Le pied à coulisse est l’instrument qu’on associe à l’atelier, et c’est celui qui décide le moins. Au vernier du cinquantième, il affiche 0,02 mm de résolution et porte une incertitude de 0,05 mm. La portée d’arbre qui sort de la rectifieuse se joue dans 0,025 mm : l’incertitude de l’instrument vaut deux fois l’intervalle qu’on lui demande de départager. Il sert quand même toute la journée, mais à voir si l’ébauche a laissé ce qu’il fallait, jamais à dire qu’une pièce est bonne.
L’atelier fait de la sous-traitance pour l’hydraulique, une trentaine de personnes, et j’y passe deux fois par an pour le pont roulant. Le régleur me montre son écran pendant que la broche tourne, et on lève la voix parce que le convoyeur racle les copeaux sous la machine. Il fait 17 °C dans le hall à neuf heures et l’air sent l’huile de coupe pulvérisée. La pièce est un arbre en 42CrMo4, diamètre 50 sur 180 de long, série de quarante.
1 · Le débit. Un opérateur, qui tient aussi les deux ébavureuses.
- Entre
- Une barre d’acier 42CrMo4 laminée, six mètres, diamètre 60 mm.
- Il s’y passe
- La barre avance en butée, l’étau se ferme, la lame descend et le lopin tombe dans le bac.
- Avec
- Une scie à ruban à descente hydraulique, lame bimétal, arrosage à l’émulsion.
- En
- Deux minutes par coupe, à 184 mm, soit 4 mm de surlongueur sur les 180 du plan.
- Sort
- Un lopin brut de sciage, arêtes vives, faces pas tout à fait d’équerre.
- Ce qui rate
- La coupe en biais : la lame dévie et sort le lopin en sifflet. Les 4 mm de surlongueur encaissent un demi-millimètre, pas deux. L’opérateur retend la lame, ou la change.
2 · Le tournage. Un tourneur régleur pour deux tours à commande numérique, qui charge l’un pendant que l’autre coupe.
- Entre
- Le lopin, serré au mandrin trois mors et soutenu par la contre-pointe.
- Il s’y passe
- Dressage des deux faces, ébauche du diamètre en passes successives, puis une finition qui s’arrête au-dessus de la cote.
- Avec
- Un tour à commande numérique et une plaquette carbure revêtue, rayon de bec 0,8 mm.
- En
- 150 m/min sur cet acier, soit 795 tr/min au diamètre 60 ; 3,2 mm de passe et 0,32 mm par tour en ébauche.
- Sort
- Un arbre au diamètre 50,3, avec 0,3 mm laissés pour la meule.
- Ce qui rate
- L’usure en dépouille, cette bande brillante que le frottement de la pièce creuse sous l’arête : l’outil recule et le diamètre grossit pièce après pièce. Le régleur entre un correcteur d’un micromètre, puis d’un autre, jusqu’à indexer la plaquette.
3 · Le fraisage. Un fraiseur sur centre d’usinage vertical, qui charge la machine voisine entre deux cycles.
- Entre
- L’arbre tourné, posé sur deux vés et bridé à ses extrémités.
- Il s’y passe
- Une rainure de clavette, deux méplats de clé en bout, un trou taraudé dans l’axe.
- Avec
- Une fraise deux tailles en carbure de 10 mm, arrosage par le centre.
- En
- Trois passes de 2 mm pour la rainure, sept minutes de temps machine.
- Sort
- L’arbre rainuré, avec une bavure continue sur les deux bords, reprise à la lime.
- Ce qui rate
- Le broutage : bridé trop loin de la zone travaillée, l’arbre vibre, la fraise laisse des marques régulières au fond de la rainure et son arête s’écaille. Le fraiseur rapproche la bride et baisse l’avance.
4 · Le traitement thermique. Personne de la maison : le lot part chez un traiteur thermique et revient sous huitaine.
- Entre
- Un bac de quarante arbres bruts d’usinage, avec la fiche qui donne la dureté demandée.
- Il s’y passe
- Chauffage au four, trempe à l’huile, puis revenu, qui rend au métal une partie de la ténacité que la trempe lui a prise.
- Avec
- Un four à atmosphère contrôlée et un bac d’huile agitée, chez le sous-traitant.
- En
- Entre 30 et 34 HRC après revenu, contrôlés sur une pièce du lot.
- Sort
- Quarante arbres durcis, gris mat, et légèrement cintrés : la trempe déforme, et c’est prévu.
