Introduction
Cet article fournit des conseils pratiques sur les pratiques de travail sécuritaires lors de l'utilisation de défonceuses et de centres d'usinage CNC, ainsi que de machines à sculpter à alimentation manuelle ou intégrée. Il s'adresse aux employeurs et aux autres personnes responsables de l'utilisation de ces machines. Les opérateurs de machines trouveront également ces informations utiles.
Historique des accidents
L'industrie du travail du bois présente l'un des taux d'accidents liés au contact avec des machines en mouvement les plus élevés. La majorité de ces accidents sont dus au contact des mains ou des doigts de l'opérateur avec les outils de coupe rotatifs. Analyse des accidents étudiés par STYLECNC a constaté que les causes les plus courantes étaient :
1. protections inadéquates ou manquantes ;
2. formation inadéquate ou inexistante des opérateurs.
Formation et informations
Il est important que la machine soit équipée des dispositifs de protection nécessaires et que les opérateurs soient formés à son utilisation et à la réalisation des travaux qu'ils sont censés effectuer en toute sécurité. La formation est particulièrement importante pour les personnes chargées de l'entretien, du réglage et du nettoyage afin de garantir que ces activités sont effectuées en toute sécurité. Personne ne doit être autorisé à travailler sur une machine à bois sans avoir démontré ses compétences. Il est conseillé que les opérateurs compétents soient autorisés par écrit par une personne responsable (directeur, cadre supérieur, etc.). Cette autorisation fera ensuite partie des dossiers de formation. Toute personne supervisant l'utilisation d'équipements de travail doit également avoir reçu une formation adéquate et les opérateurs et les superviseurs doivent avoir accès aux informations et, le cas échéant, aux instructions écrites.
Exigences légales
Les exigences légales concernant l'utilisation de ces machines sont contenues dans Utilisation sécuritaire des machines à bois
Machines. Règlement de 1998 relatif à la fourniture et à l'utilisation d'équipements de travail (PUWER) appliqué aux machines à bois. Ce document donne des conseils pratiques sur l'utilisation sûre des machines à bois et couvre la fourniture d'informations et de formations ainsi que les aspects de protection et de maintenance.
Lors de l'achat d'une nouvelle machine, celle-ci doit être accompagnée d'une déclaration de conformité et d'un marquage CE. Les concepteurs et fabricants doivent se conformer aux exigences essentielles de sécurité de la directive Machines et des réglementations associées de l'Association européenne de libre-échange (AELE).
L'évaluation des risques
Il existe de nombreux modèles de machines de complexité variable. Toutes les machines doivent être installées conformément aux spécifications du fabricant et accompagnées des services appropriés. Cela inclut un système d'aspiration efficace pour l'élimination des copeaux et des poussières. Ne modifiez jamais une machine sans avoir préalablement consulté le fabricant/fournisseur et obtenu la confirmation que la modification ne compromettra pas la sécurité ni l'intégrité de la machine. Chaque machine possède ses propres caractéristiques et sa propre configuration, dont vous devez tenir compte pour identifier les dangers et évaluer les risques. Vous devrez considérer les dangers suivants :
1. éjection de la pièce ou de la fraise – assurez-vous qu’elles sont bien fixées avant de commencer ;
2. contact avec les fraises rotatives et les changeurs d’outils automatiques (le cas échéant) ;
3. coincement et écrasement causés par le déplacement des tables ou des têtes d’usinage ;
4. mouvement ou démarrage inattendu causé par des défauts dans le système de commande ;
5. émission de bruit excessive ;
6. la production de poussières et de copeaux ;
7. dispositifs automatiques de manutention et de chargement (le cas échéant) ;
8. dispositifs de serrage pneumatiques et à vide (le cas échéant) ;
9. programmation sûre des vitesses de rotation et d'approche des outils de coupe compatibles avec le matériau traité ;
10. Tout nouveau programme devrait faire l'objet d'un « essai à blanc » à faible vitesse afin de détecter d'éventuelles erreurs, d'éviter les collisions, etc.
