Grâce à l’utilisation d’une CNC personnalisable, la modernisation d’une rectifieuse pour essieux d’automotrices devient aisément réalisable

Une nouvelle IHM orientée tâche simplifie le contrôle des opérations de rectification en plongée

Août 11, 2015 — La modernisation de rectifieuses centreless de forte puissance aide un grand fabricant d’essieux d’automotrices à simplifier considérablement les opérations de rectification de précision sur les essieux forgés, ceci grâce à l’expertise de APeC Integration Services Inc, et à la souplesse de la plate-forme Flexium de NUM. En effet, cette dernière permet d’effectuer une forte personnalisation du produit en déployant un effort de développement faible.

L’entreprise APeC, installée à Wattsburg en Pennsylvanie est un intégrateur de systèmes électriques et d’automatismes spécialisé dans la modernisation des machines-outils incluant des systèmes de commande PLC et CNC modernes. Fondée en 1989, cette entreprise s’est forgé la réputation de permettre à ses clients de maximiser la longévité et les performances de leurs investissements dans les machines. Les principaux services de modernisation incluent le remplacement des moteurs (axes et broches) des variateurs et des CNC, leur expertise allant jusqu’à la réécriture des programmes automates.

Les machines-outils concernées par ce projet particulier sont des rectifieuses centreless Landis haute capacité. Elles utilisent une meule dressable et un cycle de rectification en plongée pour créer des profils de précision sur les fusées d’essieux d’automotrices. Pendant la rectification, la pièce de l’essieu et la meule tournent dans le même sens : les deux surfaces se déplacent dans le sens opposé sur le point de contact, ce qui permet un fonctionnement plus souple. Une fois que la machine a atteint sa vitesse, la meule est entrée (ou plongée) dans la pièce et reste en contact continu avec un point unique sur toute sa longueur. L’action de plongée est contrôlée par un axe asservi, offrant une rectification à différentes vitesses, avec des points de transition contrôlés par calibrage pendant la rectification. Un système de dressage automatique intégré à deux axes avec un outil à pointe en diamant permet de dresser la meule lorsque cela s’avère nécessaire.

C’est la deuxième fois qu’APeC améliore les performances de ces rectifieuses avec des systèmes de commande reposant sur des noyaux CNC NUM. Les machines à entraînement hydraulique d’origine étaient équipées de systèmes de dressage de roue de type traceur. Au milieu des 1990, APeC a réalisé une mise à niveau mécanique et électrique complète sur chaque machine, y compris la mise en place d’une CNC moderne ainsi que d’instruments de calibrage pendant le traitement. À cette occasion, l’entreprise a fait reposer les mises à niveau sur la Power 1060 de NUM, considérée à l’époque comme l’un des systèmes CNC les plus souples et conviviaux du marché.

Après 20 nouvelles années de service à plein temps dans un environnement de production intensif, les machines ont bien mérité une nouvelle mise à niveau mécanique et électrique. APeC a assuré l’assistance sur les machines et travaillé en étroite collaboration avec les opérateurs au cours de cette période. Le programme de mise à niveau offrait l’opportunité idéale de mettre beaucoup d’idées recueillies pendant cette période en pratique, et c’est ce qui a été fait. La conséquence facilement mesurable est l’augmentation de la productivité et l'amélioration de la facilité d’utilisation de ces machines.

APeC a géré un programme de développement en trois parties afin de réduire l’impact sur les programmes de production de ses clients. Tous les grands aspects de conception mécanique, hydrauliques, de lubrification et de modification géométrique du projet ont été gérés par EURO Machinery Specialists Inc., une entreprise riche de 45 années d’expérience dans la mise à niveau et la modernisation des machines outils à tailler les métaux de grande valeur. Côté commande, APeC a collaboré avec NUM USA pour développer une interface homme machine (IHM) unique et intuitive. L’objectif étant de permettre aux opérateurs de savoir comment utiliser les machines très facilement et rapidement, même s’ils ne sont pas familiers avec des types de rectifieuses. Les avantages pour les clients incluent une satisfaction accrue des ouvriers, un besoin de formation réduit et une productivité des machines accrue.

