Modernisation des fraiseuses : rétrofit CNC de pointe pour performance optimale

En 1987, Century Tool and Gage Co. (Fenton, Michigan) a acheté sa première fraiseuse verticale Heyligenstaedt équipée du premier système CNC Fidia disponible en Amérique du Nord. Mickey Guckian, responsable de la programmation de fabrication chez Century Tool, y était. « Je me souviens quand nous avons acheté la première commande Fidia. Elle était installée sur une fraiseuse verticale Heyligenstaedt à deux broches. Je faisais tourner cette machine à l'époque », dit-il. « La nouvelle commande avait des lecteurs de disquettes doubles de 8 pouces, ce qui était unique à l'époque, et elle nous a donné la capacité d'améliorer grandement le débit pour les routines de fraisage complexes que nous exécutions pour les grands moules de compression que nous fabriquions. »

Century Tool a été fondée en 1974 et a connu une croissance constante sur la majeure partie de son histoire. Selon le vice-président Kevin Cummings, cela est dû en partie à l'expansion de la fabrication de moules de compression composites pour produire des composants en composé de moulage en feuille (SMC), moulage par injection-réaction (RIM) et pièces en uréthane pour divers secteurs de l'industrie du transport. L'entreprise se spécialise dans les panneaux de renfort et extérieurs de classe A moulés par compression pour applications camions et finitions. Elle fabrique aussi 75 pour cent des moules de panneaux de carrosserie extérieurs. « Nous sommes devenus un constructeur majeur de moules et d'outillages secondaires pour les industries automobile, poids lourds, aérospatiale et motomarines », dit M. Cummings. Avec cette croissance est venu le déménagement de l'entreprise vers une nouvelle installation de 125 000 pieds carrés capable de gérer des tailles de blocs machines de 60 tonnes aussi larges que 100 pouces et aussi longs que 300 pouces. L'usine est équipée de quatre centres d'usinage CNC cinq axes ; sept machines verticales et horizontales lourdes ; trois foreuses à colonnes mobiles multi-broches ; 29 stations de travail CAO/FAO ; et une installation de presse d'essai avec capacités de 500, 600, 1 500 et 3 000 tonnes.

« Avant que Fidia ne commence à développer une gamme complète de machines de fraisage cinq axes, elle construisait des commandes CNC », dit M. Guckian. « Le Dr Giuseppe Morfino, PDG de Fidia, était le jeune ingénieur commandes qui a tout commencé, et il a été l'influence directrice dans la conception de commande de machine CNC qui a joué un rôle significatif dans le succès de fabrication et production de Century Tool and Gage. Toutes nos fraiseuses sont programmables CNC et utilisent des commandes Fidia pour une précision, fiabilité et productivité de haut niveau. »

Mais cela fait longtemps depuis 1987, et les lecteurs de disquettes ne suffisent plus pour les besoins de Century Tool trois décennies plus tard. C'est là qu'intervient le rétrofit régulier des commandes Fidia.

Rétrofité pour la productivité

Jorge Correa, vice-président des ventes de Fidia en Amérique du Nord, dit : « Century Tool est un excellent exemple de ce qui peut être fait avec des rétrofits de commande pour amener les machines-outils CNC existantes à des niveaux de pointe. » Depuis 1987, Century Tool a utilisé les CK10, CK20, Compac, C2, C20, quelques systèmes de traçage de Fidia, et plus récemment, les commandes C40 de Fidia. Aujourd'hui, l'entreprise a 25 CNC Fidia, mais avec les mises à niveau de commande en cours et l'ajout de nouvelles machines-outils CNC, M. Correa dit que le nombre réel est bien au-dessus de 30 commandes.

En concert avec les commandes Fidia, Century Tool utilise le logiciel Tebis V4.OR2 pour l'usinage cinq axes. Le logiciel Tebis V4 peut traduire des formats logiciels tels que Catia, Iges, Parasolid, STEP et NX pour créer les meilleurs chemins d'outil. Il est dit être le seul logiciel qui peut générer le chemin d'outil directement à partir de la surface. « Il crée une plus grande quantité de points de contact, produisant une pièce plus précise », dit M. Guckian.

Sur chacun des centres d'usinage CNC de Century Tool, la commande Fidia fournit des fonctionnalités d'échelle automatique pour chaque axe pour traduire les paramètres de programme CNC pour s'adapter à la taille de la pièce. La commande est connectée via Ethernet aux ordinateurs de programmation de l'entreprise pour le transfert continu de données CAO. « Cela permet à Century Tool d'avoir la flexibilité d'étendre les idées de conception du client, mais aussi la capacité de communiquer en formats de langage direct », dit M. Guckian.

