Le système de positionnement excentrique détermine la position et l'angle de l'outil

Oct 12, 2023

Coventry Associates à Shrewsbury, Mass., a développé un système à trois axes pour une variété d'opérations d'usinage. Appelé système de positionnement excentrique (EPS), le système entièrement électrique élimine la pneumatique et l'hydraulique, réduit le temps de configuration et de cycle, utilise moins d'énergie et a un faible encombrement, a déclaré Craig Gardner, président de Coventry Associates.

EPS est un système mécatronique composé d'un empilement de trois tables rotatives excentriques. En contrôlant la rotation de chaque table rotative, la position et l'angle précis d'un outil sont obtenus. La précision de positionnement et les performances adaptatives du système EPS sont rendues possibles par la CNC Siemens Sinumerik, comme le montre cette vidéo.

L'EPS a été incorporé dans une rectifieuse ID où il a démontré trois avantages distincts. Il peut dresser ou meuler n'importe quelle forme sans utiliser de rouleaux diamantés ou d'accessoires de dressage spéciaux. Deuxièmement, il peut broyer en contrôlant de manière adaptative la force de broyage normale, plutôt que la vitesse d'alimentation, ce qui améliore considérablement les taux d'enlèvement de matière. Troisièmement, il compense en temps réel les déviations qui entraînent une variation du diamètre de la pièce et/ou du cône, améliorant à la fois la qualité et le débit.

Gardner a déclaré que l'EPS "a des applications potentielles dans toutes les opérations de rectification et de tournage pour l'industrie des machines-outils". Il a ajouté que l'EPS sera adapté à toute opération d'usinage nécessitant une combinaison de haute précision de positionnement et de force contrôlée.

Le produit de lancement de Coventry, EPS SingleTool, est conçu pour les opérations de rectification ID de roulements, à l'aide d'une seule poupée porte-meule. Une tête de travail à sabot ou à mandrin peut être utilisée, avec une pointe unique ou un dresseur rotatif pour façonner n'importe quel contour. La consommation électrique est de 10 kW maximum. et le poids est de 630 kg, avec des dimensions extérieures de 305 mm x 660 mm x 560 mm.

Coventry a validé les performances de positionnement de l'EPS SingleTool à l'aide d'un interféromètre laser pour mesurer sa résolution, sa précision, sa répétabilité et sa rectitude.

En raison de la cinématique unique de l'EPS, tous les mouvements sont des mouvements interpolés sur trois axes. Les résultats de ces mesures sont présentés dans le tableau 1. Ces mesures montrent une capacité de positionnement de pointe avec une répétabilité de 52 nanomètres.

Le système a également une rigidité statique et dynamique élevée ainsi que la capacité de meuler avec des forces importantes et d'effectuer des mouvements rapides pour minimiser le temps nécessaire pour effectuer des mouvements sans meulage.

La figure ci-dessous (figure 4) montre la déviation X ou "rectitude" obtenue pendant 3 allers-retours (6 passages au total) sur l'axe Z. Ces données montrent que la différence entre les valeurs maximales et minimales pour les 6 passes était inférieure à un micron sur 200 mm de course.

Coventry a travaillé en étroite collaboration avec les bureaux de Fraunhofer USA à Boston, Massachusetts, ainsi qu'avec deux partenaires clés, Saint Gobain Abrasives et Siemens Industry, Inc., pour développer la première application de meulage SingleTool ID.

Comme Gardner l'a expliqué, "Notre stratégie commerciale est de commercialiser l'EPS en tant que solution matérielle et logicielle, soit en tant que machine complète pour les utilisateurs finaux, soit en tant que plate-forme pour les constructeurs de machines. Notre solution offre un fonctionnement entièrement électrique, sans pneumatique ni hydraulique. Nous voyons généralement une résolution inférieure à 0,12 micron avec une répétabilité de 0,05 micron, plus une précision linéaire de 0,12 micron avec une rigidité statique et dynamique constante jusqu'à une force de meulage maximale de 3,34 kN. accélération, suit un mouvement de 203 mm en 1,16 sec."

Dispositif de serrage qui se fixe sur une broche de fraiseuse, de tour ou de perceuse. Il tient un outil ou une pièce par une extrémité, ce qui lui permet d'être tourné. Peut également être monté sur la table de la machine pour maintenir une pièce. Deux mâchoires réglables ou plus maintiennent l'outil ou la pièce. Peut être actionné manuellement, pneumatiquement, hydrauliquement ou électriquement. Voir collet.

