Bystronic obtient un "méga" gain de productivité

May 02, 2023

Dans la fabrication de machines-outils, l'une des principales conditions préalables pour garantir la productivité et la disponibilité des livraisons est un processus de production proprement structuré, avec des séquences de production chronométrées avec précision et des systèmes de fabrication fonctionnant de manière fiable. Cela ne peut être réalisé que si le client et le fournisseur adoptent une approche commune et axée sur les objectifs des projets de chaîne de production. Ce fut le cas pour un projet similaire chez Bystronic Laser AG à Niederönz, en Suisse. L'entreprise souhaitait créer une ligne de production pour l'usinage des bâtis des machines de découpe laser.

Bystronic Laser AG est un leader dans le domaine de l'usinage de tôles, spécialisé dans les systèmes de découpe laser. En collaboration avec EMCO GmbH de Hallein/Salzbourg, ils ont entrepris une refonte complète du processus d'usinage du châssis de la machine, afin qu'il puisse être effectué par la fraiseuse à portique élevé Megamill d'EMCO Mecof.

Un nouveau partenariat« Les quantités de châssis de machine avaient tellement augmenté que notre capacité de production existante ne pouvait plus suivre. Par conséquent, nous recherchions une nouvelle machine avec une capacité de production suffisante, qui pourrait répondre à nos exigences de qualité élevées et qui serait flexible », a déclaré Raphael Kopp, responsable de la production chez Bystronic Laser AG.

Kopp avait une idée claire de ce qu'il attendait de la nouvelle machine : un taux élevé de pièces produites par mois, une précision parfaite pour le fraisage plan des surfaces de guidage des bâtis de la machine (régularité de 0,05 mm sur une longueur de piste de guidage de 3-4 m), et une flexibilité pour pouvoir produire différents types de composants. Surtout, la table de la machine devrait également être suffisamment grande, car les assemblages du système pour les machines de découpe laser nécessitent un espace considérable.

Après avoir visité plusieurs fabricants et évalué les résultats des tests d'usinage, il est devenu clair en moins de quatre mois que la nouvelle machine devait être une Megamill d'Emco Mecof. Pendant ce temps, en travaillant en étroite coordination, les principales exigences et conditions d'achat de la machine ont été spécifiées et vérifiées, et la faisabilité a été démontrée.

Kopp décrit comment ils en sont venus à prendre la décision d'achat. « Le facteur décisif a certainement été l'opération de navette. En d'autres termes, nous pouvons maintenant serrer deux pièces sur la table de la machine, l'une est usinée et la seconde est insérée, alignée et serrée en parallèle. Lorsque la première pièce est terminée, nous déplaçons la tête de fraisage vers la seconde moitié de la table et commençons le nouveau travail.

Production juste à temps Chez Bystronic, le débit de production doit répondre à des exigences strictes. Le temps de production d'une machine de découpe laser, du soudage automatisé du châssis de la machine à la fabrication, la peinture, l'assemblage, les tests de qualité et la mise en service, jusqu'à la préparation pour l'expédition, est de 15 jours ouvrables.

La production d'un châssis de machine seul jusqu'à la pièce peinte doit être achevée en cinq jours ouvrables.

Avec le Megamill, le travail est effectué en trois équipes, avec une équipe sans personnel. Les châssis de la machine, disponibles en cinq tailles différentes et pesant environ 5 t, sont finis en 12 à 16 heures en une seule opération de bridage.

L'usinage complet s'effectue en trois étapes :• Ebauche : temps de production env. 5 heures; détensionnement des composants.• Pré-finition : Fraisage de tous les éléments, trous, filetages, etc.• Finition : Usinage de haute précision des surfaces de guidage (planéité de 0,05 mm / 4 m) et cotes de référence.

La production doit être fiable, car avec ce spectre de production étendu, les dysfonctionnements et les erreurs, les temps d'arrêt des machines de plus d'une journée peuvent entraîner des coûts considérables et les bâtis de machines ne sont pas conservés en stock une fois qu'ils sont terminés.

Potentiel pour ses clientsLe Megamill est un centre de fraisage à portique élevé avec un portique aérien, idéal pour l'usinage de grandes pièces pour des applications telles que la fabrication de machines-outils et de moules, la construction mécanique générale et l'aérospatiale.