Figure 1a
Petite fraiseuse CNC suspendue/à cadre en C avec protection à distance fixe. Les risques d'écrasement ou de coincement entre les pièces fixes et mobiles de la machine doivent également être contrôlés.
Figure 1b
Machine à cadre en C/bras en porte-à-faux avec pare-chocs sensibles à la pression.
Routeurs CNC et centres d'usinage CNC
Les routeurs CNC et les centres d'usinage CNC ont 2 catégories principales :
1. Cadre en C/bras en porte-à-faux/au plafond ;
2. Portique (portique/poteau de but).
Cadre en C/bras en porte-à-faux/au plafond
Ces machines, parfois appelées toupies aériennes, sont dotées d'une unité de tête simple ou multifonction montée sur un cadre en C/bras en porte-à-faux qui se déplace sur la table ou reste stationnaire pendant que la table de travail se déplace en dessous, voir les figures 1a, b et c.
Figure 1c
Machine à cadre en C/bras en porte-à-faux avec tapis de sécurité.
Portique (portique/poteau de but)
Ces machines sont équipées d'une unité de tête simple ou multifonction montée sur un portique (portique/poteau de but) qui peut se déplacer au-dessus de la table de travail ou rester stationnaire pendant que la table de travail se déplace en dessous, voir Figure 2.
Figure 2
Machine portique (portique/cadre poteau de but) avec enceinte partielle et barrière lumineuse.
Les applications d'un centre d'usinage CNC peuvent inclure le routage, l'alésage vertical et horizontal, le rainurage et le façonnage. Toutes ces applications sont assurées par un changeur d'outils multi-positions monté à côté de l'unité de tête ou placé sur le châssis de la machine, voir la figure 2. Il est important d'utiliser l'outil approprié, adapté à la machine et à l'application. Les outils doivent également être maintenus en bon état.
La majorité des machines fonctionnent sur 3 axes, X et Y (mouvement horizontal) et Z (mouvement vertical). Certaines machines ont la possibilité de fonctionner avec des axes de rotation verticaux et horizontaux (machines à 5 axes) et tous ces axes devront être pris en compte dans l'évaluation des risques. Ceci est particulièrement important pour la collecte de poussière et de copeaux et la trajectoire des fragments de déchets éjectés de la pièce.
Sauvegarde
Les routeurs CNC peuvent être protégés par une variété de protections fixes, mais les distances de sécurité doivent être conformes aux normes. Si les protections fixes doivent être démontées par l'utilisateur à des fins de maintenance ou de nettoyage, etc., leurs systèmes de fixation doivent rester fixés à la protection ou à la machine lorsque la protection est retirée, par exemple être équipés de vis qui restent fixées à la protection.
Cependant, à mesure que les systèmes de commande des défonceuses sont passés du contrôle manuel au contrôle CNC, le degré d'intervention de l'opérateur pendant le processus d'usinage a diminué. L'ajout de dispositifs de chargement et de déchargement automatiques et de changement automatique d'outils a encore réduit la nécessité d'approcher de près la zone de coupe. Cela a permis aux fabricants d'adopter des méthodes de protection différentes de la protection rapprochée traditionnellement utilisée sur les anciennes machines à commande manuelle.
Sur les grandes machines, il est courant d'empêcher l'accès à la zone de coupe pendant le processus d'usinage par une enceinte, voir Figure 3. Le but de l'enceinte est d'empêcher :
1. accès à la zone dangereuse ;
2. l’éjection d’une partie de l’outil ;
3. tout risque d’écrasement ou de coincement entre les pièces fixes et mobiles de la machine.
Figure 3
Centre d'usinage CNC à l'intérieur d'une enceinte complète.
L'accès à l'enceinte est normalement requis pour :
1. chargement ou déchargement de la pièce ;
2. nettoyage, réglage ou ajustement ;
3. changement d'outil.
