Suisse

May 07, 2023

Pour les ateliers qui produisent des composants plus petits, disons moins de 1,5" (38,1 mm) de diamètre environ, les raisons d'investir dans des tours CNC de style suisse ne manquent pas. Les raisons incluent :

Ajoutez à cette liste des capacités avancées telles que l'usinage au laser, le tourbillonnage de filets, la coupe par oscillation et la possibilité de basculer entre les poupées fixes et les poupées mobiles, et il est clair que ces machines-outils efficaces et capables peuvent terminer la plupart des pièces en moins de temps que toutes les alternatives moins flexibles et beaucoup plus chères : les équipements de transfert rotatif et les machines à vis multibroches.

Il y a un hic. Ces capacités impressionnantes s'accompagnent de complexité. Chacun des chariots, broches et outils de coupe mentionnés ci-dessus doit être programmé séparément, puis synchronisé à l'aide de codes G spéciaux. Pour éviter d'endommager la pièce et la machine, il doit y avoir un alignement parfait de la broche principale et de la contre-broche lors du transfert de la pièce. La zone de travail compacte qui aide à donner à l'usinage suisse ses temps de cycle courts peut rendre les changements d'outils un peu gênants, les opérateurs utilisant de minuscules clés pour tourner de minuscules vis tout en passant devant, autour et sous d'autres outils de coupe. Pire encore, tous ces outils dans des espaces restreints ont tendance à attraper de longs copeaux filandreux qui, s'ils sont laissés sans surveillance, peuvent être catastrophiques.

La bonne nouvelle est que les constructeurs de machines-outils de style suisse reconnaissent ces défis et, depuis l'invention du tour à poupée mobile en 1872, s'efforcent de rendre leurs produits plus faciles à utiliser. L'un d'entre eux est Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, où Greg Knight, vice-président des ventes pour les produits de tournage de production, suggère que la facilité d'utilisation commence par un système de FAO performant.

"Outre notre gamme Nexturn de tours suisses CNC, nous proposons une large gamme d'équipements de fraisage, de tournage et d'électroérosion, et nous voulions un système de programmation qui fonctionne bien avec chacun d'eux", a-t-il déclaré. "Après une évaluation approfondie, notre service d'applications nous a recommandé d'utiliser ESPRIT [développé par DP Technology]. Il fournit la détection de collision graphique nécessaire pour éviter de faire planter une machine-outil coûteuse, et comme nous travaillons en étroite collaboration avec eux sur le développement du post-processeur, nos clients peuvent être assurés qu'ils obtiendront un code G de qualité. Et, comme je l'ai dit, il est assez facile à utiliser, en particulier pour les programmeurs novices."

Pourtant, même le meilleur logiciel de programmation ne fait pas grand-chose pour les employés inexpérimentés qui ne maîtrisent pas les fonctionnalités de la machine, c'est pourquoi l'ingénieur d'applications d'Absolute, Scott Petrisko, insiste sur l'importance de la formation des opérateurs. "Il y a certainement place à l'amélioration là-bas", a-t-il déclaré. "Trop d'ateliers boitent, comptant sur la capacité de leurs machinistes à lire le manuel de la machine et à comprendre les choses par eux-mêmes. S'ils consacraient du temps et de l'argent à une formation régulière, ils pourraient tirer bien plus de leurs machines-outils. Cela se rentabilise très rapidement."

Petrisko a suggéré qu'un tour de style suisse plus complexe, avec de nombreuses stations d'outils disponibles et une capacité de broche généreuse, est dans de nombreuses situations un meilleur choix qu'un tour qui ne répond qu'aux exigences minimales pour une pièce ou une famille de pièces. Le fait d'avoir des stations supplémentaires signifie qu'il est plus probable que l'outil de coupe nécessaire pour un travail donné réside dans la machine, ce qui réduit le temps de changement, tout comme une broche plus grande ouvre la porte à un travail supplémentaire.

Pour les outils qui doivent être changés - et il y en a toujours quelques-uns avec chaque configuration - Petrisko est un grand fan des outils à changement rapide, suggérant que ces systèmes aident à maximiser la disponibilité de la machine. John Kollenbroich, responsable de la gestion des produits pour Horn USA Inc., Franklin, Tennessee, est d'accord. Il a noté que le changement rapide permet de réduire les temps de configuration et accélère également le remplacement des outils en cours de fabrication, ce qui peut être l'un des principaux contributeurs aux temps d'arrêt des machines. De plus, il permet de prérégler l'outil hors ligne, ce qui augmente encore la productivité et réduit le risque d'erreur de l'opérateur lors du toucher de l'outil.

"Nous avons établi un partenariat avec W&F Werkzeugtechnik en Allemagne, et ils proposent un système d'outillage à changement rapide pour les porte-outils à queue rotative et carrée", a-t-il déclaré. "Il est activé avec une seule vis sur le côté du support qui est serrée à un couple spécifique de quatre Newton-mètres, et s'installe comme le fait un support de style HSK, avec un contact double face et conique. Il y a aussi une goupille d'alignement dans les outils à tige carrée qui assure un axe central parfait."

Pour une approche d'outillage plus complète, Kollenbroich a déclaré que la société propose la plaque de gang linéaire WF Micro, qui fonctionne avec les outils W&F Micro Stick que nous venons de décrire ou l'outillage à tige carrée existant d'un magasin. Chris Foschaar, ingénieur d'application et de vente pour Horn, a expliqué que l'accessoire modulaire remplace la plaque de raccordement existante d'une machine de style suisse et est raccordé à un système intégré de gestion du liquide de refroidissement haute pression (CMS).