Dave DeCoursey d’APeC déclare : « Un objectif important du projet était de simplifier au maximum l’utilisation de la machine. La plate-forme Flexium CNC de NUM offre la souplesse de commande et la simplicité de personnalisation de l’IHM requises pour développer des pages écran orientés tâches. L’interface utilisateur est ainsi devenue beaucoup plus ergonomique. La plupart des opérations, telles que les calculs de décalage, l’étalonnage, le dressage et le lancement automatique des cycles de rectification, sont désormais exécutées à l’aide de simples boutons virtuels, qui n’apparaissent que lorsque l’on en a besoin. »

Chaque modernisation de machine est réalisée en utilisant plusieurs produits NUM tels que le noyau CNC, un pupitre tactile, plusieurs variateurs et moteurs. Le système Flexium CNC utilise le bus de terrain EtherCat pour piloter ses E/S et communiquer avec les périphériques, cette caractéristique a facilité la mise en œuvre d’une architecture système très avancée permettant le contrôle de profondeur de plongée pendant le process. Les instruments de calibrage ont été remplacées par un encodeur linéaire, qui permet un contrôle de profondeur rapide et précis, et qui fournit des données en temps réel à l’opérateur tout au long du cycle de rectification. L’écran de contrôle principal présente deux grands cadrans analogiques secondés par des champs numériques, tous nourris par un flux de données en provenance de multiples sondes de mesure déployées sur toute la longueur de la fusée d’essieu et permettant à l’opérateur de contrôler très facilement la tolérance de conicité.

l’IHM, développée spécifiquement pour ce client et cette application est orientée « tâche opérateur ». Elle utilise des écrans individuels adaptés à l’application, avec des fonctions contextuelles claires contribuant à éviter les erreurs humaines. Avec les fonctions ENA (Extended NCK Access) du contrôleur Flexium CNC, chaque système de visualisation PLC personnalisé permet de surveiller et contrôler directement les fonctions CNC. Cette approche est particulièrement utile pour les fonctions de programmation automatique, telles que le guidage de l’opérateur pendant le démarrage de la machine et la préparation des cycles automatiques.

Par exemple, l’écran de démarrage affiche initialement seulement l’état du système CNC et un seul bouton « Arrêt ». Dès que le système CNC indique qu’il est prêt, l’écran de démarrage affiche deux boutons supplémentaires : « accueil » et « fonctionnement manuel ». Lorsque l’opérateur touche un bouton et provoque une modification à l’écran, le logiciel change automatiquement de mode CNC et sélectionne le programme de pièce correspondant. En limitant les options de l’opérateur aux fonctions appropriées dans le contexte, le logiciel contribue à garantir une utilisation homogène et efficace de la machine.

Un autre grand avantage de ce type de développement d’IHM (rendu possible grâce à la fonction Accès Etendu au NCK) est la possibilité de pouvoir aider l’opérateur à effectuer les décalages outils ainsi que les divers ajustements nécessaires en fonction des programmes pièces utilisés. Lors du remplacement de la meule ou de l’outil de dressage, l’opérateur peut positionner l’outil manuellement sur la surface souhaitée de la roue, accéder à un écran protégé par mot de passe puis appuyer simplement sur un bouton. Les décalages sont calculés et transmis au programme de dressage automatiquement à l’aide des fonctions ENA. Ces mêmes fonctions permettent de modifier les dimensions de dressage et les points de consigne de léchage en augmentant ou réduisant simplement une valeur. Ils sont alors transmis au programme de pièce correspondant.

Steven Schilling, directeur général de NUM Corporation à Naperville dans Illinois, déclare : « L’architecture ouverte et les fonctions avancées des systèmes Flexium CNC permettent aux entreprises du secteur de l’ingénierie d’appliquer des solutions de contrôle de machines innovantes pour des projets de modernisation de machine ou pour le développement de nouvelles machines-outils. Dans le cas présent, APeC et Euro Machinery Specialists, avec l’aide de NUM, ont créé une mise à niveau de CNC qui ajoute beaucoup de valeur aux installations de production existantes du client. »

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