Si l'entrée dans une enceinte est nécessaire, elle doit se faire par une porte verrouillée qui empêchera l'accès pendant que les couteaux et autres pièces dangereuses sont en mouvement. Tous les verrouillages utilisés doivent être conformes aux normes. Les exigences relatives aux enceintes comprennent :
1. assurer une protection jusqu’à au moins 1.8 m du niveau du sol ;
2. être constitué de matériaux résistants aux chocs capables de contenir les pièces ou les composants de la machine éjectés ;
3. disposer d’un avertissement sonore ou visuel (par exemple un voyant jaune) du démarrage imminent ;
4. disposer d'un dispositif d'arrêt d'urgence (à l'intérieur de l'enceinte) qui permet d'arrêter le démarrage si nécessaire ; ■ disposer d'un dispositif de commande de réarmement du verrouillage de la porte conforme aux normes. Celui-ci doit être situé à l'extérieur de l'enceinte mais dans une position permettant une vue dégagée de l'intérieur. Il ne doit pas être accessible depuis l'intérieur de l'enceinte ;
5. disposer de dispositifs de réduction du bruit lorsque les machines produisent des niveaux de bruit supérieurs à 85 dB(A).
D'autres mesures de protection peuvent être utilisées à la place d'une enceinte complète, telles que :
1. enceintes partielles, avec ou sans barrières/faisceaux lumineux (figure 2) ;
2. pare-chocs sensibles à la pression (figure 1b) ;
3. tapis sensibles à la pression (figure 1c).
Le choix des dispositifs de sécurité retenus dépendra de l'évaluation du fabricant/concepteur afin de garantir que les exigences essentielles de sécurité de la Directive Machines et des réglementations associées de l'Association européenne de libre-échange (AELE) ont été respectées.
S'il y a des ouvertures, il faut utiliser des rideaux pour se protéger contre le risque d'éjection de parties d'outils ou de pièces à usiner. Ils doivent donc être capables de passer un test d'impact qui retient un projectile de 100 g lorsqu'il est frappé à une vitesse de 70 m/s.
Lorsque l'accès est peu fréquent, par exemple pour des opérations de maintenance, une protection fixe peut être utilisée (figure 1a). Ceci est valable à condition que les mesures nécessaires aient été prises pour éviter tout démarrage accidentel pendant l'intervention sur la machine (voir « Maintenance »).
Il doit également y avoir une ventilation locale efficace (VLC) intégrée à la machine pour éliminer la poussière et les copeaux.
Freinage
Un frein électrique automatique doit être prévu pour la ou les broches de l'outil afin qu'elles s'arrêtent dans les dix secondes.
Mécanisme de changement d'outil
Dans certains cas, le boîtier de la zone de coupe empêche tout contact avec le changeur d'outils. Dans d'autres cas, un magasin d'outils, séparé de la zone d'usinage et doté de sa propre porte d'accès, peut être présent. Ces portes d'accès doivent être verrouillées avec le changeur d'outils et, le cas échéant, avec les outils de coupe. Lors du changement d'outil manuel, il ne doit y avoir aucun risque de rotation du porte-outil pendant l'insertion ou le retrait des outils. Utilisez la commande « maintien pour fonctionnement » ou une commande pas à pas pendante pour indexer le porte-outil (voir également « Sélecteur de mode »).
Entretien
Tous les dispositifs de sécurité doivent être contrôlés régulièrement par une personne qualifiée et compétente (possédant les compétences, les connaissances et l'expérience requises). Ce contrôle doit tenir compte de l'utilisation de la machine ainsi que des recommandations du fournisseur ou du fabricant. Il convient de consigner les détails de chaque opération de maintenance et d'inspection, et notamment les actions identifiées et la confirmation de leur réalisation.
Certains travaux de maintenance peuvent nécessiter d'isoler la machine de manière sûre pour éviter tout démarrage accidentel. Une isolation électrique sûre signifie que l'énergie électrique est coupée et que des précautions appropriées doivent être prises pour garantir qu'elle reste coupée. Il faut empêcher toute reconnexion involontaire, par exemple en coupant mécaniquement les 3 phases et en disposant d'un dispositif de verrouillage.
