Prévenir la casse d'outils CNC : stratégies éprouvées pour réduire les défaillances

La casse d'outils a toujours été un défi pour les opérations d'usinage. Ces casses peuvent survenir pendant les cycles d'usinage réguliers en raison de l'usure de l'outil qui finit par entraîner une défaillance. Elles peuvent aussi survenir à cause de réglages incorrects, d'erreurs humaines, de dysfonctionnements d'équipement ou pour diverses autres raisons.

Lorsque les outils cassent, les coûts s'accumulent. Les temps d'arrêt signifient moins de pièces de première qualité et des livraisons potentiellement manquées. Cela fait aussi grimper les coûts de main-d'œuvre et de matériaux dus aux rebuts et à la main-d'œuvre supplémentaire pour les pièces retravaillables.

Cependant, ces dernières années ont vu une croissance des systèmes de surveillance d'outils précis et fiables qui fonctionnent en conjonction avec la surveillance de production pour prolonger la durée de vie des outils ou prédire leur défaillance.

Cet article définit la casse d'outil CNC, discute les technologies courantes de détection de casse et aborde les moyens d'éviter une casse coûteuse.

Qu'est-ce que la détection de casse d'outil CNC ?

Il existe une grande variété d'outils utilisés en usinage CNC. La détection de casse d'outil consiste en des technologies de système de contrôle où la casse d'un outil signale l'opérateur de la rupture.

Lorsque ces alarmes se produisent, le cycle d'usinage peut s'arrêter, permettant aux opérateurs de remplacer l'outil et d'éviter d'endommager la machine. Selon le type de casse, la détection d'outil peut aider à récupérer une pièce avant qu'elle ne devienne rebut.

Types de technologies de détection de casse d'outil

La détection de casse d'outil offre de nombreux avantages, notamment :

• Meilleure précision
• Réduction des rebuts et retouches
• Coûts réduits
• Efficacité accrue
• Manipulation par l'opérateur réduite

Plusieurs technologies actives sont utilisées en usinage CNC permettant aux fabricants de réaliser ces avantages. Le type de système utilisé pour la détection de casse d'outillage peut consister en une ou plusieurs des technologies suivantes.

Elles sont souvent liées aux systèmes de surveillance de production et idéalement aux plateformes IIoT qui peuvent analyser les données d'outillage dans le cloud pour mieux prédire les casses futures. Une innovation dans le domaine des technologies sans contact est l'utilisation de données à haute fréquence qui aident à diagnostiquer, prédire et éviter les défaillances. Cette technologie est sans capteur et utilise des données en temps réel instantanées prélevées à un taux extrêmement élevé pour construire des modèles précis de détection de défaillance d'outil.

Technologies filaires

Les systèmes de détection de casse filaires sont simples. Le matériel utilisé pour détecter les casses est physiquement attaché aux composants clés de la machine où les casses peuvent survenir. Ils sont généralement moins chers que les autres technologies car les dispositifs de communication n'ont pas besoin d'être intégrés dans le matériel.

Les systèmes filaires sont un bon choix pour la détection de casse d'outil sur des équipements où le mouvement nécessaire pour travailler la pièce est simple. Cependant, la qualité de l'analyse, la vitesse d'alarme et la vitesse de réponse lors des casses feront la différence. Les systèmes filaires ne sont aussi bons que la vitesse de réponse, la qualité de l'analyse et les informations fournies.

Un avantage de la technologie filaire est qu'elle peut être liée directement à une solution de surveillance d'outils à l'échelle de l'usine. Cela améliore considérablement la qualité de l'analyse des casses d'outils, permettant le déploiement de stratégies prédictives et prescriptives pour une meilleure durée de vie des outils et moins de casses.

Technologies sans fil

Les technologies sans fil sont tout aussi précises que les technologies filaires. Une considération est la portée du matériel sans fil vers le contrôleur ou le point d'accès à la plateforme qui surveille la production et envoie les alertes. La plupart des ateliers sont disposés de manière à ce que la portée ne soit pas un problème.

Dans la détection de casse sans fil, les systèmes sont généralement basés sur Bluetooth ou RF traditionnel. À mesure que la technologie sans fil progresse, le passage aux appareils Bluetooth, en particulier Bluetooth Low Energy, commence à remplacer le RF. Les technologies sans fil peuvent communiquer directement avec les logiciels de surveillance d'outillage. Cela automatise la surveillance de l'usure et de la casse d'outils et identifie non seulement quand les outils cassent mais aussi lorsqu'ils approchent du point de défaillance.

Technologies de contact

Les technologies de détection par contact utilisent une sonde, un tampon ou une autre pièce d'extrémité pour déterminer si un outil est cassé. Les sondes peuvent être fixes ou mobiles, selon le type de machine. Les outils contactent les sondes pour déterminer si l'outil est cassé. La détection de casse par contact peut être utilisée avec les systèmes filaires et sans fil.

