Maîtriser le contrôle MQL CNC : Optimiser la lubrification à quantité minimale avec une programmation de précision

Cette vidéo décrit brièvement le fonctionnement de la lubrification à quantité minimale (MQL) sur un tour CNC et sa configuration. Crédit vidéo : Unist Inc.

Avoir un contrôle maximal sur les processus d'usinage est l'objectif de la plupart des tourneurs. La quantité et l'application du fluide de coupe délivré pendant la formation des copeaux sur un tour ne devraient pas faire exception. Pour un contrôle direct de la sortie MQL, Unist Inc. propose un système MQL qui communique directement avec la commande numérique (CNC) d'une machine, permettant aux opérateurs de spécifier les paramètres de lubrification en saisissant des codes dans un programme de pièce. Le lubrificateur Quantum à commande numérique de la société est conçu pour optimiser les débits MQL pour chaque opération d'usinage sur une seule machine-outil, car les débits sont visibles et modifiables. Les opérateurs peuvent ainsi affiner chaque opération pour obtenir les meilleurs résultats.

Pourquoi choisir le MQL ?

Bien qu'il soit encore plus couramment utilisé en Europe, pourquoi de plus en plus d'ateliers américains adoptent-ils cette technologie comme alternative à la lubrification par arrosage conventionnelle ? Une raison : plus n'est pas toujours mieux. Le MQL délivre une très petite quantité de lubrifiant au bord de coupe de l'outil sous forme de brouillard d'huile ou d'aérosol, contrairement aux techniques traditionnelles qui inondent la pièce et l'outil avec un volume substantiel de fluide de coupe liquide. Contrairement à l'usinage avec arrosage, seule une infime partie de cet aérosol reste sur les copeaux, la pièce et la machine pendant l'opération de coupe.

Bien que l'arrosage reste la méthode de refroidissement et de lubrification la plus largement utilisée dans le monde, les autres avantages de la technologie MQL sont clairs et significatifs, selon l'entreprise. Les ateliers qui ont mis en œuvre le MQL peuvent bénéficier des avantages environnementaux, opérationnels et économiques suivants.

• Environnementaux : Les huiles MQL de qualité sont non toxiques et biodégradables. Les bactéries ne se développent pas dans les huiles, donc aucun biocide n'est nécessaire. De plus, le processus utilise moins de 1/10 000e de la quantité de fluide utilisée en arrosage, et il n'y a rien à éliminer ou à recycler. Les recycleurs et pompes ne sont pas nécessaires, ce qui réduit la consommation d'énergie. Comparé à l'arrosage, l'empreinte environnementale du MQL est quasi invisible.
• Opérationnels : Les ateliers restent plus propres (et plus sûrs), et les équipements ne sont pas recouverts de fluide de coupe lors de l'utilisation du MQL. En utilisant un lubrifiant de haute qualité et la quantité correcte, le processus de coupe laisse une finition de surface de qualité. Et grâce à la réduction du choc thermique, la durée de vie des outils augmente. Les employés de l'atelier bénéficient généralement de moins d'irritations cutanées liées à la manipulation des fluides de coupe, et ils n'inhalent pas le fluide et ses additifs.
• Économiques : Bien que le prix à l'once des huiles MQL puisse être significativement plus élevé que celui des fluides d'arrosage généraux, le prix global du fluide par pièce est généralement inférieur car beaucoup moins est utilisé. Combiné aux économies d'autres domaines (amélioration de la durée de vie des outils, élimination des équipements de maintenance des fluides et économies d'énergie), le MQL peut avoir un impact positif sur le résultat net d'un atelier.

Contrôle et surveillance complets du MQL

Les avantages du MQL sont amplifiés par la capacité d'interfacer directement avec la CNC d'une machine, un automate programmable (PLC) ou une interface intégrée, surtout lorsqu'une pièce usinée nécessite plusieurs opérations. Chaque opération d'usinage est souvent mieux adaptée à un débit MQL différent, sans se limiter à des débits préprogrammés ou à un seul débit fixe ajusté manuellement. Le système MQL Quantum offre aux utilisateurs la liberté de programmer la distribution MQL selon les besoins de chaque opération.

Le Quantum offre aux utilisateurs la liberté de programmer la distribution MQL selon les besoins de chaque opération. Crédit photo : Unist Inc.

