Adapté de la 3e édition, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.

Le rôle important que jouent les tours dans les ateliers métallurgiques est parfaitement illustré par le fait que 90 à 95 % des copeaux (copeaux métalliques) produits dans l'industrie de la robinetterie proviennent des tours. Environ un dixième des accidents signalés dans cette industrie sont dus aux tours; cela correspond à un tiers de tous les accidents de machines. Selon une étude de la fréquence relative des accidents par unité de machine réalisée dans une usine de fabrication de petites pièces de précision et de matériel électrique, les tours se classent au cinquième rang après les machines à bois, les scies à métaux, les presses mécaniques et les perceuses. La nécessité de mesures de protection sur les tours ne fait donc aucun doute.

Le tournage est un processus mécanique dans lequel le diamètre du matériau est réduit par un outil doté d'un tranchant spécial. Le mouvement de coupe est produit par la rotation de la pièce, et les mouvements d'avance et de déplacement sont produits par l'outil. En faisant varier ces trois mouvements de base, mais aussi en choisissant la géométrie et le matériau d'arête de coupe de l'outil appropriés, il est possible d'influencer le taux d'enlèvement de matière, la qualité de surface, la forme du copeau formé et l'usure de l'outil.

Structure des tours

Un tour typique se compose de :

• un lit ou une base avec des glissières usinées pour la selle et la poupée mobile
• une poupée montée sur le banc, avec la broche et le mandrin
• une boîte de vitesses d'alimentation fixée à l'avant du banc pour transmettre le mouvement d'alimentation en fonction de la vitesse de coupe à travers la vis-mère ou l'arbre d'alimentation et le tablier jusqu'au chariot
• un chariot (ou chariot) portant le chariot transversal qui effectue le mouvement transversal
• un porte-outil monté sur le chariot transversal (voir figure 1).

Figure 1. Tours et machines similaires

Ce modèle de base de tour peut être varié à l'infini, de la machine universelle au tour automatique spécial conçu pour un seul type de travail.

Les types de tour les plus importants sont les suivants :

• Tour central. C'est le tour le plus utilisé. Il correspond au modèle de base avec axe de rotation horizontal. L'ouvrage est maintenu entre pointes, par une platine ou dans un mandrin.
• Tour multi-outils. Cela permet d'engager plusieurs outils en même temps.
• Tour à tourelle, tour à cabestan. Les machines de ce type permettent d'usiner une pièce par plusieurs outils qui s'engagent les uns après les autres. Les outils sont maintenus dans la tourelle qui tourne pour les amener en position de coupe. Les tourelles sont généralement du type à disque ou à couronne, mais il existe également des tours à tourelle à tambour.
• Tours à copier. La forme souhaitée est transmise par commande au traceur d'un gabarit à l'ouvrage.
• Tour automatique. Les différentes opérations, y compris le changement de l'œuvre, sont automatisées. Il existe des automatiques de barre et des automatiques de serrage.
• Tour vertical (alésage et tournage). L'œuvre tourne autour d'un axe vertical ; il est serré sur une table tournante horizontale. Ce type de machine est généralement utilisé pour l'usinage de grandes pièces moulées et forgées.
• Tours CN et CNC. Toutes les machines précitées peuvent être équipées d'un système à commande numérique (NC) ou à commande numérique assistée par ordinateur (CNC). Le résultat est une machine semi-automatisée ou entièrement automatisée qui peut être utilisée de manière assez universelle, grâce à la grande polyvalence et à la facilité de programmation du système de contrôle.

Le développement futur du tour se concentrera probablement sur les systèmes de contrôle. Les commandes par contact seront de plus en plus remplacées par des systèmes de commande électroniques. En ce qui concerne ces derniers, on observe une tendance à l'évolution des commandes programmées par interpolation vers des commandes programmées en mémoire. Il est prévisible à long terme que l'utilisation d'ordinateurs de processus de plus en plus performants tendra à optimiser le processus d'usinage.

Les accidents

Les accidents de tour sont généralement causés par :

