Operator maszyn CNC

Le métier d’opérateur de machine à commande numérique, évolution au fil des ans

Opérateur de machine CNC

Le rôle des machines-outils CNC modernes dans le développement de la civilisation

Le progrès technologique qui se déroule sous nos yeux représente à la fois une opportunité et un défi pour le monde contemporain. Les machines actuelles permettent une fabrication plus efficace et moins coûteuse des biens destinés à des consommateurs. Les robots libèrent les travailleurs de tâches épuisantes ou monotones.

En revanche, la question de savoir si l’automatisation progressive va entraîner la disparition d’emplois jusqu’ici réservés aux humains. Est-il possible que les humains et les robots coexistent dans l’environnement de travail actuel ?

Pour répondre à cette question, examinons comment le rôle des opérateurs de machines a évolué au cours de l’histoire.

Il n’est pas exagéré de dire que les machines-outils ont créé le monde moderne. Du premier tour précis, utilisé par James Watt pour créer la machine à vapeur, à la première machine à commande numérique disponible dans le commerce, dans les années 1950, les machines-outils ont été à l’origine d’un grand nombre des dernières révolutions technologiques. Sans la mise en œuvre de ces machines-outils à contrôle numérique par ordinateur (CNC), l’accès aux gros appareils ménagers à bas prix n’aurait pas été possible, les voyages en avion seraient toujours limités à quelques enthousiastes et les petits fabricants n’auraient pas été en mesure de concurrencer la fabrication de masse.

Le rôle des opérateurs de machines évolue en même temps que le niveau technique des machines. Leur rôle a beaucoup progressé, passant d’artisans à tourneurs, ou bien de mécaniciens-monteurs à des opérateurs modernes assis devant un ordinateur, effectuant des réglages sur le programme d’une machine.

Dans cet article, nous allons nous pencher sur l’histoire des opérateurs de machines à commande numérique. L’utilisation de machines à commande numérique n’est finalement qu’une étape supplémentaire dans une longue histoire de transformation du travail.

Les débuts de l’histoire, le tour à deux hommes de l’Égypte antique

Bien avant les ordinateurs et la révolution industrielle, les anciens Égyptiens ont mis au point la première machine. Vers l’an 1300 avant notre ère, ils ont inventé le tour. Les tours égyptiens nécessitaient deux opérateurs. L’un tournait la pièce et l’autre la coupait à l’aide d’un outil affûté. De nombreuses machines-outils ont fonctionné de cette manière jusqu’à la révolution industrielle, car il n’y avait pas de moyen facile de tourner les pièces. Les Égyptiens utilisaient volontiers cette méthode pour façonner le bois et sculpter des bols en pierre. Ils ont également introduit l’idée de l’usinage utilisant des pierres dures, ce que nous utilisons toujours notamment avec les outils diamantés.

Le XVIIIe siècle, les opérateurs de machines en tant qu’artisans

Revenons au XVIIIe siècle. Les opérateurs de machines-outils n’existaient pas en tant que profession à part entière. Au lieu de cela, les artisans construisaient des machines-outils pour créer leurs produits. En d’autres termes, ces artisans utilisaient leurs propres machines-outils, toutes étant, de facto, hautement personnalisées en fonction des besoins de production de l’artisan.

À certains égards, cela ressemble à la façon dont nous traitons de nos jours les machines-outils. La fabrication en série semble être en déclin et les petits fabricants recherchent des machines qui peuvent être facilement adaptées à l’évolution rapide de leurs produits. Nous ne construisons plus nos propres machines-outils, comme le faisaient les premiers artisans, mais les pièces sur mesure et les fixations constituent toujours une part importante du travail de l’opérateur de machine. Par ailleurs, la précision n’était pas très élevée sur ces premières machines-outils. À la fin du XVIIIe siècle, James Watt s’est trouvé avoir besoin d’un moyen précis de fabriquer un cylindre, pour sa machine à vapeur. L’industriel John Wilkinson a inventé une machine capable de percer avec précision de grands cylindres, marquant ainsi le début de la révolution industrielle et l’essor des machines-outils à commande numérique.

XIXe et XXe siècles, les opérateurs de machines-outils modernes

Le travail des opérateurs de machines modernes a commencé au début des années 1800. L’inventeur Henry Maudslay est considéré comme le père fondateur des machines-outils. Avec son employé Joseph Whitworth, il a introduit la standardisation dans la fabrication. À la même époque, Matthew Murray a lancé la première machine-outil commerciale.