Comme les technologies filaires, les technologies de contact sont un moyen physique de détecter la casse d'outil. Mais ces dispositifs de contact peuvent être intégrés aux logiciels de surveillance d'outillage dans les systèmes filaires et sans fil pour rendre la détection de casse en temps réel. Cela signifie que l'arrêt de l'équipement sur détection immédiate peut être automatisé pour prévenir les dommages à la machine et sauver le matériau de la benne à rebuts.

Technologies sans contact

La technologie de détection de casse sans contact la plus courante est le laser. Les lasers sont idéaux pour détecter la casse d'outils à rotation à haute vitesse. Ils sont aussi très utiles pour les outils nécessitant une surveillance thermique qui peut déformer ou casser l'outil sous l'effet d'une chaleur excessive. Les lasers ne peuvent mesurer qu'en deux dimensions. Pour trois dimensions, ils sont couplés avec la technologie de contact pour capturer les données de la troisième dimension.

Une autre technologie de détection de casse sans contact est l'utilisation de caméras. Les caméras sont meilleures pour les petits outils comparées aux lasers. Le faisceau est souvent plus large que l'outil dans les petits outils, et les caméras peuvent détecter les casses avec des images haute résolution du fraisage de petits outils.

Maintenir les casses d'outils au minimum

Les casses d'outils peuvent être minimisées grâce aux meilleures pratiques et à l'attention aux détails. Cela aide à minimiser le coût de l'outillage et l'opération de production globale. Les meilleures pratiques incluent :

• Maintenir un contrôle strict du nombre moyen d'assemblages d'outils et de documents manipulés, pour qu'ils soient correctement configurés pour chaque série.
• Auditer les temps de configuration pour rechercher les causes profondes des séries problématiques qui peuvent être réduites avec des ajustements de configuration.
• Inclure la qualité des outils dans les efforts d'amélioration. Le bon matériau pour les outils dépendra du type de travaux que l'atelier exécute ; un matériau de coupe de moindre qualité peut augmenter les coûts.
• Utiliser un logiciel de surveillance de production. Des systèmes avancés comme celui offert par MachineMetrics vous permettent d'analyser en profondeur la cause de la casse pour développer des stratégies prédictives améliorées pour atténuer les casses.

Erreurs courantes dans la casse d'outils de coupe

Les erreurs peuvent entraîner la casse d'outils. Voici des exemples d'erreurs courantes qui mènent à la casse d'outils.

1. Mauvais porte-outil ou assemblage d'outil – Choisir la bonne combinaison d'outils est crucial. Cette combinaison inclut le bon porte-outil, la bonne longueur d'outil et le bon profil d'outil.
2. Mauvais outil – Choisir le bon outil pour le matériau peut faire la différence entre un outil cassé et une pièce correcte. Souvent, les outils ne sont pas assortis au matériau utilisé.
3. Mauvaise vitesse – Sur l'autoroute, la vitesse tue. Mais en CNC, l'erreur est souvent une vitesse trop faible pour la coupe.
4. Mauvais chemin d'outil – Cette erreur de programmation de base ne tient pas compte des caractéristiques complexes dans un chemin d'outil.

BC Machining se tourne vers MachineMetrics pour la surveillance prédictive d'outils

Lorsque BC Machining a cherché de l'aide pour résoudre les casses d'outils continues et les taux de rebut élevés, ils ont fait appel à MachineMetrics pour une solution. BC Machining sert les industries médicales, de la défense, du transport et de l'outillage électrique où la précision est critique.

BC Machining subissait des casses d'outils excessives sur leurs machines CNC suisses, créant des rebuts tant au point de casse qu'en fin de vie d'outil lorsque les pièces peuvent varier hors spécifications.

En utilisant la solution MachineMetrics de capture de données à haute fréquence et leur analyse par des algorithmes avancés, BC a pu identifier les casses d'outils pour prévenir les pièces rebutées.

La baisse des pièces perdues, du tri et de l'incertitude s'est traduite par une détection de panne proche de 100 % et une économie annuelle de 72 000 $ par machine.

Lire l'étude de cas complète avec BC Machining.

MachineMetrics propose un système de surveillance pour l'évaluation de l'outillage qui collecte les données directement à la source – la machine CNC elle-même. Grâce à des algorithmes personnalisés conçus pour surveiller l'utilisation du couple, les entrées peuvent être intégrées au système comme des événements de séries temporelles ou des modèles d'apprentissage automatique pour prédire avec précision la défaillance de l'outil.

L'adaptateur de données à haute fréquence de MachineMetrics peut détecter les problèmes et analyser les données en périphérie pour automatiser les solutions et alerter le personnel sur les problèmes avant qu'une défaillance ne se produise, évitant ainsi les rebuts coûteux et les temps d'arrêt. Avec des diagnostics de machine avancés, l'outillage est optimisé et intégré dans un système de maintenance prédictive entièrement automatisé et agressif. Pour voir comment MachineMetrics peut être déployé pour vous aider à maîtriser les besoins de santé de vos outils, réservez une démo avec notre équipe dès aujourd'hui.