Amener les multis CNC à un nouveau niveau

Une visite à EMO devrait figurer en tête de liste pour découvrir les dernières technologies d'usinage. Il s'agit d'un immense salon de la fabrication, qui s'est tenu pour la dernière fois en septembre 2017 à Hanovre, en Allemagne. Pour les machines de production multibroches, le Hall 17, dédié aux machines-outils multibroches, était un rendez-vous incontournable pour tous les passionnés de techniques d'usinage de production, y compris les journalistes du monde entier.

J'ai pris suffisamment de temps pour explorer cet immense hall et je me suis arrêté au stand Schütte, où des pièces rotatives tournées complexes étaient produites par découpe à sec sur le dernier ajout de l'entreprise à son portefeuille de machines, l'AC10-36 multi. La nouvelle machine propose huit broches pour plus de productivité pour des pièces allant jusqu'à 40 mm de diamètre. Il a attiré mon attention, non pas à cause de sa grande complexité, mais à cause de la rapidité avec laquelle il produisait des pièces. En trois secondes, la pièce complète, y compris les opérations d'usinage avant et arrière, est sortie de la machine, terminée et prête à être expédiée au client.

Huit broches le permettent. L'AC10-36 de Schütte propose huit broches et jusqu'à deux contre-broches pour le contre-usinage. « Pour l'usinage arrière, qui peut être un goulot d'étranglement en production si plusieurs opérations sont nécessaires pour finir la pièce avec la contre-broche, l'AC10-36 propose deux contre-broches qui peuvent travailler simultanément sur deux pièces, explique Wilfried Rupp, responsable marketing de Schütte. . « Si la décision est d'effectuer un double backworking, nous avons la solution. Il y a huit positions de glissières croisées disponibles, chacune avec la possibilité d'avoir plusieurs outils. Deux des huit chariots croisés peuvent être usinés pour travailler sur les positions de la broche principale ou sur les contre-broches pour donner un contre-usinage simultané. Lorsque les opérations de travail frontal sont terminées, les deux contre-broches saisissent une pièce chacune des positions sept et huit et deux pièces sont terminées simultanément.

Et c'est le secret derrière le temps de cycle de 3 secondes pour la pièce en démonstration sur le stand de l'entreprise. Après plusieurs opérations d'usinage sur les broches principales dont le tournage des diamètres intérieurs et extérieurs, le tournage de profil, le rainurage et le perçage, la pièce est transférée sur les contre-broches pour les opérations d'usinage arrière.

La haute technologie rencontre le design traditionnel

Alors que la technologie à huit broches n'est pas nouvelle, Schütte propose depuis de nombreuses années huit broches sur ses machines multibroches des séries G et PC. La machine ACX, qui est désormais disponible dans le monde entier, est le résultat des développements continus des tours automatiques multibroches à six broches CNC de génération SCX de la société, introduits en 2006. Pour en savoir plus, j'ai visité le siège social de Schütte à Cologne, en Allemagne, pour faites l'expérience directe de la machine en production.

Fondée en 1880, l'entreprise familiale produit des tours automatiques multibroches depuis 1937. En 1940, la première machine automatique multibroche à coulisse longitudinale à commande indépendante, principe qui sera plus tard connu sous le nom de "Schütte Design", est construite. Le Schütte Design comprend une disposition divisée des unités d'usinage pour l'usinage longitudinal et transversal sur deux supports de machine, explique notre hôte, M. Rupp. La broche et la tête d'entraînement sont montées sur une base de machine en fonte minérale résistante à la torsion et aux vibrations et reliées par une poutre de support longitudinale robuste. Cela crée un cadre en boucle fermée qui garantit une répartition optimale des forces et un haut degré de rigidité. Cette conception confère à la machine un haut niveau de stabilité, qui se traduit notamment par une grande capacité d'enlèvement de matière.

Une autre caractéristique des automatismes multibroches de Schütte est le "Schütte-Block". "Cela confère à nos chariots longitudinaux un degré élevé de précision et de longévité et permet des opérations de perçage sophistiquées". Souvent, les clients qui ne connaissent pas trop nos machines, par exemple ceux en Chine, demandent pourquoi l'entreprise a choisi cette conception particulière. La réponse est qu'il s'agit d'une conception traditionnelle et éprouvée qui donne aux machines Schütte une précision inégalée et qui est très appréciée des clients, déclare M. Rupp.