- Ce qui rate
- La crique de trempe, une fissure ouverte par le refroidissement brutal, souvent au fond de la rainure. Elle ne se répare pas : la pièce part au rebut et le lot passe au ressuage.
5 · La rectification. Le rectifieur, seul sur ce poste dans la maison, et le plus ancien de l’atelier.
- Entre
- L’arbre trempé et cintré, monté entre pointes sur ses centres repris.
- Il s’y passe
- La meule enlève la surépaisseur en passes de quelques micromètres, puis tourne sans avancer, l’étincelage, jusqu’à ce que les étincelles s’éteignent d’elles-mêmes.
- Avec
- Une rectifieuse cylindrique entre pointes, meule vitrifiée dressée au diamant avant chaque série.
- En
- 0,3 mm ôtés sur le diamètre, les derniers en passes de 5 micromètres, huit minutes par arbre.
- Sort
- La portée au diamètre 50 h7, entre 49,975 et 50 mm, miroir, et chaude au toucher.
- Ce qui rate
- La brûlure de rectification : la meule se colmate, la chaleur part dans la pièce au lieu de partir avec l’étincelle, et la couche de surface change de structure. Rien ne se voit à l’œil. On la révèle à l’attaque chimique, et la pièce casse en service si elle est passée.
6 · Le contrôle. Une contrôleuse en salle de métrologie, une seule pour les deux équipes.
- Entre
- Les arbres rectifiés, posés sur le marbre sous un chiffon, encore à la température de la meule.
- Il s’y passe
- On attend qu’ils se rangent à la température de la salle, puis on mesure le diamètre sur trois génératrices et le battement entre pointes.
- Avec
- Un micromètre d’extérieur étalonné sur cale et un comparateur au millième.
- En
- Une salle tenue à 20 °C, et une demi-heure avant que la première mesure veuille dire quelque chose.
- Sort
- Un lot accepté avec son procès-verbal, ou une pièce isolée sur l’étagère des litiges.
- Ce qui rate
- Le faux rebut : une pièce bonne déclarée mauvaise parce qu’on l’a mesurée trop tôt ou avec le mauvais instrument. Elle coûte une pièce, et fait rouvrir les trente-neuf autres.
Le copeau qui sort bleu a emporté la chaleur, celui qui reste gris l’a laissée dans la pièce
Avant de mesurer quoi que ce soit, le régleur regarde par terre.
La couleur du copeau dit où est partie la chaleur. Cisailler du métal dépense de l’énergie, elle ressort en chaleur, et toute la question est de savoir qui l’emporte. Un copeau qui sort bleu, presque violet en bout, part avec elle dans le bac. Un copeau resté couleur acier sur une passe d’ébauche menée à la bonne vitesse dit l’inverse : la chaleur est restée dans l’arête, qui s’usera plus vite, ou dans la pièce, qui se dilate pendant qu’on l’usine.
La forme se juge à la longueur. Le copeau recherché fait une virgule courte, deux ou trois spires puis il casse, et tombe dans le convoyeur sans rien toucher. Le filant part en ruban continu, s’enroule autour de la pièce et de l’outil, raye la surface qu’on vient de finir et coupe la main qui va le retirer. Les plaquettes carbure portent pour ça un brise-copeaux, une gorge moulée dans la face de coupe qui enroule le ruban serré jusqu’à la rupture.
Quand il file quand même, le geste qui marche est celui auquel on ne pense pas : augmenter l’avance. Plus il est épais, plus il casse. Ralentir allonge le ruban.
Sous 0,8 mm de passe, l’outil n’usine plus, il écrase
La plaquette qui finit l’arbre porte un rayon de bec de 0,8 mm : le bout de l’arête est un arc, pas une pointe. Ce rayon donne l’état de surface, et il fixe une limite basse : sous une passe égale à ce rayon, le phénomène de coupe n’est plus garanti.
L’arête ne prend plus le métal, elle appuie dessus. La matière passe sous le bec, se déforme et revient derrière l’outil au lieu de partir en copeau. La surface sort arrachée, l’effort bascule vers le sens radial, et l’arbre, tenu par un bout et une pointe, plie. On mesure alors une cote sans rapport avec celle qu’on avait programmée.
La passe de rattrapage à cinq centièmes que le bon sens suggère n’existe donc pas. Il faut redescendre d’une passe entière, et en avoir laissé de quoi. L’ébauche laisse à la finition la matière sans laquelle la finition ne coupe pas.
