Robots vs machines CNC : qui domine l'usinage moderne ?

L'usinage robotique envoie les machines CNC sur la voie 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 aller sur la voie du dinosaure ? (c'est-à-dire l'extinction, plutôt que de se transformer en franchise cinématographique à 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 une large gamme de tâches, notamment le fraisage, le polissage, l'ébavurage, la découpe et plus encore.

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

L'usinage robotique… vraiment ?

Si l'idée de l'usinage robotique 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 robotique a d'énormes avantages qui peuvent compenser cet inconvénient.

Imaginez que vous ayez un énorme bloc de glace.

Vous voulez sculpter une statue de glace humoristique de votre PDG pour un prochain dîner d'affaires. Cependant, vous n'avez ni les compétences ni le temps d'apprendre à sculpter la glace à la main. Vous avez accès à un atelier plein de machines CNC, mais toutes sont bien trop petites pour accueillir le bloc de glace.

Mais vous avez un robot.

C'est exactement le genre d'application parfait pour l'usinage robotique. Cela implique une pièce trop grande pour les machines-outils traditionnelles, faite d'un matériau relativement souple et nécessitant des parcours d'usinage complexes impossibles à réaliser avec la plupart des machines CNC. C'est pourquoi l'usinage robotique est particulièrement populaire pour les tâches de prototypage rapide.

Cependant, vous pourriez penser : « C'est bien beau, mais je ne veux pas sculpter un bloc de glace. Je veux usiner notre produit avec précision. L'usinage robotique peut-il marcher pour moi ? » Peut-être.

Robots vs machines CNC : comment ils se comparent

Comparons les deux technologies en examinant 5 propriétés importantes :

1. Précision

La précision d'usinage est probablement la propriété principale que les gens utilisent pour déterminer la performance 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 entre 20 et 50 microns. Le soi-disant « tour le plus précis du monde » (créé en 2001 et qui 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 étalonnés près de leur répétabilité. Par exemple, un robot KUKA KR210 avec une répétabilité de 100 microns peut être étalonné à une précision allant jusqu'à 200 microns.

Cependant, il est important de se rappeler que la précision d'un robot dépend d'un bon étalonnage (comme nous l'avons discuté dans notre article « La programmation hors ligne est-elle vraiment précise ? »). Comme 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.

Vainqueur : 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 plateau plus grandes que des éléphants. Cependant, la plupart ont un espace de travail beaucoup plus petit.

Les robots industriels, en revanche, ont très souvent 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 son espace de travail encore davantage.

Vainqueur : Usinage robotique

3. Polyvalence

Probablement le plus grand avantage des robots est leur polyvalence. Vous pouvez facilement les déplacer d'une tâche à une autre. Les machines CNC sont excellentes pour une tâche spécifique, qu'il s'agisse de fraisage, tournage, perçage, etc. Un robot peut faire tout cela et plus.

Les robots peuvent également se déplacer le long de parcours plus complexes que la plupart des machines CNC. Les machines CNC ont tendance à avoir 3 ou 4 degrés de liberté (DDL). Cela suffit pour beaucoup de tâches d'usinage, mais peut être restrictif. Presque tous les robots industriels ont 6 DDL, ce qui signifie que vous pouvez à peu près usiner n'importe quelle forme.

Vainqueur : Usinage robotique

4. Rigidité

La rigidité ou la raideur d'une machine-outil influence fortement sa précision. Un outil à faible rigidité bougera quand il rencontrera un matériau dur. Cela causera 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, tandis que les machines CNC ont souvent plus de 50 Newtons par micromètre.

Les outils à faible rigidité ont aussi tendance à avoir des fréquences naturelles plus basses, ce qui signifie que l'outil vibrera quand il entrera en contact avec le matériau. Les robots ont une fréquence naturelle de 10 à 20 Hz, comparée à plusieurs centaines ou milliers de Hz pour les machines-outils.

L'usinage robotique peut facilement gérer les matériaux tendres comme la mousse, le bois, le plastique, etc. Cependant, les matériaux durs comme l'acier ou le titane peuvent provoquer du jeu dans les moteurs du robot, ce qui diminuera la précision.

Vainqueur : Machines CNC

5. Accessibilité financière

Les machines-outils et les robots peuvent tous deux être chers. Cependant, les robots ont deux avantages distincts sur les machines CNC traditionnelles : leur grand espace de travail et leur polyvalence. La possibilité d'usiner des objets de taille, forme et complexité (pratiquement) illimitées signifie que les robots peuvent offrir plus de valeur à une entreprise pour moins de coûts.

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.

Vainqueur : Usinage robotique

Conclusion

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

Mais avec une réserve : cela dépend de ce que le mot « surpasser » signifie pour votre application.

Si votre tâche d'usinage nécessite une haute précision et rigidité, les machines CNC ne peuvent pas être battues. Cependant, si vous avez besoin de polyvalence, d'un grand espace de travail et d'accessibilité financière, l'usinage robotique est la voie à suivre.

Comment faire marcher l'usinage robotique pour vous

L'usinage robotique est facile, mais seulement si vous avez le bon logiciel de programmation. RoboDK est livré avec un outil d'usinage robotique intégré qui convertira votre fichier ASM ou GCODE produit par votre logiciel FAO en un parcours pour votre robot. Vous pouvez trouver une démo vidéo de cet outil ici.

Il prend également en charge les robots spécialement conçus pour les applications d'usinage robotique (avec rigidité et précision améliorées) comme le Stäubli RX170 hsm, l'ABB IRB 6660 et le KUKA KR 500-3 (la variante Machine Tool). Vous pouvez trouver les modèles de ces robots, et des centaines d'autres, dans la Bibliothèque de robots.

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