Au fil du temps, la production industrielle a reflété le besoin de pièces plus complexes dans des lots plus petits, des cycles de vie plus courts et un environnement hautement concurrentiel. Ces besoins ont poussé l'entreprise à développer la série SCX de machines multibroches CNC à six broches. Dans la série de machines SCX, tout ce qui n'est pas directement lié à la production de la pièce a été retiré de la zone d'usinage. Il n'y a pas de liquide de refroidissement, de lignes de lubrification ou de câbles à l'intérieur de la zone de travail pour collecter les copeaux. De plus, les glissières transversales et longitudinales sont équipées d'unités d'outils standard, chacune pouvant contenir plusieurs outils. Ces unités interchangeables peuvent inclure des unités pour le tournage, le perçage, le fraisage, le taillage d'engrenages, le tournage sphérique et polygonal ou la plupart de tout autre besoin entraîné ou stationnaire.

Pourquoi a-t-il fallu 10 ans pour lancer sur le marché une variante à huit broches de la série SCX de tours multibroches automatiques CNC à succès de la société ? M. Rupp explique :« Une machine à huit broches est beaucoup plus complexe qu'une machine à six broches. Vous devez programmer et contrôler jusqu'à 85 axes, ce qui n'est possible qu'avec une triple NCU de la série Siemens 840D Solution Line. Dans le même temps, vous devez offrir la même interface opérateur conviviale à laquelle nos clients sont habitués. »

La configuration, l'utilisation et la programmation des machines CNC ACX s'effectuent à l'aide de l'interface utilisateur SICS développée par Schütte. Il est parfaitement adapté à la gamme de fonctions de l'ACX automatique multibroches. SICS fournit aux opérateurs les menus d'entrée et de fonctionnement prédéfinis respectifs pour leurs tâches. La coordination et la distribution des données aux systèmes de contrôle individuels et aux canaux s'exécutent en arrière-plan et ne sont pas visibles pour l'utilisateur.

Le matériau est généralement fourni à la machine ACX sous forme de matériau en barre d'un diamètre pouvant atteindre 42 mm. Comme alternative aux barres, un approvisionnement automatisé en ébauches ou en pièces semi-finies via des dispositifs d'alimentation individuels est possible. Les pièces finies quittent la machine selon les besoins du client via une goulotte, un convoyeur de décharge ou sont déposées de manière orientée dans des palettes. Les stations de nettoyage et de mesure peuvent être configurées en fonction des exigences respectives des pièces et intégrées dans le système de traitement des pièces finies.

L'avantage des huit broches

Les machines ACX sont conçues pour un usinage complet - l'avant et l'arrière de la pièce sont terminés en un seul cycle. Le travail simultané possible de huit broches principales et jusqu'à deux contre-broches est d'une importance décisive, explique M. Rupp. Toutes les broches sont équipées d'entraînements directs refroidis par liquide - ce qui réduit au minimum la croissance thermique dans le porte-broche - qui permettent des vitesses de broche librement sélectionnables indépendamment les unes des autres. Avec un couple de 85 Nm, ils se caractérisent par une dynamique et une traction particulièrement élevées.

La machine peut être utilisée comme une machine à huit broches pour les pièces compliquées nécessitant un usinage important, ou comme une double machine à quatre broches, où elle fonctionne en fait comme deux machines travaillant ensemble simultanément sur une seule plate-forme. Chaque seconde, une station d'outils a toujours accès simultanément aux mêmes outils. Grâce au double usinage à quatre broches, deux pièces finies sont produites par la machine par tour de tambour. Dans l'usinage arrière double, huit positions de broche sont disponibles pour l'usinage frontal de la pièce et deux positions de broche pour l'usinage arrière, et elles fonctionnent toutes simultanément.

D'autres augmentations de productivité peuvent être obtenues avec des chariots supplémentaires disponibles en option dans les positions sept et huit en position de tronçonnage. "Cette fonctionnalité permet à l'utilisateur de mettre en œuvre à la fois une opération d'usinage arrière supplémentaire ainsi qu'une pré-découpe simultanée d'une pièce de suivi lors de l'usinage de la pièce arrière", déclare M. Rupp.

Unités d'usinage

La construction de base de l'AC10-36 suit le concept classique de l'automatique à came, où huit broches indexent dans un tambour de broche de précision qui est verrouillé avec une grande répétabilité par un accouplement Hirth robuste. Les chariots croisés pour l'usinage OD permettent l'usinage dans les axes X, Z et Y sur les positions un à huit. Le chariot de l'axe X se déplace radialement par rapport à l'axe de la broche sur les guidages linéaires. Le mouvement de l'axe Z utilise une conception de fourreau hydrostatique qui se déplace parallèlement à l'axe central de la broche et traverse le support de l'axe X à 90 degrés. Les deux axes sont entraînés électromécaniquement. En utilisant l'interpolation, ceux-ci permettent un mouvement de contour X-Z aux huit stations.

