Le module d'optimisation s'attaque aux matériaux résistants

La plupart des personnes qui ont travaillé dans un atelier d'usinage pendant un certain temps ont à un moment donné assisté à une foire commerciale ou à une journée portes ouvertes d'un distributeur de machines-outils. Là, ils voient des démonstrations en conserve de machines CNC qui découpent activement des morceaux de laiton, d'acier doux ou d'aluminium dans des porte-cartes de visite et des jeux de tic-tac-toe. Bien que ces cadeaux soient amusants, ne serait-il pas rafraîchissant de voir de vraies pièces en cours d'usinage, de préférence à partir d'un matériau difficile à usiner ?

C'est ce qui s'est passé à l'Okuma Winter Showcase, un événement annuel que le constructeur de machines organise pour plus de 600 participants. Lors de l'événement, les participants ont eu droit à plus de deux douzaines de machines-outils CNC sous tension, la plupart fabriquant des puces. Ceux-ci comprenaient un super multitâche MU-8000V LASER EX avec dépôt de métal au laser et le GENOS M460V-5AX, un centre d'usinage vertical à tourillon à cinq axes offrant une productivité élevée, un faible encombrement et un prix étonnamment bas.

Il y avait aussi un tour LB3000 EX-II avec détection de vibration d'alimentation de barre, un centre de tournage-fraisage MULTUS B300II avec manipulation de pièces robotisée collaborative, des centres d'usinage MA-500HII horizontaux et MCR-A5CII à double colonne et une machine multitâche MULTUS U3000.

Une programmation impressionnante, bien sûr, mais il y avait une démo qui a fait parler un grand nombre de participants à l'émission, même ceux responsables de sa mise en place. "C'était plutôt cool à voir, surtout si l'on considère que nous découpions du titane, un matériau très dur et difficile à usiner", a déclaré Lee Johnston, ingénieur d'applications d'Okuma.

Il parle de la démonstration impliquant Force de CGTech, un module d'optimisation de programme NC basé sur la physique qui fonctionne dans le logiciel phare de simulation de trajectoire d'outil VERICUT de la société. En collaboration avec des représentants de CGTech et Sandvik Coromant, Johnston a programmé un support en titane Ti-6Al-4V fabriqué pour un client de l'aérospatiale, puis a optimisé ses parcours d'outils avec VERICUT Force.

"Nous avons eu la même démo sur deux étaux et les avons exécutés côte à côte, l'un avec le programme standard et l'autre optimisé", a déclaré Johnston. "Nous avons réduit le temps de cycle d'une heure à un peu moins de 40 minutes, et vous pouviez également entendre et voir la différence dans la façon dont les outils coupaient et dire que le programme optimisé était plus facile sur la machine. C'est probablement la meilleure chose qui soit arrivée à la programmation depuis les parcours trochoïdaux.”

Pete Haas, spécialiste des produits VERICUT, a expliqué que Force fonctionne en analysant le parcours d'outil CN, en évaluant les conditions de coupe changeantes et en augmentant ou en diminuant la vitesse d'avance pour obtenir l'épaisseur de copeau idéale pour un matériau donné. Par rapport aux systèmes de FAO et aux calculateurs d'usinage en ligne, qui tentent de déterminer l'épaisseur moyenne des copeaux et de baser la vitesse d'avance sur celle-ci, Force calcule la vitesse d'avance optimale pour chaque ligne de code d'usinage.

"Par exemple, pensez à vous rendre au travail en voiture chaque matin", a déclaré Haas. « Vous rencontrez des sections droites, des courbes et des virages serrés, et vous devez ralentir ou accélérer en fonction des conditions de la route. L'usinage implique également des conditions en constante évolution, mais certains systèmes de FAO n'en tiennent pas compte. Ils génèrent une vitesse d'alimentation unique qui peut être trop agressive dans les virages serrés et trop lente dans les lignes droites. Force, d'autre part, utilise la physique pour calculer coupe par coupe tout au long des conditions changeantes et déterminer les vitesses d'alimentation optimales. »

Le résultat, selon Haas, est un temps de cycle considérablement réduit, une durée de vie de l'outil améliorée, une meilleure qualité des pièces et moins d'usure sur les machines-outils à commande numérique. Il fonctionne sur n'importe quel matériel et n'importe quelle machine, et peut même être utilisé sur des programmes hérités.

