Les modules OptiPath et Force de CGTech offrent une performance synergique

Il y a trois ans, le développeur de logiciels Vericut CGTech a parlé aux programmeurs Don Lahr et Mike Triplett de l'atelier aérospatial et médical Ultra Machining Company (UMC) au sujet de leur utilisation du module d'usinage basé sur les connaissances OptiPath de Vericut. Les hommes avaient récemment installé une mise à jour qui incluait une personnalisation qu'ils avaient demandée à CGTech de faire en leur nom.

La demande d'amélioration — Vericut SCR #16986 — simplifiait les changements de débit d'avance via des variables de macro accessibles par l'opérateur, rationalisait les préparations et éliminait le besoin d'impliquer le bureau de programmation pour un simple ajustement de variable.

Lahr et Triplett sont toujours chez UMC aujourd'hui, tout comme Cory Mahn, un employé de 12 ans qui a rejoint le département de programmation peu après la mise à jour de personnalisation. À ce moment-là, il y avait eu quelques discussions sur le module Force nouvellement publié de CGTech, un outil d'optimisation de parcours d'outil basé sur la physique censé réduire les temps de cycle de 25 % ou plus, mais UMC n'avait pas de plans imminents pour l'implémentation.

UMC, un atelier aérospatial et médical à Monticello, Minnesota, abrite des douzaines de machines-outils CNC modernes. L'entreprise utilise Vericut de CGTech depuis plus de 15 ans.

Ces plans ont changé en février 2020, alors que l'entreprise entreprenait son premier essai Force sur un travail de longue durée. « Nous avons réduit d'environ 10 % le temps de cycle sur ce numéro de pièce, ce qui a fini par économiser près de 13 000 $ à l'entreprise », déclare Lahr. Les résultats étaient assez impressionnants pour que la direction accepte d'investir dans le logiciel. « Ce n'est pas une économie aussi grande que celles que nous avons depuis réalisées avec Force, mais cela a définitivement ouvert les yeux sur la valeur d'aller de l'avant. »

La pièce en question est un composant médical en acier inoxydable 304L mesurant environ 2 × 3 × 0,5 pouce. Le plus grand outil utilisé par UMC est une fraise en carbure à 4 dents de 0,75 pouce, le plus petit seulement 1/32 pouce, prenant des profondeurs de coupe axiales de 0,001 ou 0,002 pouce par passe. Lahr note que Force a fourni le plus de bénéfices pendant les opérations d'ébauche et de semi-finition, mais il ajoute que même avec de très petits outils comme ceux décrits ci-dessus, il a aidé à optimiser les parcours d'outils au point que la casse d'outil est tombée à zéro tandis que le temps de cycle s'améliorait souvent. « Il y a définitivement un avantage pour la durée de vie de l'outil aussi », ajoute-t-il.

Mises à jour du site et poussée vers l'automatisation

Des changements récents chez UMC ont également influencé la décision de l'entreprise de commencer à utiliser Force. L'entreprise est toujours à sa deuxième génération de propriété familiale, mais le nombre d'employés a doublé pour atteindre près de 200 personnes. Le nombre de machines-outils CNC a également augmenté. Il y a maintenant une poignée de centres d'usinage verticaux cinq axes Okuma M460V-5AX, une paire de centres d'usinage verticaux quatre axes Okuma MB-46VAE et trois centres d'usinage cinq axes Matsuura MX-520 — deux avec des pools de palettes à quatre stations.

En raison de la pénurie de main-d'œuvre qualifiée, UMC et d'autres ateliers trouvent que la tendance automatisée des machines devient plus importante chaque année.

Malgré l'effectif plus élevé, l'automatisation de l'atelier est en hausse. « Il est difficile de trouver des travailleurs qualifiés, donc nous avons ajouté des robots à certains de nos tours et fraiseuses », déclare Mahn. « Cela offre une opportunité de faire fonctionner légèrement surveillé ou même sans surveillance dans certains cas, même si nos tailles de lots sont assez petites. Nous avons également amélioré notre serrage de pièce sur certaines machines, et faisons du pré-réglage d'outil hors ligne. »

Comparaison d'OptiPath et Force

À ce jour, l'entreprise a optimisé 20 numéros de pièces différents avec Force. Jusqu'à présent, les améliorations de temps de cycle ont varié de 3 à 28 %, mais Lahr est rapide à souligner que UMC récupérera son investissement trois ou quatre fois au cours de la première année.

