Un robot peut-il surpasser une machine CNC pour l'usinage robotisé ?

L'usinage robotisé envoie les machines CNC sur le chemin des dinosaures ! Mais les robots sont-ils vraiment assez bons pour l'usinage ?

Si vous ne l'avez pas encore entendu, les robots sont les nouvelles machines CNC !

Les machines CNC traditionnelles pourraient-elles suivre le chemin du dinosaure ? (c'est-à-dire éteint, plutôt que transformé en une franchise de films de plusieurs millions de dollars, même si je regarderais volontiers "CNC World 3")

Au cours de la dernière décennie, les robots ont commencé à être utilisés à la place des machines-outils traditionnelles pour un large éventail de tâches, notamment le fraisage, le polissage, l'ébavurage, la découpe, etc.

Mais, l'usinage robotisé peut-il vraiment surpasser les machines-outils dédiées ? Découvrons.

Usinage robotisé… Vraiment ?

Si l'idée de l'usinage par robot est nouvelle pour vous, vous pourriez être un peu sceptique. Les robots ne sont pas connus pour leur rigidité, qui est généralement considérée comme la propriété la plus importante d'une machine CNC. Cependant, l'usinage par robot présente d'énormes avantages qui peuvent compenser cet inconvénient.

Imaginez que vous avez un énorme bloc de glace.

Vous souhaitez sculpter une statue de glace humoristique du PDG de votre entreprise pour un prochain dîner d'affaires. Cependant, vous n'avez pas les compétences - ni le temps - pour apprendre à sculpter la glace à la main. Vous avez accès à un atelier d'usinage rempli de machines CNC, mais elles sont toutes bien trop petites pour contenir le bloc de glace.

Mais vous avez un robot.

C'est exactement le type d'application qui convient parfaitement à l'usinage robotisé. Il s'agit d'une pièce trop grande pour les machines-outils traditionnelles, qui est faite d'un matériau relativement mou et nécessite des chemins d'usinage complexes qui seraient impossibles à réaliser avec la plupart des machines à commande numérique. C'est pourquoi l'usinage par robot est particulièrement apprécié pour les tâches de prototypage rapide.

Cependant, vous pensez peut-être :"C'est très bien, mais je ne veux pas sculpter un bloc de glace. Je veux usiner avec précision notre produit. L'usinage par robot peut-il fonctionner pour moi ? » Peut-être.

Robots contre machines CNC :comment ils se superposent

Décomposons les différences entre les deux technologies en comparant 5 propriétés importantes :

1. Précision

La précision d'usinage est probablement la principale propriété que les gens utilisent pour déterminer les performances d'une machine CNC. Si votre machine n'est pas précise, comment pouvez-vous espérer créer un produit de qualité ?

La précision des machines-outils s'améliore constamment. Les machines haut de gamme peuvent atteindre des précisions comprises entre 20 et 50 microns. Le soi-disant "tour le plus précis au monde" (qui a été créé en 2001 et ne semble pas avoir été battu) a une précision de 0,2 micron.

La précision des robots s'est améliorée ces dernières années. Les robots industriels peuvent être calibrés près de leur répétabilité. Par exemple, un robot KUKA KR210 avec une répétabilité de 100 microns peut être calibré avec une précision allant jusqu'à 200 microns.

Cependant, il est important de se rappeler que la précision d'un robot dépend d'un bon calibrage (comme nous l'avons vu dans notre article La programmation hors ligne est-elle vraiment précise ?). Étant donné que l'étalonnage dépend des utilisateurs finaux, l'industrie de la robotique a tendance à se concentrer davantage sur la "répétabilité" d'un robot que sur sa précision.

Gagnant : Machines CNC

2. Espace de travail

En ce qui concerne l'espace de travail, il existe des machines CNC impressionnantes. J'ai vu des machines à plat plus grandes que des éléphants. Cependant, la plupart ont un espace de travail beaucoup plus petit.