Les modules du système de la machine peuvent être configurés pour répondre aux exigences spécifiques du client. Chez Bystronic, il est dans une configuration avec une longueur de table (axe X) de 15 000 mm et un axe transversal (Gantry-axe Y) de 5 000 mm. Le chariot en Z (RAM) a une course de 1 750 mm. Bystronic a choisi une tête de fraisage universelle parmi la très large gamme de têtes de fraisage proposée par Emco Mecof. Notamment parce que la tête 2 axes avec un couple allant jusqu'à 1 000 Nm et 8 000 tr/min répond parfaitement aux exigences de production pour l'ébauche et la finition et, grâce à sa conception compacte, peut facilement atteindre les contours du cadre difficiles d'accès.

Le positionnement dynamique génère un gain de temps dans un cycle d'usinage de 16 heures.

« La vitesse de déplacement rapide des axes et les performances dynamiques de la tête de fraisage génèrent des économies mesurables de temps d'usinage, en particulier lorsque nous devons percer plus de 50 trous dans le composant », a déclaré Kopp.

De plus, les entraînements à crémaillère et pignon dans les axes X et Y, équipés chacun de deux moteurs fonctionnant dans une configuration maître-esclave, ajoutent de la dynamique au processus. Et l'usinage pendulaire sur table est un avantage majeur. Les zones de travail sont conçues pour prévenir les risques de sécurité, en veillant à ce que les chutes de copeaux et l'accès du machiniste soient bien séparés. La configuration est effectuée d'un côté de la machine tandis que la tête de fraisage travaille de l'autre côté. Dans cette application, la Megamill est équipée de deux panneaux de contrôle, de sorte que le machiniste peut intervenir de chaque côté de la table.

La conception box-in-box de la traverse mobile est un autre point fort de la machine. Le box-in-box signifie que l'axe vertical de la RAM est fixé aux côtés supérieur et inférieur de la traverse avec ses quadruples guides linéaires. Cet assemblage rigide, calculé par FEM, garantit le respect des spécifications strictes de qualité des pièces à usiner requises pour la finition des rails de guidage sur les bâtis de la machine.

La machine est entièrement fermée et équipée d'un système d'aspiration.

La mise en service rencontre quelques obstaclesLa planification du projet, qui a débuté en 2017, la configuration de la machine et sa construction dans l'usine Emco Mecof de Belforte Monferrato, tout s'est bien passé.

Puis, à l'automne 2018, est venu le moment de le livrer sur le site du client à Niederönz. Chargée sur 13 camions, la machine était en passe d'être installée et mise en service. C'est alors que les problèmes ont commencé car bien que Bystronic prévoyait d'avoir un nouveau hall de production, celui-ci n'était pas encore terminé et la machine devait être placée quelque part.

En raison des difficultés d'accès, une partie du toit du hall a été enlevée et la traverse d'environ 30 t a été placée sur les poutres longitudinales à travers l'ouverture du toit. C'était un travail qui demandait une extrême précision.

Une partie de la machine et le magasin d'outils avec le changeur d'outils ont dû être laissés à l'air libre. Pour permettre la mise en service, une enceinte séparée a été construite autour des parties de la machine qui se trouvaient à l'extérieur. Pour aggraver les problèmes, en même temps, les quantités de production devaient être augmentées, de sorte que la montée en puissance s'est déroulée pratiquement dans des conditions d'urgence. Ce genre de situations impondérables arrive tout à coup.

Tête de fraisage universelle 2 axes efficace Les têtes d'usinage sont fabriquées en interne chez Emco Mecof, un facteur important pour déterminer la précision d'usinage. Emco Mecof accorde également une grande importance à la précision du mouvement transversal des axes, pour obtenir, par exemple, un jeu proche de zéro.

Atteindre la précision maximale possible est l'un des principaux objectifs des machines Emco Mecof. En plus de la large gamme de têtes standard, Emco Mecof développe fréquemment des solutions innovantes dédiées aux clients, en particulier pour leur série de machines à grand portique.

Dans la série Megamill, les têtes d'usinage avec axe de rotation et axe de pivotement intégrés ont un réglage et une commande motorisés en continu et sont disponibles avec une motobroche à engrenage ou à grande vitesse. Grâce à la disposition intelligente de la conception de la tête, elle peut être positionnée pour effectuer une contre-dépouille de 15° en position horizontale (0°) parallèle à la surface de la table. Ceci est utile car il élimine le besoin de chemins de compensation dans les axes et simplifie la création de programmes et la génération de post-processus.