La vitesse obéit au même raisonnement. À 150 m/min sur cet acier, la broche tourne à 795 tr/min quand le diamètre fait 60, et à 955 quand il tombe à 50 : la commande numérique remonte le régime toute seule pour que la vitesse au point de coupe ne bouge pas.
La norme arrête l’arête à trois dixièmes d’usure, l’atelier l’arrête bien avant
L’usure qui compte se voit sur la face en dépouille, celle qui frotte contre la pièce : une bande striée et brillante, parallèle à l’arête, qu’on repère à la loupe. Sa largeur moyenne s’appelle VB, et elle commande l’état de surface autant que la précision dimensionnelle. L’essai normalisé de durée de vie des outils, la norme ISO 3685, arrête l’arête à VB = 0,3 mm quand l’usure est régulière, et à 0,6 mm quand elle se concentre en un point. L’usure en cratère, ce creux que le copeau creuse sur la face de coupe, s’arrête plus tôt : entre 0,10 et 0,20 mm de profondeur.
Personne ne va jusque-là sur une finition tenue à vingt-cinq micromètres. L’arête recule en s’usant, le diamètre grossit pièce après pièce, et le régleur ne change pas la plaquette pour autant : il entre un correcteur d’usure, un ou deux micromètres à la fois, et la machine reprend la cote. Ce qu’il surveille est la vitesse à laquelle ces corrections s’accumulent. Tant qu’il en met une toutes les dix pièces, la série tourne. Quand il en met une toutes les deux, l’arête est finie et il l’indexe d’un quart de tour.
Le défaut inverse arrive quand on usine trop lentement : le métal se soude sur la face de coupe et fabrique une arête rapportée, une fausse arête faite du copeau lui-même. Elle tient, puis elle part en emportant un morceau de carbure, et la surface passe de brillant à écaillé en trois pièces.
Le régleur corrige seul jusqu’à deux centièmes, au-delà il appelle le contrôle
L’heure du régleur ne se passe pas devant la machine. Le cycle dure sept minutes, il en tient deux, et le reste part à charger, décharger, ébavurer et mesurer.
Il regarde le copeau au fond du bac et la charge de broche affichée en pourcentage, bien plus souvent que l’écran : une charge qui grimpe de dix points sur la même passe annonce une arête qui s’use avant que la cote ne bouge. Il mesure une pièce sur cinq et la note sur une carte posée sur le capot, où c’est la suite des points, pas une valeur isolée, qui dit s’il faut corriger.
Son autonomie est délimitée. Le correcteur d’usure, l’indexation d’une plaquette, le débit d’arrosage, la reprise d’une bavure : oui. Modifier le programme, changer l’ordre des passes, accepter une pièce hors tolérance : non, et la pièce douteuse part en salle avec une étiquette rouge.
À la relève, il passe trois choses au suivant sur un carnet posé sur la machine : le nombre de pièces faites depuis le dernier changement d’arête, le coin de plaquette en service, et les numéros des pièces douteuses. Le dernier point coûte le plus cher quand il saute : une pièce douteuse repartie dans le lot oblige à recontrôler les quarante.
La salle de mesure est tenue à 20 °C, et vingt-cinq degrés d’écart valent quinze micromètres sur l’arbre
L’acier se dilate d’environ 12 micromètres par mètre et par degré, ce qui ne se voit sur aucune pièce prise une par une. Un arbre sorti de la rectifieuse à 45 °C et mesuré aussitôt dans une salle à 20 °C porte quinze micromètres de dilatation, soit les trois cinquièmes de sa tolérance entière. Il est déclaré trop gros, il repart à la meule, et on lui enlève de la matière qui n’existait pas.
L’instrument suit la même arithmétique : son incertitude doit rester sous le dixième de l’intervalle contrôlé. Pour 0,025 mm, il faut savoir mesurer à 2,5 micromètres près, ce qui écarte le pied à coulisse et impose un micromètre étalonné sur cale.
Une seule cote de cet arbre a demandé qu’on écrive sa tolérance. Les autres la tiennent du cartouche, qui porte la mention ISO 2768-mK : ±0,3 mm sur toute longueur comprise entre 30 et 120, 0,2 mm de battement circulaire, 0,2 mm de rectitude sur cent millimètres. Un arbre trop gros repart à la meule ; une longueur ratée part au rebut.
Le lot attend sur le marbre sous son chiffon. La contrôleuse le reprendra après la pause, et la scie a déjà débité les quarante lopins de la série suivante.