Les tourelles d'outils modulaires à glissières croisées peuvent amener un ou plusieurs outils dans la coupe à n'importe lequel des huit postes, multipliant potentiellement le nombre d'outils pouvant être utilisés à un poste donné. Cette flexibilité permet d'effectuer plusieurs opérations sur une seule station ou offre la possibilité d'avoir des outils redondants en place pour un fonctionnement sans surveillance.

Chaque chariot transversal peut également fournir une capacité d'usinage sur l'axe Y. En plus de son mouvement linéaire, l'axe Z peut être agencé pour pivoter. Ce mouvement permet de positionner un deuxième ou un troisième outil ou plusieurs outils sur la pièce à usiner. Il permet également le fraisage sur l'axe Y par interpolation entre l'axe linéaire X et l'axe rotatif C.

L'attelage Hirth est utilisé pour accepter des tourelles configurées de différentes manières qui transportent des outils de coupe utilisés pour une station donnée. Comme sur la série SCX, les tourelles standard ACX comprennent des dispositifs pour le perçage (décentré), le perçage profond, le filetage, le perçage angulaire, le perçage transversal, le fraisage de contours, le taillage d'engrenages et le tournage multi-arêtes, le tournage sphérique et polygonal (croisée) ainsi que des chariots croisés (finition) pour outils entraînés et stationnaires. Important :toutes les unités peuvent être utilisées indépendamment les unes des autres dans chaque position de broche.

La connexion standard permet de positionner n'importe quelle tourelle sur n'importe quel chariot transversal. Cette conception modulaire convient à la fois aux outils stationnaires et entraînés. Pour les outils entraînés, un moteur intégré est monté dans le fourreau de l'axe Z et génère 8 500 tr/min. Les lignes de liquide de refroidissement sont également acheminées à travers le fourreau, gardant la zone de travail dégagée. Grâce à l'arrosage de l'outil jusqu'à 100 bar est disponible.

Les tourelles à glissière transversale et longitudinale utilisent des porte-outils de coupe HSK ou Capto pour un serrage solide et un changement rapide. Des interfaces d'outils de coupe standard et précises encouragent l'utilisation de préréglages d'outils hors ligne pour accélérer les changements d'outils dans la machine.

Zone d'usinage accessible gratuitement

Pour permettre le changement, tout ce qui n'était pas directement lié à l'usinage des pièces a été éliminé de la zone de travail de la machine. La zone de coupe fermée ne contient pas de composants d'entraînement ou de guidages, de conduites de lubrification ou de liquide de refroidissement ou de câblage. C'est une zone de travail propre qui facilite davantage l'accès pour un changement rapide d'outillage et permet une bonne évacuation des copeaux. La zone de travail ouverte et propre donne également à l'utilisateur la liberté d'ajouter ou de supprimer diverses configurations d'usinage.

« En cas d'accumulation de copeaux, il n'y a aucune obstruction dans la zone d'enlèvement de matière due à des glissières, des accessoires d'entraînement, des câbles ou des lignes », explique M. Rupp. « Le risque d'endommagement ou de destruction des câbles ou des tuyaux par des copeaux chauds ou lors de la configuration de la machine n'existe plus. Les nids de puces appartiennent également au passé. Cela améliore clairement la fiabilité et la disponibilité des accessoires et réduit considérablement les temps improductifs nécessaires pour retirer les copeaux et les nids de copeaux. Pour de nombreux ateliers, cela est inestimable car un fonctionnement automatique fiable ne peut être atteint que si le problème de décharge des copeaux est résolu. Et tout cela en sachant que des matériaux difficiles à usiner sont de plus en plus utilisés. Il s'agit non seulement d'un véritable défi au niveau de la capacité de la machine, mais également au niveau des puces, souvent longues et donc difficiles à décharger. La disposition des systèmes d'entraînement et de guidage en dehors de la zone d'usinage empêche également efficacement la contamination de ces éléments critiques et supprime ainsi le danger d'usure prématurée. »

La série ACX de Schütte est disponible pour une distribution mondiale. Sa conception à huit broches répond aux besoins d'une production flexible, à plus faible volume et à plus grande diversité que l'on trouve de plus en plus dans les ateliers de travail des métaux. De plus, la machine à huit broches répond également aux besoins de production à grand volume grâce à ses capacités d'usinage supplémentaires pour les pièces complexes.