Machine de rectification révolutionnaire améliore l'efficacité avec une cinématique innovante

La fabrication concerne l'amélioration continue. Tout comme les ateliers d'usinage travaillent dur pour améliorer la vitesse à laquelle ils sortent les pièces sans perdre en qualité, les OEM ont des milliers de personnes dédiées à l'amélioration de l'équipement de fabrication pour faciliter le travail de leurs clients. Dans cette effervescence d'innovation, l'approche la plus courante est d'améliorer les solutions existantes aux problèmes : augmenter la rigidité d'une table cinq axes, obtenir plus de durée de vie d'une fraise en bout ou améliorer autrement la technologie actuellement en usage.

Mais parfois, il y a aussi des tentatives de solutions entièrement nouvelles.

Un exemple de ce dernier est le Système de Positionnement Excentrique (EPS) de Coventry Associates, une machine de rectification entièrement nouvelle qui utilise trois tables rotatives circulaires les unes sur les autres plutôt que des systèmes de glissement linéaires. Ces tables rotatives ont des centres décalés les unes par rapport aux autres, ce qui leur permet ensemble de guider précisément à la fois la position linéaire et angulaire de la meule pour les applications de rectification intérieure, comme le montre la vidéo. Cette conception est entièrement électrique, éliminant le besoin d'hydraulique et les coûts de maintenance qui y sont associés.

Utiliser une logique circulaire

En plaçant la meule sur les tables rotatives, Coventry permet à l'utilisateur de contrôler sa position dans les axes X et Z, ainsi que dans un axe de rotation. Ce haut degré de contrôle permet des passes précises et complexes, et l'absence de systèmes hydrauliques a permis à l'entreprise de créer ce contrôle de mouvement avec une empreinte de 57×67 pouces. « Nous avons en fait repris d'anciennes bases de machines de rectification Heald taille-1 et construit l'EPS dans celles-ci », déclare le président de Coventry Associates, Craig Gardner. « Cette base a en fait plus d'espace que nous n'en avons besoin, donc nous pouvons facilement réduire l'empreinte de 40 % pour répondre aux besoins des clients. » De plus, Gardner dit qu'il est évolutif vers des tailles plus grandes.

« Avec une enveloppe de travail qui est approximativement le double de celle d'une machine Heald 2CF, cette machine a été conçue pour rectifier des roulements jusqu'à 24 pouces de diamètre », déclare Gardner. L'EPS positionne dans un cercle de 8,5 pouces de diamètre, permettant au mouvement de la machine d'inscrire un rectangle avec 3 pouces de course en X et 8 pouces de course en Z. La zone de positionnement restante peut être utilisée pour former des formes complexes dans les meules avec le dressoir diamanté. Cependant, Gardner anticipe que l'entreprise sera en mesure de fournir plus de solutions avec la conception EPS à l'avenir.

Malgré sa petite taille, la machine est comparativement rigide, selon l'entreprise. « La taille compacte de l'EPS signifie que nous avons un chemin de charge très serré », dit Gardner. « Le chemin de charge serré nous donne un système avec une rigidité très élevée. »

Une caractéristique unique de l'EPS est sa capacité à former la meule sans outillage spécial ni rouleaux diamantés formés. Parce que la machine maintient un tel degré de contrôle élevé sur la position X, Z et angulaire de la meule, elle peut former la meule avec un dressoir à disque diamanté rotatif ou à pointe unique standard, en déplaçant la meule le long du dressoir pour lui donner la forme désirée. En éliminant le besoin de dressage par rouleaux formés, le système non seulement élimine un coût associé à la rectification, mais rend l'atelier qui l'utilise plus adaptable, car il n'y a pas besoin d'attendre que les rouleaux diamantés formés soient faits avant de commencer sur la pièce d'un client.

De plus, l'EPS n'a pas nécessairement besoin d'attacher la meule aux tables rotatives. Coventry a également développé une version MultiTool qui place la pièce sur les tables rotatives et a trois ou plusieurs broches de rectification stationnaires autour d'elle. Le système EPS alimente la pièce dans les broches de rectification stationnaires. « Cette approche permet à l'utilisateur d'effectuer plusieurs opérations avec une seule préparation », déclare Gardner. « Vous pouvez, par exemple, rectifier l'alésage, la piste et la côte d'un cône de roulement à rouleaux coniques en une seule préparation. » Cette approche libère les opérateurs de machine avec comparativement peu d'automatisation auxiliaire.

Gardner recommande l'EPS SingleTool avec une seule meule pour la production de haute volume, faible mélange, tandis qu'il préfère la configuration MultiTool pour le travail de haut mélange, faible volume.

Commandes adaptables pour la rectification de précision

Le CNC Sinumerik 840D de Siemens fournit le contrôle de mouvement. Gardner dit que l'adaptabilité a joué un rôle dans ce choix. « Pour un système aussi novateur que celui-ci, nous avions besoin d'une commande qui offre un grand degré de personnalisation », dit-il. « Le 840D nous a fourni les outils dont nous avions besoin pour développer un logiciel pour notre cinématique unique. »

Le logiciel que l'entreprise a développé était le Maximizer Grinding Process, qui inclut des fonctionnalités comme le Contrôle de Force Adaptatif (AFC), qui maintient une force normale constante pendant la rectification. Selon l'entreprise, la rectification à force normale constante augmente le taux d'enlèvement de matière et réduit le temps de cycle de rectification jusqu'à 30 %. « Des études ont montré que le taux d'enlèvement de matière est directement proportionnel à la force de rectification normale », dit Gardner. « Vous voulez rectifier à la force de rectification normale la plus élevée que la puissance de la broche permet, à condition de ne pas brûler la pièce. »

Une autre caractéristique majeure du logiciel Maximizer de Coventry est sa Compensation de Déflexion en Temps Réel. Cette fonctionnalité compense les déflexions de la broche et de la machine qui résultent en conicité et variation de taille pièce à pièce. « Notre compensation de déflexion en temps réel permet à notre système de maintenir les tolérances de jauge en cours de processus sans jauge en cours de processus. » dit Gardner.

Une partie de l'excitation que beaucoup chez Coventry ressentent est qu'ils ne font qu'effleurer la gamme de possibilités rendues disponibles par l'EPS. « Ce que nous avons ici est une solution entièrement nouvelle à quelque chose d'aussi basique que la façon dont vous positionnez l'outil (dans le cas du SingleTool) ou la pièce (pour le MultiTool) », dit Gardner. « C'est un changement fondamental, ce qui signifie que nous ne faisons qu'effleurer le tableau des solutions que ce changement d'approche apportera. »