Ceux qui connaissent l'optimisation de parcours d'outil pourraient se demander : si UMC utilisait déjà OptiPath, pourquoi investirait-elle dans Force ? Après tout, les deux produits promettent des temps de cycle plus courts et une meilleure durée de vie d'outil, et les deux résolvent les problèmes de déflexion d'outil, de vibrations dans les coins et d'événements d'usinage similaires indésirables. Cela signifie-t-il que l'investissement d'UMC dans OptiPath était un gaspillage d'argent ? Pas du tout, explique Gene Granata, gestionnaire de produit Vericut chez CGTech.

« Force et OptiPath sont des produits différents qui utilisent des approches différentes d'optimisation, mais chacun complète l'autre », dit-il. « OptiPath, par exemple, ne fait aucune mesure des forces de coupe. Au lieu de cela, il utilise soit une méthode d'optimisation volumétrique, soit une qui mesure l'épaisseur de copeau. Force mesure également l'épaisseur de copeau mais a des contrôles et équilibres supplémentaires, y compris la surveillance des forces de coupe ou de la puissance de broche, et prédit la déflexion d'outil. Dans les deux cas, l'enlèvement de matière est maintenu constant en ajustant le débit d'avance et en subdivisant les mouvements de parcours d'outil selon les besoins pour maintenir des conditions d'usinage proches de l'idéal pour chaque outil. »

Différents outils pour différentes situations

Finalement, les deux logiciels ont leurs propres cas d'utilisation optimaux. Granata suggère d'utiliser Force dans les matériaux durs et difficiles à usiner, où de légers pics instantanés de charges d'outil peuvent causer de gros problèmes avec les outils et les broches de machine. D'un autre côté, il recommande OptiPath pour les métaux mous comme l'aluminium, l'acier doux et la fonte grise où l'objectif principal est d'enlever la matière le plus rapidement possible (plutôt que de maintenir une charge de copeau constante), ou pour les situations où les conditions de coupe de l'outil n'approchent jamais des niveaux de force de coupe ou de puissance de broche dangereux.

Selon Granata, de nombreux clients OptiPath continuent d'utiliser leurs stratégies OptiPath éprouvées lorsqu'ils commencent à utiliser l'optimisation Force, surtout avec des matériaux plus durs ou difficiles à usiner, et utilisent OptiPath lors de la coupe avec certains outils qui favorisent cette méthode d'optimisation. Cela dit, il souligne qu'il n'y a pas d'approche unique pour la programmation.

« Cela dépend des stratégies que les utilisateurs préfèrent », dit-il. « Si vous êtes un utilisateur avancé d'OptiPath, vous serez probablement plus enclin à ajouter l'optimisation Force à votre licence OptiPath et à invoquer les deux. Vous êtes alors capable de choisir, outil par outil, lequel utiliser. Les programmeurs peuvent même changer de stratégies pendant un parcours d'outil pour atteindre l'optimisation la plus efficace. Les deux sont complémentaires pour offrir le plus possible de stratégies d'optimisation. »

Les expériences de l'équipe de programmation d'UMC semblent soutenir cette théorie. Mahn note que Force a encore diminué le temps de cycle en moyenne de 5 à 6 % sur les travaux que l'équipe faisait précédemment passer par OptiPath. Comme avantage secondaire, Mahn et Lahr ont également découvert que Force réduit leur temps de programmation global. « Avec Force, nous n'avons pas besoin d'être aussi précis avec la création de parcours d'outil dans notre logiciel FAO », déclare Lahr. « Peut-être que le plus grand ajustement pour moi a été de laisser Force faire son truc. Il suggérera souvent un débit d'avance qui est au moins le double de ce que j'aurais utilisé, mais si vous le laissez faire, Force le fait correctement. »