Pour assurer une distribution de lubrifiant uniforme et précise, le système MQL pour tours maintient les conduites d'air et d'huile séparées, le plus loin possible, jusqu'à ce qu'elles se mélangent au niveau de la tourelle de la machine. Ce système de distribution à double canal est conçu comme un tuyau dans un tuyau : le tuyau intérieur délivre l'huile et le tuyau extérieur l'air. Le maintien de ces conduites séparées assure une atomisation constante du fluide. Cela empêche l'accumulation de fluide sur les parois extérieures du tuyau, ce qui pourrait provoquer des projections ou des gouttes de lubrifiant, ne produisant pas un spray uniforme.

De plus, l'implémentation d'un changement dans la proportion d'huile et d'air dans le système de distribution est moins problématique avec un système à double canal. Les changements sont instantanés avec cette méthode, et il n'y a pas de mélange à l'intérieur du tuyau qui doit être expulsé avant d'effectuer des changements.

« Qu'il s'agisse d'ébauche, de finition, de filetage ou d'une autre opération, vous avez un contrôle total sur la mise en marche et l'arrêt du débit d'air et d'huile », déclare Tim Bangma, chef de produit chez Unist Inc., à propos du Quantum.

Après avoir déterminé la quantité correcte de lubrifiant et le débit pour chaque processus d'usinage, le tourneur insère des commandes dans le programme de pièce.

Le Quantum est connecté à une machine-outil avec des interfaces discrètes ou série. Crédit photo : Unist Inc.

Le Quantum offre le contrôle de jusqu'à six sorties de lubrifiant et peut utiliser aussi peu qu'une fraction d'once de lubrifiant par heure. De plus, le système peut fournir soit un aérosol lubrifiant, soit du fluide pur, soit de l'air seul à chaque opération.

Outre une application précise du MQL, ce système offre également des capacités de surveillance pour les bas niveaux de fluide et d'air ainsi que le débit de fluide. Le système de surveillance intégré du Quantum met en pause la machine qu'il surveille s'il rencontre l'un de ces problèmes et fait clignoter une alarme pour alerter l'opérateur.

« Les pompes à déplacement positif du système Quantum peuvent être équipées de capteurs de débit qui confirment que le fluide est délivré lorsque les pompes sont actionnées », explique Bangma.

Installation du lubrificateur

Le Quantum est connecté à une machine-outil avec des interfaces discrètes ou série. Bien que l'installation du Quantum sur un tour CNC soit un processus simple, selon Unist, certains ateliers préfèrent qu'un représentant Unist se déplace sur site pour installer l'applicateur. Cependant, un nombre égal d'ateliers se sentent à l'aise pour effectuer le processus eux-mêmes.

Ce schéma de connexion série illustre comment le Quantum est connecté à un centre d'usinage Haas VF2. Cependant, cela fournit des indications de base pour tout système.

Quelle que soit la personne qui effectue l'installation, le processus se compose principalement de cinq parties lorsqu'il est correctement réalisé :

1. Montage du lubrificateur sur ou près de la machine. Trouver un emplacement pratique pour le remplissage du réservoir est idéal.
2. Retrait des protections de la machine et localisation des conduites de fluide d'arrosage existantes qui alimentent l'outil à travers la tourelle. Le tuyau MQL doit être acheminé à travers la machine et connecté à la tourelle au point où le fluide d'arrosage y pénètre.
3. Connexion de l'air comprimé à l'entrée du lubrificateur.
4. Connexion de l'alimentation et des signaux de commande à l'applicateur depuis l'armoire de commande de la machine en utilisant les documents d'instruction de la machine. Les bornes appropriées peuvent être localisées.
5. Installation de buses sur chaque poste d'outil de la tourelle avec une variété d'outils pouvant être installés sur un tour CNC.

Une fois le système entièrement installé, le positionnement correct des buses est également crucial pour assurer une application MQL réussie. « Vous pouvez avoir le système de pompage et de distribution le plus précis, mais si la buse n'est pas correctement orientée, cela peut être un gros problème », déclare Bangma.

De plus, comme une certaine brume peut être générée par le processus MQL, il pourrait être nécessaire d'installer un collecteur de brume sur la machine.

Un mot sur les lubrifiants

L'utilisation d'un lubrifiant de haute qualité pour le MQL est cruciale pour adhérer à la surface de l'outil et fournir une barrière mince et à faible friction entre l'outil de coupe et la pièce. Unist affirme que son Coolube, par exemple, non seulement contient des propriétés polaires qui créent une liaison forte et constante entre le lubrifiant et les surfaces métalliques, mais est également biosourcé, le rendant respectueux de l'environnement et sûr pour la peau des opérateurs.

« Coolube est hautement raffiné, exempt de nombreuses impuretés et additifs », explique Bangma. « Il se conserve très longtemps sur une étagère. »

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