Rétrofité pour la tranquillité d'esprit

Century Tool a découvert pour la première fois la commande Fidia C40 Vision Control, avec son logiciel anti-collision ViMill, au Salon International de la Technologie de Fabrication (IMTS) en 2014. L'entreprise a acheté les composants matériels et logiciels sur une nouvelle fraiseuse cinq axes Fidia GTFM.V3 juste après le salon. « Ce qui nous a immédiatement impressionnés avec la commande C40, c'est qu'elle peut gérer des programmes de données très grands de 50 mégaoctets ou plus. Certaines surfaces de moules sont très complexes et riches en détails. Les commandes Fidia peuvent gérer les tailles de fichiers de données et fournir encore des finitions lisses et précises », dit M. Guckian. « Chez Century Tool, nous travaillons aussi sur d'anciens moules de compression qui doivent être retravaillés avec de nouveaux changements d'ingénierie, ce qui implique généralement plus de mélange de coupes de surface. Une finition excellente est un must pour ces types de projets. Les commandes Fidia ont grandement amélioré cette capacité en augmentant leur anticipation de 300 à 1 000 lignes de données de points, ce qui donne à la machine la capacité de se préparer mieux pour les formes à venir qu'elle est sur le point de créer. »

Par exemple, la vitesse d'usinage élevée et l'excellente finition de surface sont le désir de tout atelier de moules utilisant des fraiseuses cinq axes, et M. Guckian dit que Century Tool atteint une excellente finition de surface grâce à sa capacité à contrôler précisément l'accélération et la décélération. Selon M. Correa, l'architecture multi-processeur de la commande C40 Vision Control gère l'interface utilisateur, le contrôle d'axe et de trajectoire d'outil, ainsi que le logiciel anti-collision en temps réel ViMill, qui travaillent ensemble pour produire les vitesses d'usinage rapides et les finitions de surface de haute qualité. « C'est une chose d'avoir des processeurs rapides, mais vous avez besoin de très bons paramètres logiciels de communication pour permettre aux entraînements et moteurs de communiquer à ces avances rapides », dit-il. « La commande Fidia permet à la machine d'être affinée pour diverses dynamiques, comme le poids de la pièce, la longueur et la largeur, les vitesses de broche, la rigidité — essentiellement tout ce qu'il faut pour atteindre une finition très précise en moins de temps. »

Selon M. Guckian, le logiciel ViMill de Fidia dans la commande C40 Vision Control est convivial et facile à former les opérateurs à utiliser. Sa fonction anti-collision fournit des conditions de fraisage sûres pour l'usinage de moules très complexes en projetant 1 000 lignes de code. Cette projection empêche toute collision entre l'outil, la machine et la pièce en temps réel pendant les opérations de fraisage et en modes d'exécution jog et programme de pièce. « L'opérateur a la capacité d'utiliser le volant à la volée pour les axes X, Y, Z, A et C et les angles composés normale-au-vecteur. Nous ne connaissons aucune autre commande qui a cette fonctionnalité », dit M. Guckian.

Rétrofité pour la précision

Typiquement, les fraiseuses cinq axes Fidia GTFM sont équipées du Système de Mesure de Tête (HMS), qui a grandement réduit le temps qu'il faut aux machinistes de Century Tool pour vérifier la précision des têtes et tables rotatives basculantes. Le HMS a réduit ce temps d'une journée à moins d'une heure. « Le HMS est une alternative de haute précision aux comparateurs traditionnels et est un aspect très important de la technologie de coupe cinq axes. Le HMS maintient la tête cinq axes aussi précise que possible, généralement dans les 10 microns. C'est vitale important quand le moule est usiné sans surveillance, ce qui est généralement la nuit », explique M. Correa. Il ajoute : « Le logiciel de mesure Fidia dans la commande gère la coupe du moule. Le logiciel est équipé de trois dispositifs de mesure de déplacement de haute précision et est alloué à la mesure des erreurs volumétriques 3D. En traitant les données entrantes en temps réel, le logiciel peut vérifier et compenser les erreurs géométriques limitées, évitant des interventions mécaniques correctives coûteuses. » Les utilisateurs peuvent sauvegarder les réglages souhaités et leur faire confiance pour être maintenus dans les 5 microns. En résultat, « la machine a tourné pendant huit mois sans avoir à changer les paramètres d'étalonnage sur la tête », rapporte M. Guckian.

Un laser alimente la fonction Point de Centre de Rotation d'Outil (RTCP), qui est une autre fonctionnalité gérée par le logiciel de commande Fidia. Le laser mesure avec précision la longueur et le diamètre de l'outil à chaque changement d'outil, ce qui fournit un réglage de hauteur en continu précis sur le moule d'outil en outil.

L'architecture multi-processeur dans la commande permet les mises à jour et renforce le système par le remplacement partiel ou total du PC (mémoire, disques durs, adaptateurs, etc.) sans modifier les autres composants informatiques. La machine GTFM a trois unités de traitement central. En résultat, il est possible de maintenir le CNC constamment à jour avec les développements matériels et logiciels les plus récents.

Une telle mise à jour, la technologie de contrôle de trajectoire multi-axes Velocity Five de Fidia, fournit un ensemble dynamique-sélectionnable de paramètres de dégrossissage et de finition. Ces paramètres sont dits permettre à l'utilisateur d'exécuter un fraisage rapide et hautement précis en améliorant les techniques de contrôle d'accélération. Au moment de la rédaction, Century Tool estime que la mise à niveau Velocity Five peut réduire le temps de fraisage de finition sur profils 3D entre 15 et 20 pour cent et le dégrossissage entre 30 et 40 pour cent. La qualité de surface usinée montre une amélioration significative et une exécution plus rapide de l'usinage pour les zones à petits rayons.

Avec des plans pour ajouter cette mise à jour à une autre machine de fraisage de finition et pour installer trois autres CNC C40 Vision sur d'autres machines, la stratégie d'amélioration continue de Century Tool tire le meilleur parti des rétrofits et mises à niveau.

 

À propos de l'éditeur

Cynthia Kustush

Cynthia Kustush, rédactrice senior au magazine MoldMaking Technology, a édité cet article pour l'impression. Il est apparu pour la première fois sur moldmakingtechnology.com.