Maîtriser le mappage de surface : Techniques de palpage pour l'usinage à grande vitesse

Le palpage est l'une des fonctionnalités disponibles sur les fraiseuses à grande vitesse DATRON qui vaut aux ingénieurs allemands les plus grands éloges. Pourtant, de nombreux usineurs issus de formations traditionnelles sur équipements CNC conventionnels ne savent pas comment employer cette fonction dans leurs applications et ignorent les avantages ultimes du mappage de surface et du palpage 3D. Une sonde CNC est un instrument qui mesure la surface d'un matériau par contact. Ces mesures permettent d'assurer une profondeur uniforme de fraisage et de gravure.

Le défi des matériaux imparfaits

Dans un monde idéal, les bruts de matière reçus des fournisseurs seraient parfaitement plans – un point de départ qui garantirait l'uniformité de nos pièces finies. La réalité en est tout autre. Par exemple, deux pièces d'aluminium 6061 de 1/2 pouce provenant d'un même fournisseur peuvent varier en épaisseur réelle. Il peut même y avoir une variation d'épaisseur d'un bout à l'autre du brut, ou de multiples pics et vallées sur toute la surface de la tôle. Pour certaines applications, une variation de millièmes ou de microns n'a pas d'impact pour le fabricant. Mais pour de nombreux fabricants produisant des pièces pour l'aérospatiale, l'électronique et le médical, des tolérances serrées sont requises et la précision est critique pour leur succès.

Le principe du mappage de surface

Le principe du mappage de surface en fraisage CNC est qu'un centre d'usinage avec sonde intégrée peut prendre des mesures à divers intervalles ou emplacements (matrices personnalisées) sur la surface du brut, transmettre ces données au logiciel de commande et ajuster le programme de fraisage en conséquence pour maintenir une profondeur de coupe uniforme malgré les variations inhérentes de la surface du brut. Tout cela se fait dynamiquement, avant même que le fraisage ne commence, ce qui permet de minimiser les rebuts et de maintenir l'uniformité des pièces.

Usinage sur surfaces non planes

Mais toutes les pièces ne sont pas planes et ne commencent donc pas avec un brut plat comme une tôle. Ces pièces peuvent commencer avec des bruts arrondis comme des barres. Dans le cas de la fabrication d'armes à feu, les entreprises doivent souvent usiner sur des pièces arrondies comme des canons en acier, ou des pièces courbes comme des boîtiers d'armes en acier et aluminium.

Un exemple serait la gravure de numéros de série, un processus réglementé par l'ATF (Bureau of Alcohol, Tobacco, Firearms and Explosives) car ils imposent que les numéros de série soient gravés à une profondeur particulière (actuellement 0,003") pour rendre plus difficile leur effacement par rodage pour une utilisation dans des activités criminelles.

Palpage sur surfaces arrondies

Pour le fraisage ou la gravure sur surfaces arrondies, une sonde comme la sonde de correction Z de DATRON est requise et, dans de nombreux cas, un axe rotatif est également nécessaire. Pour usiner des barres ou graver sur des pièces rondes, le 4e axe fournit la flexibilité nécessaire. Le 4e axe s'intègre virtuellement sans heurts à la commande CNC. Il peut remplacer l'axe X ou Y et être commuté dynamiquement sous contrôle programme. Les 4e et 5e axes ensemble offrent la flexibilité nécessaire pour les pièces les plus complexes. Le 5e axe fait pivoter indépendamment le 4e axe, chaque axe étant contrôlé indépendamment et dynamiquement par le programme d'usinage approprié. Ainsi, l'usinage à un angle sur une pièce ronde est facilement accompli.

Autres applications du palpage intégré

Mais il existe encore d'autres excellentes utilisations pour une sonde CNC intégrée. Prenons l'identification de pièce ou la localisation de pièce par exemple. L'identification de pièce consiste pour la sonde à prendre des mesures pour déterminer quel brut a été mis en place afin de lancer automatiquement le programme de fraisage approprié. Cette stratégie est souvent utilisée par les fabricants qui ont une variété de pièces similaires mais différentes à produire. Reprenons l'exemple de la fabrication d'armes : les pistolets 1911 ont souvent des tailles et formes similaires mais existent dans une variété de calibres différents – du 9mm, .45 etc. Si le fabricant utilise une fraiseuse avec palpage intégré pour l'identification de pièce, même si l'opérateur place le mauvais brut dans la machine, celle-ci peut être programmée pour exécuter le programme approprié pour cette pièce particulière. Cela élimine les rebuts, et dans cette industrie fortement réglementée, cela élimine aussi bien des soucis.

En termes de localisation de pièce, une machine comme la DATRON M8Cube avec palpage intégré et l'extension de sonde 3D peut palper des caractéristiques uniques à une pièce particulière pour déterminer la position et le placement exacts de cette pièce sur la table d'usinage. Cela inclut la recherche de centres de trous et de bossages, la recherche de bords et la pré-mesure des bruts avant le début de l'usinage. L'extension de sonde 3D permet à la sonde de correction Z de fonctionner en trois dimensions. Une programmation intuitive permet aux programmes d'usinage de s'ajuster à la pièce particulière sur la table. Les variations de matériau en X, Y et Z peuvent être compensées dynamiquement pour maintenir la qualité et l'uniformité des pièces. Pour un contrôle qualité supplémentaire, les pièces peuvent être vérifiées après usinage presque comme une MMT (Machine à Mesurer Tridimensionnelle) intégrée. Enfin, ne le dites pas à vos concurrents, mais certaines pièces peuvent même être palées dans le but de rétro-ingénierie.