• non-respect des règles de sécurité lorsque les machines sont installées dans des ateliers (ex. pas assez d'espace entre les machines, pas de sectionneur de courant pour chaque machine)
• des protections manquantes ou l'absence de dispositifs auxiliaires (des blessures graves ont été causées à des travailleurs qui tentaient de freiner la broche de leur tour en appuyant une de leurs mains contre des poulies non protégées et à des opérateurs qui enclenchaient par inadvertance des leviers d'embrayage ou des pédales non protégés ; des blessures dues à des éclats volants en raison de l'absence de couvercles à charnières ou coulissants se sont également produits)
• des éléments de commande mal placés (par exemple, la main d'un tourneur peut être percée par la pointe de la poupée mobile si la pédale contrôlant le mandrin est confondue avec celle contrôlant le circuit hydraulique du mouvement de la pointe de la poupée mobile)
• conditions de travail défavorables (c.-à-d. lacunes du point de vue de la physiologie du travail)
• manque d'EPI ou port de vêtements de travail inadaptés (des blessures graves, voire mortelles, ont été causées à des tourneurs qui portaient des vêtements amples ou avaient les cheveux longs et flottants)
• instruction insuffisante du personnel (un apprenti a été mortellement blessé lorsqu'il a limé un arbre court qui était fixé entre pointes et entraîné en rotation par un support coudé sur le nez de la broche et un droit sur l'arbre ; le transporteur du tour a saisi sa douille gauche, ce qui était enroulé autour de la pièce, entraînant violemment l'apprenti dans le tour)
• une mauvaise organisation du travail conduisant à l'utilisation d'un matériel inadapté (ex : une barre longue a été usinée sur un tour de production conventionnel ; elle était trop longue pour ce tour, et elle dépassait de plus de 1 m la poupée ; de plus, l'ouverture du mandrin était trop grande pour la barre et a été maquillée en insérant des cales en bois ; lorsque la broche du tour a commencé à tourner, l'extrémité libre de la barre s'est pliée de 45° et a heurté la tête de l'opérateur ; l'opérateur est décédé dans la nuit suivante)
• éléments de machine défectueux (par exemple, une goupille de support desserrée dans un embrayage peut faire démarrer la broche du tour pendant que l'opérateur ajuste une pièce dans le mandrin).

Prévention d'accident

La prévention des accidents de tour commence dès la conception. Les concepteurs doivent accorder une attention particulière aux éléments de commande et de transmission.

Éléments de contrôle

Chaque tour doit être équipé d'un interrupteur de déconnexion (ou d'isolement) de l'alimentation afin que les travaux d'entretien et de réparation puissent être effectués en toute sécurité. Cet interrupteur doit couper le courant sur tous les pôles, couper de manière fiable l'alimentation pneumatique et hydraulique et purger les circuits. Sur les grosses machines, le sectionneur doit être conçu de telle sorte qu'il puisse être cadenassé dans sa position sortie, une mesure de sécurité contre une reconnexion accidentelle.

La disposition des commandes de la machine doit être telle que l'opérateur puisse facilement les distinguer et les atteindre, et que leur manipulation ne présente aucun danger. Cela signifie que les commandes ne doivent jamais être disposées à des points qui ne peuvent être atteints qu'en passant la main sur la zone de travail de la machine ou où ils peuvent être touchés par des éclats de copeaux.

Les interrupteurs qui surveillent les protecteurs et les verrouillent avec l'entraînement de la machine doivent être choisis et installés de telle manière qu'ils ouvrent positivement le circuit dès que le protecteur est déplacé de sa position de protection.

Les dispositifs d'arrêt d'urgence doivent provoquer l'arrêt immédiat du mouvement dangereux. Ils doivent être conçus et situés de manière à pouvoir être facilement actionnés par le travailleur menacé. Les boutons d'arrêt d'urgence doivent être facilement accessibles et doivent être en rouge.

Les éléments de commande des appareillages susceptibles de déclencher un mouvement dangereux de la machine doivent être protégés de manière à exclure toute manœuvre intempestive. Par exemple, les leviers d'engagement de l'embrayage sur la poupée et le tablier doivent être munis de dispositifs de verrouillage de sécurité ou d'écrans. Un bouton-poussoir peut être sécurisé en le logeant dans un évidement ou en l'enveloppant d'une collerette de protection.

Les commandes manuelles devraient être conçues et placées de manière à ce que le mouvement de la main corresponde au mouvement commandé de la machine.

Les commandes doivent être identifiées par des marquages ​​facilement lisibles et compréhensibles. Pour éviter les malentendus et les difficultés linguistiques, il est conseillé d'utiliser des symboles.

Éléments de transmission

Tous les éléments mobiles de transmission (courroies, poulies, engrenages) doivent être recouverts de protections. Une contribution importante à la prévention des accidents du tour peut être apportée par les personnes responsables de l'installation de la machine. Les tours devraient être installés de manière à ce que les opérateurs qui s'en occupent ne se gênent pas ou ne se mettent pas en danger les uns les autres. Les opérateurs ne doivent pas tourner le dos aux coursives. Des écrans de protection doivent être installés là où les lieux de travail ou les passages voisins se trouvent à portée de copeaux volants.

Les passages doivent être clairement signalés. Un espace suffisant doit être laissé pour les équipements de manutention, pour empiler les pièces et pour les boîtes à outils. Les guides de barres ne doivent pas dépasser dans les passages.

Le sol sur lequel se tient l'opérateur doit être isolé contre le froid. Il faut veiller à ce que l'isolant ne forme pas d'obstacle et que le sol ne devienne pas glissant même recouvert d'une pellicule d'huile.