Les robots industriels, en revanche, disposent très souvent d'un grand espace de travail. Un robot industriel de taille moyenne aura une enveloppe de travail de 7 à 8 mètres cubes. De plus, vous pouvez facilement ajouter un axe externe au robot et étendre encore plus son espace de travail.

Gagnant : Usinage robotisé

3. Polyvalence

Le plus grand avantage des robots est probablement leur polyvalence. Vous pouvez facilement les déplacer d'une tâche à une autre. Les machines CNC sont parfaites pour une tâche spécifique, que ce soit le fraisage, le tournage, le perçage, etc. Un robot peut faire toutes ces choses et plus encore.

Les robots sont également capables de se déplacer sur des chemins plus complexes que la plupart des machines CNC. Les machines CNC ont tendance à avoir 3 ou 4 degrés de liberté (DoF). C'est suffisant pour beaucoup de tâches d'usinage, mais cela peut être contraignant. Presque tous les robots industriels ont 6 degrés de liberté, ce qui signifie que vous pouvez pratiquement usiner n'importe quelle forme.

Gagnant : Usinage robotisé

4. Rigidité

La rigidité ou raideur d'une machine-outil influence fortement sa précision. Un outil peu rigide se déplacera lorsqu'il rencontrera un matériau dur. Cela entraînera une coupe imprécise. Les robots ont généralement beaucoup moins de rigidité que les machines-outils traditionnelles. La rigidité d'un robot est généralement inférieure à 1 Newton par micromètre, alors que les machines CNC ont souvent plus de 50 Newtons par micromètre.

Les outils à faible rigidité ont également tendance à avoir des fréquences naturelles plus basses, ce qui signifie que l'outil vibre lorsqu'il entre en contact avec le matériau. Les robots ont une fréquence propre de 10 à 20 Hz, contre plusieurs centaines ou milliers de Hz pour les machines-outils.

L'usinage par robot peut facilement manipuler des matériaux mous comme la mousse, le bois, le plastique, etc. Cependant, des matériaux plus durs comme l'acier ou le titane peuvent provoquer un jeu dans les moteurs du robot, ce qui diminuera la précision .

Gagnant : Machines CNC

5. Abordabilité

Les machines-outils et les robots peuvent être coûteux. Cependant, les robots présentent deux avantages distincts par rapport aux machines CNC traditionnelles :leur grand espace de travail et leur polyvalence. La possibilité d'usiner des objets de (pratiquement) n'importe quelle taille, forme et complexité signifie que les robots peuvent offrir plus de valeur à une entreprise à moindre coût.

Des chercheurs de l'Université de Mons en Belgique ont estimé qu'un robot est 30 % moins cher qu'une machine-outil avec le même espace de travail.

Gagnant : Usinage robotisé

Conclusion

La réponse à la question « Les robots peuvent-ils surpasser les machines CNC ? » est un "Oui" définitif.

Mais, avec une mise en garde :cela dépend de ce que le mot "surperformer" signifie pour votre application.

Si votre tâche d'usinage nécessite une précision et une rigidité élevées, les machines CNC sont imbattables. Cependant, si vous avez besoin de polyvalence, d'un grand espace de travail et d'un prix abordable, l'usinage robotisé est la solution.

Comment faire en sorte que l'usinage robotisé fonctionne pour vous

L'usinage par robot est facile, mais seulement si vous disposez du bon logiciel de programmation. RoboDK est livré avec un outil d'usinage de robot intégré qui convertira votre fichier ASM ou GCODE produit par CAM en un chemin pour votre robot. Vous pouvez trouver une démonstration vidéo de cet outil ici.

Il prend également en charge les robots spécialement conçus pour les applications d'usinage robotisées (avec une rigidité et une précision améliorées) tels que Stäubli RX170 hsm, ABB IRB 6660 et KUKA KR 500-3 (le variante de machine-outil). Vous pouvez trouver les modèles de ces robots, et des centaines d'autres, dans la bibliothèque de robots.

Envisagez-vous d'acheter un robot pour les tâches d'usinage ? Dites-le nous dans les commentaires ci-dessous ou rejoignez la discussion sur LinkedIn, Twitter, Facebook ou Instagram.