Commutateur de sélection de mode
Lorsque les machines sont conçues pour fonctionner pendant le réglage avec les protecteurs mobiles verrouillés et/ou les dispositifs de protection désactivés, un commutateur de sélection de mode doit être prévu pour choisir entre les modes de fonctionnement usinage et réglage. En mode de fonctionnement réglage de la machine, si les protecteurs mobiles sont ouverts et/ou les dispositifs de protection désactivés, tout mouvement dangereux ne doit être possible que lorsque plusieurs exigences sont remplies, notamment :
1. la rotation de la broche et le mouvement d'un seul axe sont contrôlés par un dispositif de commande/d'activation à maintien continu ;
2. le mouvement d'un seul axe doit être limité à une vitesse de 2 m/min ou à un incrément de 10 mm ;
3. si la rotation de l'outil est prévue, elle doit être limitée à un maximum de 300 tours/min et la rotation de l'outil doit s'arrêter en moins de 2 tours après le relâchement de la commande de maintien.
Les dispositifs de commande à action maintenue et les dispositifs d'activation des mouvements d'outils ou d'axes doivent être situés sur le panneau de commande principal et/ou sur un ensemble de commandes mobiles reliées à la machine par un câble fixe ou sans fil (si fourni).
Machines à sculpter à alimentation manuelle/intégrée
Il s'agit de machines à châssis en C avec une seule broche porte-outil/tête de travail située au-dessus d'une table. La table peut se déplacer dans 3 directions (X, Y et Z). Les vitesses de fonctionnement peuvent varier de 6000 24 à 000 4 tr/min. La pièce est normalement acheminée vers la machine dans une direction opposée à celle de la broche porte-outil. Cela peut se faire manuellement, comme sur certaines machines plus anciennes, voir la figure, ou avec un système d'alimentation de pièce intégré où la pièce est maintenue et contrôlée mécaniquement pendant l'opération d'usinage.
Garder les outils
Anneau de protection
Figure 4
Défonceuse à cadre en C/à commande manuelle avec anneau de protection offrant la possibilité de changer d'outil.
Il faut prévoir un anneau de protection réglable et à fermeture automatique qui empêche l'accès à l'outil par le dessus et par les côtés. L'anneau de protection doit reposer sur la pièce pendant l'usinage et sa surface inférieure doit rester parallèle à la table. Il peut être fabriqué d'une seule pièce ou être constitué d'un anneau de pression associé à un protecteur enveloppant qui permet le changement d'outil, par exemple au moyen d'un couvercle à charnière non verrouillé pouvant être verrouillé manuellement en position fermée, voir figure 4. Pour minimiser le risque d'éjection, l'anneau de protection doit appliquer une force comprise entre 50 N et 150 N sur la pièce.
Le diamètre intérieur de la bague de protection doit permettre le montage de l'outil ayant le plus grand diamètre pour lequel la machine est conçue. Cependant, si le diamètre maximal de l'outil dépasse 80 mm, il doit y avoir au moins 2 bagues de protection avec des diamètres intérieurs différents. La bague de protection doit être raccordée à la ventilation locale par aspiration et être fabriquée à partir de :
■ acier avec une épaisseur de paroi d’au moins 1.5 mm ;
■ alliage léger dont l’épaisseur de paroi est d’au moins 3 mm ;
■ polycarbonate avec une épaisseur de paroi d’au moins 3 mm ;
■ autre matière plastique ayant une résistance aux chocs au moins égale ou supérieure à celle du polycarbonate de 3 mm ;
■ fonte avec une épaisseur de paroi d’au moins 5 mm.
Support de bague de protection Le support de bague de protection doit permettre le déplacement automatique de la tête de broche et permettre de régler sa surface inférieure parallèlement à la table, quelle que soit la position de la table. Il doit également permettre le réglage de la bague de protection de manière à ce qu'elle puisse tenir compte de la longueur maximale d'outil pour laquelle la machine est conçue. Le réglage doit être possible sans l'aide d'un outil.
Freinage
Un frein électrique ou mécanique automatique doit être prévu pour la broche de l'outil afin qu'elle s'arrête dans les dix secondes.
Outillage
Toutes les fraises utilisées sur les machines à sculpter à alimentation manuelle/intégrée à broche unique d'un diamètre supérieur à 16 mm doivent être de type à limitation de copeaux.