La tâche de l’opérateur de la machine s’est alors à nouveau modifiée. Grâce aux machines standardisées, il ne devait plus construire des machines-outils sur mesure, mais devenait un opérateur qualifié.

En 1840, toute une gamme de machines-outils commerciales se trouvait disponible. Des tours universels, tours à tourelle, fraiseuses, tours automatiques et raboteuses à métaux.

Depuis lors et jusqu’à aujourd’hui, le travail des opérateurs de machines comprend les éléments suivants :

  • la capacité à entretenir et à faire fonctionner une large gamme de machines-outils,
  • la capacité à utiliser des outils à main,
  • l’inspection et la métrologie pour garantir un usinage précis,
  • une connaissance pratique des propriétés des pièces brutes.

Les opérateurs de machines sont des techniciens qualifiés. Ils ne conçoivent peut-être pas les machines eux-mêmes, mais ils sont capables de repérer une mauvaise conception et de sélectionner les outils et les processus adéquats en fonction du travail à effectuer.

L’ère de l’informatique : apparition des machines CNC

Dans les années 1950, les premières machines à commande numérique (CN) ont fait leur apparition. Cet événement marque le début d’une ère de changements rapides pour tous les opérateurs de machines.

John T. Parsons était un machiniste autodidacte. Il fabriquait des hélices destinées à l’équipement pour la Seconde Guerre mondiale, lorsqu’il a eu l’idée d’utiliser des cartes perforées pour faire fonctionner directement les machines-outils. Lorsqu’il a alors rencontré un problème technique, il a collaboré avec le MIT pour arriver à le résoudre. C’est ainsi qu’ensemble, ils ont produit la première fraiseuse à commande numérique. Parsons a été bouleversé et choqué lorsque le MIT a repris son invention et l’a écarté du projet. Cependant, l’aube de l’ère de la CNC est devenue une réalité durant ces années et certaines personnes considèrent John T. Parsons comme étant le père de la seconde révolution industrielle.

Les programmes des premières machines à commande numérique étaient stockés sur des cartes perforées. Pour modifier le programme, il fallait modifier ou recréer entièrement la carte ou, dans le cas de modifications très mineures, obturer un trou avec du ruban adhésif et en perforer un nouveau. Les opérateurs des machines ont toujours eu pour tâche de planifier les opérations. Mais pour la première fois, les opérateurs devaient transformer leurs plans et instructions en programmes abstraits. La programmation manuelle à l’aide de cartes perforées prenait beaucoup de temps, il fallait jusqu’à huit heures pour écrire un programme de fraisage d’une seule pièce.

À partir de 1956, les compétences en programmation informatique ont également commencé à figurer dans la description du poste de l’opérateur de machine. Des chercheurs du MIT ont mis au point le premier langage de programmation CNC, le G-Code, en utilisant des ordinateurs pour programmer des opérations. Les huit heures de programmation se sont réduites à 15 minutes. La conception assistée par ordinateur (CAO) est apparue vers 1960 et, dès 1963, General Motors a produit le premier prototype usiné par CNC à partir d’un modèle CAO en 3D. Le travail des opérateurs de machines d’aujourd’hui comprend toujours les mêmes tâches qu’en 1840. En outre, ceux-ci ont dû acquérir de nouvelles compétences, telles que la programmation en code G et le travail avec des modèles de CAO.

Le XXIe siècle, automatisation et robotisation

Les évolutions récentes signifient un nouveau changement pour tous les opérateurs de machines à commande numérique. L’utilisation de robots sur les machines permet aux petits fabricants d’augmenter leur productivité en utilisant un robot pour charger et décharger les pièces dans et depuis la machine CNC. Les compétences requises pour programmer un tel robot sont une évolution naturelle des compétences requises pour programmer les machines CNC. En réalité, si vous connaissez le code G, il est très facile de programmer un robot collaboratif.

Par conséquent, ce dernier changement dans le travail des opérateurs de machine n’est pas aussi radical que certains des changements qui ont précédé. Les opérateurs de machines doivent toujours posséder les mêmes compétences que par le passé. Ils peuvent désormais ajouter à cette liste celle de « programmeur de robots ».