Les conduits et tuyauteries doivent être installés de manière à ne pas devenir des obstacles. Les installations temporaires doivent être évitées.

Les mesures d'ingénierie de sécurité dans l'atelier doivent être dirigées en particulier sur les points suivants :

• les dispositifs de serrage (plaques frontales, mandrins, pinces) doivent être équilibrés dynamiquement avant utilisation
• la vitesse maximale admissible d'un mandrin doit être indiquée sur le mandrin par le fabricant et respectée par l'opérateur du tour
• lorsque des mandrins à volutes sont utilisés, il convient de s'assurer que les mors ne peuvent pas être suspendus lorsque le tour est démarré
• les mandrins de ce type devraient être conçus de manière à ce que la clé ne puisse pas être retirée avant que les mâchoires ne soient fixées. Les clés de mandrin en général doivent être conçues de manière à ce qu'il soit impossible de les laisser dans le mandrin.

Il est important de prévoir un équipement de levage auxiliaire pour faciliter le montage et le retrait des mandrins lourds et des plaques frontales. Pour éviter que les mandrins ne sortent de la broche lorsque le tour est brusquement freiné, ils doivent être solidement fixés. Ceci peut être réalisé en mettant un écrou de retenue avec filetage à gauche sur le nez de la broche, en utilisant un raccord rapide "Camlock", en équipant le mandrin d'une clé de verrouillage ou en le fixant avec une bague de verrouillage en deux parties.

Lors de l'utilisation de dispositifs de serrage motorisés, tels que des mandrins, des pinces et des contrepointes à commande hydraulique, des mesures doivent être prises pour empêcher l'introduction des mains dans la zone dangereuse des dispositifs de fermeture. Ceci peut être réalisé en limitant la course de l'élément de serrage à 6 mm, en choisissant l'emplacement des commandes d'homme mort de manière à exclure l'introduction des mains dans la zone dangereuse ou en prévoyant un protecteur mobile qui doit être fermé avant le serrage mouvement peut être lancé.

Si le démarrage du tour alors que les mors du mandrin sont ouverts présente un danger, la machine doit être équipée d'un dispositif empêchant la mise en rotation de la broche avant la fermeture des mors. L'absence d'alimentation ne doit pas provoquer l'ouverture ou la fermeture d'un porte-pièce motorisé.

Si la force de préhension d'un mandrin de serrage diminue, la rotation de la broche doit être arrêtée et il doit être impossible de démarrer la broche. L'inversion du sens de préhension de l'intérieur vers l'extérieur (ou inversement) pendant que la broche tourne ne doit pas entraîner le détachement du mandrin de la broche. Le retrait des dispositifs de maintien de la broche ne doit être possible que lorsque la broche a cessé de tourner.

Lors de l'usinage de barres brutes, la partie dépassant du tour doit être entourée de guides de barres brutes. Les poids d'alimentation de barre doivent être protégés par des couvercles à charnières s'étendant jusqu'au sol.

Transporteurs

Afin d'éviter des accidents graves, en particulier lors du limage de travaux dans un tour, les supports non protégés ne doivent pas être utilisés. Un support de sécurité de centrage doit être utilisé ou un collier de protection doit être monté sur un support conventionnel. Il est également possible d'utiliser des supports autobloquants ou de munir le disque support d'un capot de protection.

Zone de travail du tour

Les mandrins de tour universels doivent être protégés par des couvercles à charnières. Si possible, les couvercles de protection doivent être verrouillés avec les circuits d'entraînement de la broche. Les usines d'alésage et de tournage verticaux doivent être clôturées avec des barres ou des plaques pour éviter les blessures causées par les pièces en rotation. Pour permettre à l'opérateur de surveiller le processus d'usinage en toute sécurité, des plates-formes avec garde-corps doivent être fournies. Dans certains cas, des caméras de télévision peuvent être installées afin que l'opérateur puisse surveiller le bord de l'outil et l'entrée de l'outil.

Les zones de travail des tours automatiques, des tours NC et CNC doivent être complètement fermées. Les enceintes des machines entièrement automatiques ne doivent comporter que des ouvertures par lesquelles la matière à usiner est introduite, la pièce tournée éjectée et les copeaux évacués de la zone de travail. Ces ouvertures ne doivent pas constituer un danger lors du passage de travail et il doit être impossible d'accéder par elles à la zone dangereuse.

Les zones de travail des tours semi-automatiques, NC et CNC doivent être fermées pendant le processus d'usinage. Les boîtiers sont généralement des couvercles coulissants avec interrupteurs de fin de course et circuit de verrouillage.

