Commande numérique : mise à niveau perfectionnée prolongeant la longévité des affûteuses de fraises-mères

précision doublée et amélioration considérable de la productivité des machines

16 Mai 2013 --- En collaboration avec NUM, North East Technologies, spécialiste de la rénovation de machines-outils, a développé un pack rétrofit CNC transformant les anciennes machines en véritables affûteuses de fraises-mères de dernière génération. Ce système double la précision et améliore considérablement la productivité des machines jusqu’à plus de 40 %. En accroissant la longévité de ces machines et en améliorant leurs performances, cette mise à niveau offre aux fabricants d’engrenages et aux sociétés d’outillage une alternative économique à l’achat d’un nouveau matériel.

North East Technologies est spécialiste de l’entretien et de la mise à niveau des affûteuses de fraises-mères. Cette société, renommée dans le secteur de la fabrication d’engrenages, réalise l’essentiel de son chiffre d’affaires avec la modernisation des systèmes de commande d’affûteuses de fraises-mères (ex. machines SNC 30 et AGW) fabriquées par Klingelnberg dans les années 80. Pour accélérer les mises à niveau, North East Technologies a décidé de développer un pack rétrofit CNC hautes performances qui s’adapte rapidement aux diverses configurations de machines rencontrées habituellement.

La plupart des sociétés taillant des engrenages ou entretenant l’outillage ont utilisé à un moment ou à un autre des affûteuses Klingelnberg SNC 30. Pouvant usiner des pièces jusqu’à 300 mm de diamètre, elles effectuent la rectification de fraises-mères à goujures hélicoïdales de profondeur de denture atteignant 90 mm. Ces machines sont quasiment considérées comme un standard. On en dénombre plusieurs centaines en fonctionnement aux Etats-Unis, la majorité étant en fonctionnement permanent depuis plus de 25 ans. Néanmoins, bien que ces machines soient mécaniquement très saines, la plupart d’entre elles montrent des signes de vieillissement. Le matériel de commande ne correspond plus aux normes actuelles de vitesse, de précision et de rendement ce qui constitue un réel goulot d’étranglement dans la chaine de production. De plus, comme le système de commande numérique d’origine est de moins en moins fiable et utilise d’anciens composants électroniques, les frais d’entretien et d’immobilisation grèvent leur cout de fonctionnement.

Lorsque s’est présentée la question du choix de la commande numérique devant être utilisée pour effectuer cette mise à niveau, beaucoup de clients de North East Technologies ont fortement insisté pour que soit adoptée la technologie NUM. La grande majorité de ces clients plébiscitent NUMgear (la solution NUM pour l’affûtage des fraises mères) et connaissent déjà les possibilités de développement ultérieur pouvant être mises en place par les ressources locales de NUM Corporation à Naperville.

Harry Salverston, Président de North East Technologies, précise : « NUMgear offrait dès le départ pratiquement toutes les fonctionnalités nécessaires à notre projet de mise à niveau des affûteuses. De plus, la volonté de collaboration de NUM pour développer des fonctions propres à notre application, par exemple un pupitre opérateur personnalisé et du code machine spécial, a confirmé notre choix. NUM a réellement aidé nos moyens techniques pour accélérer l’étude et le développement de notre produit. »

Le pack rétrofit CNC à utiliser dépend de la configuration de l’affûteuse. Les machines de base SNC 30 comportent deux axes de commande numérique, l'axe X pour le chariot de la poupée porte-meule et l'axe A pour la broche de la pièce. Ces machines peuvent être équipées en option de deux axes supplémentaires pour automatiser le déplacement axial (Y) et radial (Z) de la poupée. A la demande d’un client, North East Technologies pourra intégrer ces axes supplémentaires lors de la mise à niveau. Au delà de la mise à niveau du contrôleur de la machine avec une commande numérique moderne  NUM Flexium 68, le pack rétrofit comprend tous les servomoteurs et les variateurs NUMDrive C hautes performances. Les nouveaux servomoteurs sont équipés d'encodeurs ayant une résolution de 262 000 impulsions/tour (la résolution des encodeurs d’origine était de 1 000 impulsions/tour). Associés au puissant noyau CNC Flexium, les contrôles vitesse et position s’en sont trouvés très largement améliorés.

Une attention particulière a été portée à la conservation de l’interface opérateur afin qu’elle préserve le même aspect et la même ergonomie que l’interface originelle de la machine SNC 30. La méthode de remplissage de formulaires et les macros en arrière-plan garantissent que l’opérateur ne va pas redécouvrir pas une terminologie de commande numérique inconnue, il lui suffira d’entrer des paramètres tels que la longueur de la goujure et la profondeur de passe pour que le travail puisse s’effectuer. Chaque écran est contextuel afin d’éviter toute ambiguïté ; par exemple la sélection d’une phase de rectification qui utilise une meule CBN (Carbure Nitrure de Bore) ouvre un dossier qui contient uniquement les options CDG (rectification d’ébauche classique) et SDG (rectification d’ébauche d’une goujure), le dressage étant désactivé. Le logiciel permet également à l’opérateur d’enseigner à la machine les positions relatives des axes X, Y, Z et A en commande manuelle pour élaborer facilement des cycles de rectification pour différentes fraises-mères.

Pour une flexibilité maximale, l’application contient plusieurs méthodes affûtage des fraises, y compris l’enlèvement de matière dans une ou deux directions transversales de la poupée. Pour les fraises-mères à goujure droite, dès qu’une goujure est affûtée, la pièce est indexée jusqu’à la goujure suivante et affûtage recommence. Avec la fonction ‘Dynamic Operator’ (DynOp) du système de commande numérique Flexium, le fabricant de machine peut créer des liaisons d’axes personnalisés ou une compensation en temps réel à la fréquence de l’horloge. Pour affûtage de fraises à goujures hélicoïdales, la fonction « Operateurs Dynamiques » permet de synchroniser sans intervention l’axe rotatif (A) avec l’axe X de façon à ce que la meule suive précisément l’angle de l’hélice.

La solution de modernisation de North East Technologies offre aux fabricants d’engrenages d’importants avantages à long terme. Harry Salverston remarque : « En 2011 notre premier projet de mise à niveau des machines SNC 30 utilisait une solution NUM et portait sur une machine 2 axes. Cette solution a fonctionné sans aucun problème et notre client a notablement amélioré la qualité de l’affûtage de ses engrenages grâce au doublement de la précision et à une amélioration de la productivité de pratiquement 40 %. En partenariat avec NUM nous avons ensuite développé le nouveau pack rétrofit CNC afin de satisfaire les nouvelles commandes en cours portant sur la mise à niveau de 3 machines, dont une avec conversion de 2 à 4 axes ».

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