Systèmes de mesure laser avancés pour machines de rectification de précision

Il n'est pas rare de voir des lasers utilisés dans un atelier d'usinage. On trouve par exemple des interféromètres laser pour la mesure et l'étalonnage des systèmes de mouvement des machines-outils, ainsi que des systèmes de pré-réglage d'outils laser pour mesurer les outils sur une machine et détecter les outils cassés.

Récemment, la technologie laser a été intégrée pour mesurer des pièces de précision sur certains modèles de machines de rectification extérieure et universelle de Studer (une marque de United Grinding). Au cours des 10 dernières années, l'entreprise a développé cette technologie qu'elle utilisait pour la mesure expérimentale de meules. Réalisant son potentiel pour les rectifieuses, en 2020, Studer et le fabricant de lasers ont ajouté des lentilles améliorées et d'autres équipements nécessaires adaptés à la rectification, et ont finalement lancé ce qu'ils appellent LaserControl — une technologie de mesure de processus laser intégrée à la machine.

LaserControl offre de nombreux avantages tels que la mesure de précision des pièces qui réduit les coûts de production, augmente la capacité à mesurer une variété de tailles de pièces, améliore la qualité des pièces et utilise un logiciel qui enregistre toutes les mesures. De plus, de tels systèmes sont généralement faciles à utiliser et produisent des données plus rapidement que leurs homologues analogiques. En outre, la mesure laser est une méthode de mesure sans contact, elle n'endommage donc pas le matériau mesuré. En l'absence de contact, il n'y a ni usure ni dommage, y compris pour le dispositif de mesure lui-même, comme une sonde ou un palpeur utilisé sur un système analogique.

De forme « U » couchée sur le côté avec l'émetteur et le récepteur laser face à face sur l'extrémité ouverte (voir photo ci-dessous), le palpeur laser est fixé sur la tourelle de la broche de meule, donc mobile dans les axes X et Z. Il se met en position en déplaçant l'axe X de la machine et s'indexe hors position lorsque la machine rectifie. La tête laser se déplace au-dessus de la pièce pour se positionner en vue de la mesure jusqu'à ce que le faisceau laser soit interrompu par la périphérie de la pièce, prenant la mesure du premier côté et enregistrant l'information de départ. La tête laser continue d'avancer au-dessus de la pièce jusqu'à ce que le faisceau laser soit au-delà de la pièce et ne soit plus interrompu. Cela donne alors l'information sur la taille de la pièce. (L'échelle linéaire en verre à haute résolution de la machine mesure la distance entre l'interruption du faisceau de mesure et sa non-interruption.) Les mesures sont enregistrées dans un tableau sur l'écran de l'opérateur.

De forme « U » couchée sur le côté avec l'émetteur et le récepteur laser face à face sur l'extrémité ouverte, le palpeur laser est fixé sur la tourelle de la broche de meule, donc mobile dans les axes X et Z. Crédits photo : United Grinding/Studer

Le processus de mesure peut durer de 10 à 60 secondes, selon la taille de la pièce et le type de mesure effectué. Le système a une répétabilité de ±1,5 micron.

Bien qu'étendu, le programme logiciel convivial de Studer pour le système permet aux opérateurs de rectifieuses une programmation de mesure aisée ne nécessitant pas beaucoup de compétences. Le logiciel enregistre automatiquement les valeurs mesurées après chaque cycle de mesure, et les données peuvent être exportées vers un tableur pour une évaluation ultérieure. Les données peuvent être imprimées si désiré.

Voici quelques points clés sur le LaserControl de Studer qui sont utiles à comprendre avant de décider si cette technologie est avantageuse pour votre application.

Différent des systèmes de contrôle en cours de processus typiques. De nombreux systèmes de mesure en cours de processus mesurent pendant que la machine coupe/rectifie. Le système en boucle fermée de LaserControl, cependant, ne mesure pas pendant que le processus de rectification a lieu, mais mesure après la rectification ou entre les processus de rectification, interrompant la rectification lorsque plusieurs mesures sont effectuées sur une pièce. En arrêtant temporairement la rectification, les fluides de rectification et les émulsions qui ne conviennent pas au laser sont évités. Pour nettoyer le liquide de refroidissement, les copeaux et autres résidus d'usinage de la pièce avant la mesure, LaserControl applique son système de soufflage avec buses à air intégrées immédiatement avant la mesure.

Conçu pour mesurer plusieurs diamètres et pièces complexes. Comme le système est fixé sur la tourelle de meule, il est mobile autour de la pièce. Par conséquent, il est conçu pour mesurer des diamètres externes aussi petits que 1 millimètre jusqu'à 100 millimètres, ainsi que des pièces complexes. Les mesures typiques incluent non seulement les grands diamètres de pièces non interrompus et les contours de longueur, mais aussi les diamètres interrompus tels que les arbres à cannelures ou à rainures, les arêtes de coupe d'outils et les goujures d'outils.

Le palpage est une option de mesure sur les rectifieuses, mais le processus risque d'endommager la sonde et l'arête de coupe de l'outil en cours de rectification.

Configuration non conventionnelle. Contrairement aux autres systèmes de palpage, ce système de mesure laser ne nécessite pas de configuration mécanique. L'opérateur indique au programme du système quels points mesurer sur une pièce via la commande de la machine. Ainsi, l'opérateur peut programmer la machine pour mesurer n'importe quel point de la pièce nécessaire à la collecte de données. Cette configuration simple permet de gagner du temps par rapport à une configuration physique conventionnelle qui nécessite souvent une installation plus fastidieuse d'un palpeur sur les diamètres ou longueurs à mesurer.

Particulièrement utile pour mesurer les outils de coupe sur le diamètre extérieur. Bien que LaserControl présente de nombreux avantages pour de nombreuses applications de rectification, il n'est pas conçu pour toutes les pièces. Par exemple, il ne peut pas mesurer les diamètres intérieurs et n'est pas idéal pour la production de grande série car même ce processus de mesure en machine ralentit les temps de cycle. Cependant, il est bien adapté à la mesure de diamètre extérieur sur des outils de coupe en matériaux très durs avec une complexité de haute précision. Les pièces aéronautiques bénéficient couramment de ce type de système de mesure.

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