Les opérations nécessitant l'accès à la zone de travail, telles que le changement de travail ou d'outils, le calibrage, etc., ne doivent pas être effectuées avant que le tour ait été arrêté en toute sécurité. La remise à zéro d'un variateur de vitesse n'est pas considérée comme un arrêt sûr. Les machines équipées de tels entraînements doivent avoir des capots de protection verrouillés qui ne peuvent pas être déverrouillés avant que la machine ne soit arrêtée en toute sécurité (par exemple, en coupant l'alimentation électrique du moteur de broche).

Si des opérations particulières de réglage d'outils sont nécessaires, il faut prévoir une commande pas à pas qui permette de déclencher certains mouvements de la machine alors que le capot de protection est ouvert. Dans de tels cas, l'opérateur peut être protégé par des conceptions de circuit spéciales (par exemple, en permettant le déclenchement d'un seul mouvement à la fois). Ceci peut être réalisé en utilisant des commandes à deux mains.

Tournage copeaux

Les copeaux qui tournent longtemps sont dangereux car ils peuvent s'emmêler avec les bras et les jambes et provoquer des blessures graves. Les copeaux continus et effilochés peuvent être évités en choisissant des vitesses de coupe, des avances et des épaisseurs de copeaux appropriées ou en utilisant des outils de tour avec des brise-copeaux de type gullet ou step. Des crochets à copeaux avec poignée et boucle doivent être utilisés pour enlever les copeaux.

Ergonomie

Chaque machine devrait être conçue de manière à permettre d'obtenir un rendement maximal avec un minimum de stress pour l'opérateur. Ceci peut être réalisé en adaptant la machine au travailleur.

Les facteurs ergonomiques doivent être pris en compte lors de la conception de l'interface homme-machine d'un tour. La conception rationnelle du lieu de travail comprend également la fourniture d'équipements de manutention auxiliaires, tels que des accessoires de chargement et de déchargement.

Toutes les commandes doivent être situées dans la sphère physiologique ou à portée des deux mains. Les commandes doivent être clairement disposées et leur fonctionnement doit être logique. Les commandes à pédale doivent être évitées dans les machines conduites par des opérateurs debout.

L'expérience a montré qu'un bon travail est effectué lorsque le lieu de travail est conçu pour les positions debout et assise. Si l'opérateur doit travailler debout, il doit avoir la possibilité de changer de posture. Les sièges flexibles sont dans de nombreux cas un soulagement bienvenu pour les pieds et les jambes tendus.

Des mesures doivent être prises pour créer un confort thermique optimal, en tenant compte de la température de l'air, de l'humidité relative, du mouvement de l'air et de la chaleur rayonnante. L'atelier doit être suffisamment aéré. Il devrait y avoir des dispositifs d'évacuation locaux pour éliminer les émanations gazeuses. Lors de l'usinage de barres brutes, des tubes de guidage doublés d'insonorisants doivent être utilisés.

Le lieu de travail devrait de préférence être pourvu d'un éclairage uniforme, permettant un niveau d'éclairement suffisant.

Vêtements de travail et protection individuelle

La salopette doit être ajustée et boutonnée ou zippée jusqu'au cou. Ils ne doivent pas avoir de poches sur la poitrine et les manches doivent être bien boutonnées aux poignets. Les ceintures ne doivent pas être portées. Les bagues et les bracelets ne doivent pas être portés lorsque vous travaillez sur des tours. Le port de lunettes de sécurité devrait être obligatoire. Lorsque des pièces lourdes sont usinées, des chaussures de sécurité avec embouts en acier doivent être portées. Des gants de protection doivent être portés chaque fois que des copeaux sont ramassés.

Formation

La sécurité du tourneur dépend en grande partie des méthodes de travail. Il est donc important qu'il reçoive une formation théorique et pratique approfondie pour acquérir des compétences et développer un comportement offrant les meilleures garanties possibles. Une posture correcte, des mouvements corrects, un choix et une manipulation corrects des outils doivent devenir une routine à tel point que l'opérateur travaille correctement même si sa concentration est temporairement relâchée.

Les points importants d'un programme de formation sont une posture droite, le montage et le retrait corrects du mandrin et la fixation précise et sûre des pièces. La tenue correcte des limes et des grattoirs et le travail en toute sécurité avec un chiffon abrasif doivent être pratiqués de manière intensive.

Les travailleurs doivent être bien informés des risques de blessures qui peuvent survenir lors du jaugeage du travail, de la vérification des réglages et du nettoyage des tours.

Entretien

Les tours doivent être régulièrement entretenus et lubrifiés. Les défauts doivent être corrigés immédiatement. Si la sécurité est en jeu en cas de panne, la machine doit être mise hors service jusqu'à ce que des mesures correctives aient été prises.

Les travaux de réparation et d'entretien ne doivent être effectués qu'après avoir isolé la machine de l'alimentation électrique

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