un cadre en fonte, fabriqué ou construit qui contiendra tous les moteurs, tables et commandes nécessaires à l'outil. Souvent, ces bâtis sont construits en acier ou en fonte, mais une conception de machine-outil moderne peut également utiliser un bâti en plastique composite. La fonction principale du cadre est qu’il doit pouvoir résister aux effets des vibrations, de la chaleur et du son à long terme, et les atténuer, pour rendre l’outil plus efficace et plus fiable.

Les glissières et les rails, qui servent de guide pour le déplacement des tables et des broches, font souvent partie des composants d'une machine-outil. Il existe deux formes principales pour ceux-ci. La glissière en forme de boîte, ou rail, est la norme et la plus facile à construire, avec une bonne capacité d’amortissement et une bonne résistance aux chocs, bien qu’elle soit souvent difficile à réparer et à remplacer. La conception du chemin de roulement incorpore un palier entre la glissière et le rail, ce qui le rend plus polyvalent et plus facile à positionner. Cependant, les conceptions de chemin de roulement prennent plus de place et, en raison de leur complexité accrue, leur construction est généralement plus coûteuse.

Les moteurs électriques utilisés dans la conception de machines-outils sont l’une des trois variétés. Les moteurs à broche sont les plus courants et sont entraînés par des arbres. Les moteurs d'alimentation donnent de l'énergie aux lames qui déplacent les tables de travail et sont souvent appelés servomoteurs. Les moteurs linéaires fournissent un mouvement dans une direction linéaire via un rotor connecté au coulisseau et sont généralement petits et légers.

Une machine-outil doit également disposer de commandes manuelles ou basées sur différents microprocesseurs, tels que l'automate programmable. Le logiciel qui fonctionne avec l'API génère une partie de machine-outil à l'aide de programmes de fabrication assistée par ordinateur (FAO) et d'un logiciel de contrôle numérique par ordinateur (CNC) pour exécuter la FAO et exécuter l'outil. Ce logiciel contrôle les outils amovibles et les forets en carbure de tungstène renforcé, qui constituent le point central de la conception de la machine-outil.

Le marché des machines-outils devrait continuer à se développer, alimentant un besoin toujours présent de diplômés en conception de machines-outils. Les estimations indiquent qu'en 2015, il s'agira d'une industrie mondiale de 80,7 milliards de dollars américains, fournissant des pays de toute l'Europe et de l'Asie aux secteurs de l'aérospatiale, de la production d'énergie éolienne et de l'automobile. Le marché nord-américain est perçu comme mature, tandis que les équipements de machines-outils vieillissants pour la coupe, le meulage, le rodage, les tours, les fraiseuses, etc., seront remplacés par de nouveaux modèles très demandés ailleurs.

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