Les têtes d'usinage sont refroidies par le système de refroidissement central, qui alimente également la broche et les moteurs couples. Pour Bystronic, ces cinématiques de tête signifiaient se lancer sur de nouveaux territoires. La cinématique des machines précédentes permettait de programmer les programmes de travail sur le pupitre de commande. Sur le Megamill avec sa tête 2 axes, cela n'était plus efficace.

Pour créer des programmes de séquence optimaux, un outil CAM a dû être acheté. Sa mise en œuvre a ensuite été activement soutenue par Emco Mecof. Coordonner la transformation, et les séquences de rétraction de la tête de fraisage, sur tous ces sujets, Emco Mecof a su transmettre ses années d'expertise au client.

Usinage sans pilote Le réglage et le serrage ultérieur du châssis de la machine sur la table de la machine étaient auparavant effectués à la main. La pièce est posée sur des surfaces d'appui qui sont imprimées sur la table.

Cette procédure prenait beaucoup de temps, ce qui a rapidement incité Bystronic à réfléchir à une idée pour une méthode de serrage différente. Sur la base de leur expérience acquise avec la technologie de serrage magnétique, qui est également utilisée dans l'usine, cette technique a ensuite été également utilisée pour serrer les châssis de la machine sur le Megamill. Les extrémités de la pièce sont pré-nivelées afin qu'elle soit placée sur la table en biais.

Ensuite, la pince magnétique, ajustée par des cales dans les segments de serrage, se déplace vers tous les points d'appui et serre la pièce. Cela élimine l'alignement et le serrage manuels chronophages de chaque point d'appui.

Cette méthode est particulièrement efficace et permet de gagner du temps lorsque, pour éliminer les contraintes internes de la pièce, la pince est aérée pendant un certain temps après le pré-ébauchage du contour. Cela peut maintenant être fait par le système de contrôle de la machine. L'intervention manuelle n'est plus nécessaire. Au lieu de cela, un programme de séquence écrit par Emco Mecof est stocké dans le système de contrôle. Celui-ci peut ensuite être appelé directement via la commande M pour lancer le processus de desserrage.

L'opérateur n'a désormais plus besoin de passer par tous les points de serrage, de desserrer les colliers puis de les serrer à nouveau à 200 Nm, et de le faire deux fois pour chaque pièce. Cela signifie que, dans le quart de travail sans personnel, la séquence est garantie d'être très précise.

Une solution pratique a également été trouvée pour tout dysfonctionnement dû à la rupture du foret pendant cette période. La machine termine l'opération d'usinage en cours, passe en navette à la pièce préparée suivante et démarre un nouveau cycle. La reprise de la séquence interrompue est ensuite effectuée manuellement car il est extrêmement important pour Bystronic que chaque pièce sorte correctement usinée.

"La très bonne relation client-fournisseur que nous avions nouée au cours du projet a été un réel avantage lors de la mise en œuvre de notre nouvelle idée de passage à la technologie de bridage magnétique. Nous avons coopéré avec professionnalisme et dans un esprit de partenariat." Kopp est extrêmement satisfait du processus de production actuel. Depuis février, Bystronic produit des pièces par bridage magnétique. ils n'ont rencontré aucun problème et ont réalisé d'importantes économies de temps d'installation.

L'avenir est ici

Le directeur général, Fabian Furrer, est un défenseur des stratégies de Bystronic pour l'avenir et, selon ses propres termes, "notre ambition est d'être climatiquement neutre d'ici 2025 et d'éliminer complètement les combustibles fossiles. Nous y parvenons en éteignant les systèmes de chauffage au mazout et au gaz et en travaillant avec des pompes à chaleur, dont les besoins en électricité sont fournis par des systèmes photovoltaïques. Nous obtenons déjà de l'électricité à partir de l'hydroélectricité."

Lors de la réflexion sur les moyens d'économiser la consommation d'énergie. il applique le même sens de la responsabilité écologique que chaque individu a pour un environnement digne d'être vécu.

"Nous devons également optimiser nos produits, en termes d'efficacité énergétique. Les systèmes de découpe laser par exemple, afin que nos clients puissent également faire des économies."

En 2018, Bystronic a lancé une nouvelle activité d'entreprise, le Solution Center, où des solutions sont développées pour mettre en réseau numériquement l'ensemble du système de production de l'usine d'un client. L'objectif de toutes les innovations développées ici est la Smart Factory.

"Les clients demandent de plus en plus une production entièrement en réseau, et nous devons être en mesure de fournir cela", a déclaré Furrer.

