Systèmes d'alimentation en barres : maîtriser des pièces plus longues que votre tour

L'alimentation en barres est généralement considérée comme un dispositif pour usiner de nombreuses pièces à partir d'une longueur de barre. Le tour coupe la barre en pièces (précisément, en pièces brutes) au fur et à mesure que l'alimentation avance le matériau par incréments dans un cycle d'usinage après l'autre.

Mais imaginez l'alimentation en barres comme un dispositif permettant au tour de gérer une seule pièce très longue — une pièce plusieurs fois plus longue que le tour lui-même. L'alimentation fait passer la pièce à travers le tour et par l'autre côté, pour que le tour l'usine au fur et à mesure. Un tel arrangement nécessiterait un déchargeur de barre aussi long que l'alimentation pour recevoir la pièce de l'autre côté.

Système sur mesure J.F. Berns

J.F. Berns, constructeur de machines spéciales et fournisseur d'accessoires d'alimentation en barres à Cincinnati (Ohio), a récemment conçu un tel système. Le système d'alimentation et de déchargement de barres, conçu autour du centre de tournage d'un client, accueille des pièces de 22 à 63,5 mm (7/8 à 2-1/2 pouces) de diamètre et jusqu'à 12,2 m (40 pieds) de long.

Ces longues pièces sont des tubes en acier lourds servant de maillons dans un système acheminant des câbles électroniques au fond de puits de pétrole. Chaque maillon usiné nécessite un travail de tournage aux deux extrémités et des perçages transversaux sur toute la longueur. Grâce au système sur mesure, une pièce de 12,2 m peut être usinée sur un centre de tournage Okuma Macturn 350W dont la distance maximale entre broche principale et contre-broche est de 1,93 m (76 pouces). En d'autres termes, pas plus d'environ 15 % de la pièce n'est dans la machine-outil à un moment donné. Selon Joe Berns, président de J.F. Berns : « Supporter le travail à cette longueur est une chose, mais l'alimenter et le supporter en est une autre. »

Pousser et tirer : alimentation en trois étapes

Le système alimente la pièce longue en trois étapes :

1. Dans l'alimentation, le premier de deux pousseurs servo-commandés avance la pièce à travers la broche principale du tour et dans la zone de travail. Le pousseur s'arrête quand l'extrémité de la pièce traverse la broche principale et entre dans la machine juste assez pour que la contre-broche opposée puisse la saisir.
2. La contre-broche avance vers la broche principale pour serrer l'extrémité de la pièce. Elle recule ensuite pour tirer la pièce plus loin dans la zone de travail, et l'usinage est effectué sur la longueur tirée à l'intérieur. La contre-broche relâche, avance vers la broche principale pour serrer plus loin, et tire la section suivante. La section usinée est poussée dans le déchargeur par le mouvement de la contre-broche. L'usinage continue ainsi — la contre-broche effectuant serrer, tirer, relâcher, serrer, tirer, relâcher — jusqu'à la fin de la pièce.
3. À la fin de la pièce, plus de matière pour la broche principale. La contre-broche ne peut plus tirer le reste seule. Un second pousseur entre en position dans l'alimentation. Ce pousseur a une tige avec une tête dimensionnée au diamètre de la barre, assez longue pour traverser toute la zone de travail et les deux broches, poussant le travail le reste du chemin à travers la contre-broche et entièrement dans le déchargeur.

Pièces courtes aussi

Sans la longueur du second pousseur, un seul suffit, dit Gary Wildt, responsable ingénierie chez J.F. Berns. Le système pourrait fonctionner avec un seul pousseur, mais la tige longue de l'étape 3 augmenterait la longueur (et l'encombrement) global. L'approche à deux pousseurs garde le long pousseur sur le côté et ne l'utilise que quand la majeure partie de la pièce est déjà passée dans le tour. Le pousseur à tige longue permet aussi d'accommoder des pièces courtes — autre exigence : pièces de 0,9 à 12,2 m (3 à 40 pieds).

Contrôle et programmation sur Okuma THINC

Joe Berns a fait le contrôle et la programmation. Il dit que la commande THINC d'Okuma a rendu le système globalement plus polyvalent et à l'épreuve des erreurs. L'alimentation et un système haute pression Chipblaster s'interfaçent avec la commande. Une autre CNC aurait pu offrir des connexions de données plus restrictives, forçant à minimiser l'échange d'informations. Mais l'ouverture du système THINC a permis de capturer de grandes quantités de données, incluant le statut et le retour de position tout au long du cycle. Résultat : systèmes redondants confirmant (par ex.) que l'entrée du déchargeur s'est étendue en sécurité à sa position par rapport à la position actuelle de la contre-broche. La quantité de retour de position permet aussi de reprendre l'usinage à tout point intermédiaire du cycle, gagnant du temps — l'opérateur peut récupérer d'une casse d'outil sans recommencer la pièce depuis le début.