Contrôleur à microprocesseur dédié à une machine-outil permettant la création ou la modification de pièces. La commande numérique programmée active les servos et les entraînements de broche de la machine et contrôle les différentes opérations d'usinage. Voir DNC, commande numérique directe ; CN, commande numérique.

Élimination des matériaux indésirables des meules "chargées" à l'aide d'un diamant à une ou plusieurs pointes ou d'un autre outil. Le processus expose également les points abrasifs tranchants inutilisés. Voir chargement ; rectifier.

Mesure de la capacité d'un système d'usinage à amortir les vibrations d'une entrée forcée. Si la rigidité dynamique d'un système n'est pas suffisante pour amortir les vibrations, un broutage se produit. Voir rigidité statique ; raideur.

Taux de changement de position de l'outil dans son ensemble, par rapport à la pièce lors de la coupe.

Opération d'usinage dans laquelle la matière est enlevée de la pièce par une meule abrasive motorisée, une pierre, une bande, une pâte, une feuille, un composé, une boue, etc. Prend diverses formes : meulage de surface (crée des surfaces planes et/ou carrées) ; meulage cylindrique (pour les formes cylindriques et coniques externes, les filets, les contre-dépouilles, etc.); meulage sans centre; chanfreinage; meulage de filets et de formes; meulage d'outils et de fraises; broyage désinvolte; rodage et polissage (meulage avec des grains extrêmement fins pour créer des surfaces ultra lisses); honing; et meulage de disque.

Alimente une meule ou un autre outil abrasif dans le but d'enlever le métal et de finir les pièces à des tolérances serrées. Fournit des surfaces de pièce lisses, carrées, parallèles et précises. Lorsque des surfaces ultra-lisses et des finitions de l'ordre du micron sont requises, des machines de rodage et de rodage (meuleuses de précision qui utilisent des abrasifs avec des grains extrêmement fins et uniformes) sont utilisées. Dans son rôle de "finition", la rectifieuse est peut-être la machine-outil la plus utilisée. Différents styles sont disponibles : meuleuses d'établi et sur socle pour affûter les mèches de tour et les perceuses ; rectifieuses planes pour la production de pièces carrées, parallèles, lisses et précises; meuleuses cylindriques et centerless; meuleuses à trou central; meuleuses de formes; meuleuses à surfacer et en bout; meuleuses à tailler les engrenages; meuleuses à gabarit; meuleuses à bande abrasive (dossier, cadre oscillant, rouleau à bande); meuleuses d'outils et de couteaux pour affûter et réaffûter les outils de coupe; meuleuses au carbure; meuleuses à matrices portatives; et scies à tronçonner abrasives.

Dimension qui définit le diamètre intérieur d'une cavité ou d'un trou. Voir OD, diamètre extérieur.

Mesure de longueur égale à un millionième de mètre.

Utilisation d'un shaper principalement pour produire des surfaces planes dans des plans horizontaux, verticaux ou angulaires. Cela peut également inclure l'usinage de surfaces courbes, d'hélices, de dentelures et des travaux spéciaux impliquant des formes irrégulières et irrégulières. Souvent utilisé pour la fabrication de prototypes ou de petites séries afin d'éliminer le besoin d'outils ou de processus spéciaux coûteux.

1. Capacité d'un matériau ou d'une pièce à résister à la déflexion élastique. 2. Le taux de contrainte par rapport à la déformation ; plus la contrainte requise pour produire une déformation donnée est grande, plus le matériau est dit rigide. Voir rigidité dynamique ; rigidité statique.

La pièce est maintenue dans un mandrin, montée sur une plaque frontale ou fixée entre les centres et tournée tandis qu'un outil de coupe, normalement un outil à pointe unique, y est introduit le long de sa périphérie ou à travers son extrémité ou sa face. Prend la forme d'un tournage rectiligne (coupe le long de la périphérie de la pièce); tournage conique (création d'un cône); tournage pas à pas (tournage de diamètres différents sur la même pièce) ; chanfreiner (chanfreiner un bord ou un épaulement); parement (coupe sur une extrémité); filetages tournants (généralement externes mais peuvent être internes); ébauche (enlèvement de métal à grand volume); et la finition (coupes légères finales). Réalisé sur tours, centres de tournage, mandrins, visseuses automatiques et machines similaires.