La bonne machineLa direction commerciale et la direction de la production sont d'accord après quatre ans d'expérience dans la fabrication de bâtis de machines sur Megamill :

"Maintenant, après quatre ans, nous pouvons dire sans aucun doute que la Megamill est exactement la bonne machine pour notre production", a déclaré Furrer.

Il souligne en particulier que les exigences spécifiées pour la machine ont été entièrement satisfaites et qu'ils pourront utiliser la machine pour mettre en œuvre de nouvelles idées à l'avenir. A ce sujet, il a déjà quelques idées concrètes.

"Nous avons optimisé les temps de traitement, nous atteignons maintenant une productivité élevée et fonctionnons actuellement à 30-40 % sans personnel. Mais nous avons l'intention de continuer dans cette direction et d'étendre la production sans personnel. Avec cette machine, cela ne devrait pas poser de problème."

Réaction dans les systèmes de mouvement dynamique où l'énergie potentielle créée pendant que l'objet était en mouvement est libérée lorsque l'objet s'arrête. La libération de cette énergie potentielle ou inertie fait reculer rapidement l'appareil par rapport à la dernière direction de mouvement. Le jeu peut faire en sorte que la position de repos finale d'un système soit différente de ce qui était prévu et de l'endroit où le système de commande avait l'intention d'arrêter l'appareil.

Utilisation d'ordinateurs pour contrôler les processus d'usinage et de fabrication.

Usinage avec plusieurs fraises montées sur un même arbre, généralement pour coupe simultanée.

Philosophie basée sur l'identification, puis la suppression, des obstacles à la productivité. S'applique aux processus d'usinage, au contrôle des stocks, aux rejets, au temps de changement et aux autres éléments affectant la production.

Opération d'usinage au cours de laquelle du métal ou un autre matériau est enlevé en appliquant de la puissance à une fraise rotative. En fraisage vertical, l'outil de coupe est monté verticalement sur la broche. En fraisage horizontal, l'outil de coupe est monté horizontalement, soit directement sur la broche, soit sur un arbre. Le fraisage horizontal est en outre décomposé en fraisage conventionnel, où la fraise tourne dans le sens opposé à la direction d'alimentation, ou "vers le haut" dans la pièce à usiner; et le fraisage en montée, où la fraise tourne dans le sens de l'avance, ou "vers le bas" dans la pièce. Les opérations de fraisage comprennent le fraisage plan ou surfacique, le fraisage en bout, le surfaçage, le fraisage d'angle, le fraisage de forme et le profilage.

Exécute des fraises en bout et des fraises montées sur arbre. Les caractéristiques comprennent une tête avec une broche qui entraîne les fraises ; une colonne, un genou et une table qui assurent le mouvement dans les trois axes cartésiens ; et une base qui supporte les composants et abrite la pompe et le réservoir de liquide de coupe. Le travail est monté sur la table et introduit dans la fraise rotative ou la fraise en bout pour accomplir les étapes de fraisage ; les fraiseuses verticales alimentent également les fraises en bout au moyen d'un fourreau monté sur broche. Les modèles vont des petites machines manuelles aux grands broyeurs à lit et duplex. Tous prennent l'une des trois formes de base suivantes : vertical, horizontal ou convertible horizontal/vertical. Les machines verticales peuvent être de type genou (la table est montée sur un genou qui peut être élevé) ou de type lit (la table est solidement soutenue et ne se déplace qu'horizontalement). En général, les machines horizontales sont plus grandes et plus puissantes, tandis que les machines verticales sont plus légères mais plus polyvalentes et plus faciles à configurer et à utiliser.

Bande ou bloc de matériau rectifié avec précision utilisé pour élever une pièce, tout en la gardant parallèle à la table de travail, pour éviter le contact entre la fraise et la table.

Mouvement sur une fraiseuse ou un tour CNC d'un point à un autre à pleine vitesse mais, généralement, sans interpolation linéaire.

Espace prévu derrière les tranchants pour éviter les frottements. Parfois appelé soulagement primaire. Le relief secondaire offre un espace supplémentaire derrière le relief principal. Le relief sur les dents d'extrémité est un relief axial ; le relief sur les dents latérales est un relief périphérique.

Dans les applications à commande numérique, coupe plus courte que la coupe programmée résultant d'une commande de changement de direction. Également une condition dans les dents d'engrenage générées lorsqu'une partie de la courbe de congé se trouve à l'intérieur d'une ligne tracée tangente au profil de travail à son point de jonction avec le congé. Une contre-dépouille peut être délibérément introduite pour faciliter les opérations de finition, comme dans le pré-rasage.