Johnston n'était pas le seul surpris par les capacités de Force. Même l'ingénieur de support technique de CGTech, Chris Davala, qui a 20 ans d'expérience en tant que machiniste et programmeur et qui travaille maintenant avec des clients VERICUT à travers le pays, a déclaré que la démonstration était une révélation. "Pour être honnête, j'étais un peu sceptique", a-t-il déclaré. "C'était ma première expérience pratique avec le produit, et ce n'est pas que je n'avais pas confiance dans les personnes qui l'ont développé, mais il y avait des affirmations audacieuses sur les gains potentiels. Je peux vraiment dire qu'après avoir vu Force en action, j'ai été convaincue."

C'est une chose facile à dire pour quelqu'un employé par le développeur du produit. Mais le spécialiste MTS de Sandvik Coromant, Richard Howard, qui a travaillé aux côtés de Davala et Johnston pour mettre en place la démo, le confirme. Il a fourni les outils de coupe et les porte-outils utilisés pour la démonstration et a précisé les paramètres d'usinage initiaux.

"En tant que spécialiste de l'outillage, je suis extrêmement impressionné par la précision du logiciel Force", a-t-il déclaré. « CGTech a fait un travail incroyable d'optimisation des programmes tout en tenant compte des géométries d'outillage et des charges qui en résultent. Toute personne intéressée par une efficacité accrue et une durée de vie prolongée de l'outil devrait s'y intéresser. »

Toute personne familière avec la technologie des machines Okuma pourrait considérer que Force n'est pas nécessaire. En effet, la commande OSP offre des fonctionnalités avancées telles que Machining Navi, SERVONAVI, Super-NURBS et la technologie d'usinage adaptatif. Comment un progiciel tiers peut-il rendre une machine-outil de premier ordre encore plus performante ? Il y a plusieurs réponses :

• Force a la capacité de décomposer le code CN en plus petits morceaux, en ajustant les vitesses d'alimentation pour maximiser l'épaisseur des copeaux et la maintenir constante.
• Ses capacités d'optimisation sont proactives et non réactives, afin que chacun sache à quoi s'attendre avant d'appuyer sur le bouton de démarrage du cycle.
• Les problèmes de performances sont clairement identifiés dès le départ et le programmeur peut examiner les tableaux de force qui illustrent les forces de coupe projetées, l'épaisseur des copeaux, les vitesses d'avance, la déviation de l'outil et plus encore.

Pour les nouveaux matériaux, les nouvelles machines-outils et fraises, ou même les nouveaux programmeurs, Force élimine les conjectures qui se produiraient autrement.

Le résultat est un programme CN à la fois plus sûr et plus prévisible, avec un faible risque de bris d'outil ou de pièces mises au rebut. Les opérateurs ont plus confiance. L'usinage à la lumière éteinte est effectué en toute confiance. Les marges bénéficiaires sont améliorées. Et les trajectoires d'outil optimisées pour la force « permettent de gagner beaucoup de temps lors de l'ébauche », a déclaré Howard de Sandvik Coromant. Les pièces sont usinées plus rapidement et les outils de coupe durent plus longtemps.

Haas l'a résumé ainsi :« Les diagrammes de force fournissent aux programmeurs CN des informations utiles qu'ils n'avaient jamais eues auparavant. Ils peuvent rapidement et facilement visualiser ce qui se passe coupe par coupe lorsque l'outil se déplace dans le matériau et il est désormais possible de visualiser les forces excessives, les paramètres de coupe inefficaces, le taux d'enlèvement de copeaux, la consommation d'énergie, le couple et la déviation de l'outil. Les tableaux de force exposent également les opportunités d'amélioration des conditions de coupe. En un clic sur le graphique Force, l'utilisateur est dirigé vers l'emplacement exact dans le programme et vers la fenêtre de révision graphique pour une analyse plus approfondie. Le résultat final est l'utilisation complète de l'outil de coupe et de la machine-outil. »

Lee Johnston d'Okuma a accepté. "Lors de l'événement, nous avons coupé du titane et avons constaté une amélioration significative, mais je pense que Force est tout aussi approprié pour l'usinage de matériaux plus simples comme l'aluminium, et pour d'autres travaux à usage général. J'ai hâte de l'utiliser sur de futurs projets."