Prévenir et gérer les collisions sur les machines-outils CNC 5 axes

Une collision sur une machine-outil CNC telle qu'un centre d'usinage 5 axes n'est peut-être pas aussi spectaculaire qu'un accident de la route, mais elle peut être désastreuse pour votre productivité manufacturière et très coûteuse à réparer.

Que faire lorsqu'un tel incident survient sur votre centre d'usinage 5 axes ? Quelles mesures prendre pour minimiser les collisions et remettre rapidement la machine en état de fonctionnement ? Dans cet article, vous découvrirez :

• Les causes des collisions sur machines-outils CNC
• L'impact des collisions sur les centres d'usinage verticaux 3 axes
• L'impact des collisions sur les machines-outils CNC 5 axes
• Le recalibrage des machines-outils 5 axes
• La réparation des machines-outils CNC 5 axes
• L'utilisation de systèmes de calibration pour réduire les collisions

Causes des collisions sur machines-outils CNC 5 axes

Disponibles dans de nombreuses variantes et configurations, les centres d'usinage 5 axes possèdent de nombreuses pièces mobiles. Pourtant, l'origine de ces collisions est souvent due à des erreurs humaines plutôt qu'à des défaillances machines.

Voici les causes les plus fréquentes :

• Mauvais outil placé dans le godet du changeur d'outils automatique (ATC)
• Saisie incorrecte de la longueur d'outil lors d'un échange ou d'une nouvelle configuration
• Réglage d'une vitesse d'avance inadaptée (généralement trop élevée pour l'opération)
• Choix d'un outil inadapté à l'opération
• Mauvaise mise en place de la pièce
• Point de référence mal défini
• Erreurs de programmation CNC
• Maintenance insuffisante de la machine CNC

Pour minimiser ces problèmes courants, il est essentiel que vos opérateurs et programmeurs soient correctement formés. Cela permet aussi d'éviter tout risque de blessure pour les opérateurs.

Vos opérateurs et programmeurs doivent également rester vigilants et expérimentés dans le dépannage des collisions. Un test rigoureux avant le démarrage de la production est fortement recommandé.

Comparaison : collisions sur machines 3 axes verticales vs 5 axes

Avant d'aborder les collisions sur centres d'usinage 5 axes, il faut comprendre qu'il existe une différence majeure entre une collision sur une machine verticale 3 axes et sur une version 5 axes.

Pourquoi une telle différence ?

Sur un centre d'usinage vertical 3 axes, une collision survient généralement sur l'axe vertical (axe Z). L'impact se produit verticalement vers le bas et affecte principalement la broche – plus particulièrement le premier rang de roulements de broche qui absorbe la force principale de l'impact.

Si la broche n'est pas endommagée (vous avez de la chance !), il faut vérifier l'alignement de l'axe Z et le jeu de broche, surtout si un bruit anormal se fait entendre à haut régime. Un réalignement de la tête de broche ou du bâti peut être nécessaire si les deux réglages sortent de leurs tolérances d'origine.

Quelle que soit la source de l'impact – vertical ou latéral – un réalignement de la tête de broche s'impose. En cas d'impact vertical, les axes X et Y ne sont généralement pas affectés. Si la collision est sévère, ces axes peuvent toutefois sortir de leurs tolérances d'origine.

Les complications d'une collision sur machine-outil CNC 5 axes

Si le même scénario d'impact se produit sur un centre d'usinage configuré 5 axes, la probabilité que plus d'un axe nécessite un réglage par le service technique est élevée.

Sur une machine équipée d'une table rotative à deux axes intégrée, un impact vertical sur l'axe Z n'affectera pas seulement l'axe Z d'origine, mais aussi les deux axes rotatifs C et B. C'est particulièrement vrai si l'axe rotatif, au moment de l'impact, est positionné sous un certain angle.

Si l'impact est plus sévère, les axes Y et X peuvent également être touchés, nécessitant une rectification bien plus importante.

Recalibrage de la machine après collision sur centre d'usinage 5 axes

Un recalibrage est souvent la mesure minimale pour garantir que les 5 axes sont parfaitement alignés entre eux après l'incident. Cela réduit aussi le risque de désalignements, notamment aux tolérances élevées, lors de l'usinage en production.

Cependant, un simple calibrage ne suffit souvent pas après une collision. Il est préférable que l'opérateur vérifie d'abord toutes les dimensions géométriques avant de calibrer la machine.

Réparation d'une machine-outil CNC 5 axes après collision

Les réparations des centres d'usinage 5 axes prennent plus de temps et coûtent plus cher, en raison de la nécessité de réaligner soigneusement chaque axe et de les régler correctement. Ce travail requiert des ingénieurs qualifiés utilisant des outils de haute précision.

Il est donc fortement conseillé de confier ces travaux à un ingénieur de service usine bien formé, connaissant les subtilités de la machine et sachant la régler correctement.

D'expérience, nous avons vu des clients tenter de réduire les coûts en engageant des ingénieurs inexpérimentés. Le résultat est souvent une réparation bâclée qui engendre davantage de problèmes. Au final, ils paient plus cher sur le long terme en essayant de faire des économies.

Gestion des collisions sur centre d'usinage 5 axes par la calibration

Pour minimiser les collisions sur centres d'usinage 5 axes, Hwacheon recommande d'inclure le système HRCC II sur chaque centre d'usinage 5 axes nouvellement acquis. HRCC II signifie : Hwacheon Rotation Centre Calibration System, qui calibre non seulement l'axe rotatif, mais aussi le parallélisme de la table par rapport à l'axe et les angles droits linéaires.

Le système comprend une palpeuse de mesure sans fil de haute précision (Blum ou Renishaw), une bille de référence en acier ou céramique avec support de fixation, ainsi qu'un logiciel spécialement développé pour le piloter et le contrôler.

Son utilisation est simple – il suffit de 45 à 60 secondes pour exécuter le cycle complet.

Note :
Nous recommandons d'exécuter le cycle de calibration une fois par mois, ou avant chaque production de pièces de haute précision. Cela minimise les variations dues à la température et garantit que la précision de votre machine reste optimale.

Gestion des équipements de mesure sur machine 5 axes

Sur les machines équipées d'un système AWC (Automatic Workpiece Changer), l'équipement de calibration peut être monté sur une seule palette ou un support de fixation de pièce. Ils peuvent être réutilisés autant de fois que nécessaire.

La palpeuse sans fil est stockée dans le magasin ATC (Automatic Tool Changer) de la machine jusqu'à son appel. Entre-temps, la palpeuse peut être déployée pour le référencement pièce ou la mesure de zones spécifiques de la pièce.

Conclusion

Quelle que soit la gravité ou la direction de la collision de votre machine-outil (verticale ou latérale), nous vous recommandons vivement de contacter votre bureau local ou la hotline service de votre constructeur.

Les utilisateurs de centres d'usinage CNC 5 axes n'ont pas à craindre les collisions, pourvu qu'ils portent une attention particulière à leur maintenance. Bien gérés, ces centres ouvrent des possibilités de fabrication bien plus vastes et renforcent l'efficacité manufacturière et la rentabilité de votre entreprise.