Cela élimine le besoin de lignes de refroidissement individuelles en plastique ou en cuivre qui s'accrochent facilement au passage des copeaux, a-t-il dit, ou que l'opérateur de la machine fait tomber par inadvertance lors du changement d'un outil de coupe, ce qui peut avoir des résultats catastrophiques. "Le principal avantage de la plaque est l'interchangeabilité. Elle permet à un opérateur d'indexer ou de changer d'outils rapidement et avec précision, une tâche qui peut être difficile sur la plupart des machines suisses en raison de la proximité. Entre cela et le fait que vous n'avez pas à vous soucier des lignes de liquide de refroidissement, c'est un gain de temps considérable."

Derek Briggs, chef de produit suisse pour Tsugami/Rem Sales LLC, Windsor, Connecticut, a confirmé la nécessité d'un outillage à changement rapide et d'un liquide de refroidissement haute pression intégré. Il a désigné le système GWS-Tooling du fabricant allemand Goeltenbodt comme une solution préférée pour Tsugami et d'autres marques de tours CNC de style suisse. "L'un de ses plus grands avantages est la possibilité d'utiliser des porte-outils standard prêts à l'emploi", a-t-il déclaré. "Vous desserrez une vis, sortez une cartouche contenant l'outil de bâton et changez l'insert sur le banc ou installez une cartouche préchargée. Et comme il y a un préréglage fourni avec le système, il n'est jamais nécessaire de toucher à la machine, ce qui permet de gagner plus de temps."

Certes, ces systèmes sont une option coûteuse - selon le fabricant, la machine-outil et le nombre de stations d'outillage nécessaires, un atelier peut s'attendre à dépenser 50 000 $ ou plus pour équiper chacun de ses tours. Et pourtant, compte tenu de la pénurie persistante d'opérateurs de machines qualifiés et de la volonté de chaque atelier d'atteindre des niveaux élevés d'OEE (efficacité globale de l'équipement), de tels investissements sont facilement justifiés.

Briggs a suggéré qu'une partie de cet investissement peut être compensée en utilisant le logiciel de programmation Abile de Tsugami, qui est fourni gratuitement avec ses machines de style suisse. Il a déclaré qu'il est très simple à utiliser, prend en charge toutes les opérations d'usinage, sauf les plus complexes, et fournit une simulation et une génération de code spécifiques à la machine. Il génère également les décalages d'outils, ce qui simplifie encore la configuration. Et même si Abile n'est peut-être pas aussi puissant qu'ESPRIT ou d'autres systèmes de CAO/FAO disponibles dans le commerce, c'est peut-être "un bon point de départ" pour les ateliers ayant des besoins d'usinage moins sophistiqués. "C'est particulièrement intéressant pour les nouveaux utilisateurs, car cela les aide à gagner en confiance pendant qu'ils apprennent à programmer."

Gonzalo Serrano a une suggestion similaire. Ingénieur d'applications chez Index Corp., Noblesville, Ind., il a déclaré que les logiciels de programmation et de simulation WinFlexIPS et WinFlexIPSPlus de la société sont conçus spécifiquement pour la gamme Traub de tours de style suisse. La première d'entre elles est livrée en standard sur toutes les machines, tandis que la version "plus" peut être installée sur un PC ou un ordinateur portable et prend en charge des fonctions d'usinage de niveau supérieur telles que la gravure, la simulation 3D et les cycles de fraisage complexes.

Les deux simulent à l'aide du code G post-traité et facilitent l'application des valeurs de compensation de fraise correctes ou l'insertion des codes de "synchronisation" nécessaires pour effectuer le tournage ou le fraisage sur jusqu'à quatre axes simultanément. "Cette dernière partie - la synchronisation - est quelque chose avec laquelle beaucoup de machinistes se débattent, du moins jusqu'à ce qu'ils découvrent à quel point c'est facile", a déclaré Randy Carlisle, ingénieur des propositions d'index. "C'est pourquoi la formation est si importante et pourquoi les ateliers devraient investir dans l'équipement d'un distributeur qui offre un excellent support d'applications. Cela peut avoir un effet considérable à la fois sur la productivité et la rentabilité de ces machines-outils très performantes."

Et bien que cela puisse sembler n'avoir rien à voir avec la simplification des opérations suisses, la fonctionnalité de type Industrie 4.0 contribue largement à la réalisation des deux objectifs que nous venons de mentionner. Selon Serrano, la dernière itération de la commande Mitsubishi utilisée sur l'équipement Traub prend en charge le partage de données bidirectionnel avec des systèmes logiciels externes et fournit des informations utiles à l'opérateur de la machine, telles que des conseils de programmation et des rappels de maintenance.

L'industrie 4.0 et les systèmes de surveillance à distance servent également à alerter la direction en cas de problème, a noté Carlisle. « Ils vous permettent de voir les chiffres de production en temps réel, comme le nombre de pièces usinées au cours d'une période donnée et s'il y a eu des rebuts. Évidemment, vous avez besoin d'un système de mesure pour capturer ces données, ce que nous proposons avec notre cellule automatisée Index iXCenter. Il utilise un robot FANUC pour transmettre les pièces à une jauge Renishaw ou à une MMT, par exemple, qui peut mesurer certaines dimensions, puis effectuer des décalages vers les outils de coupe pertinents si nécessaire.

Brian Such, vice-président exécutif de Marubeni Citizen-Cincom Inc., Allendale, NJ, énumère une multitude de fonctionnalités permettant de gagner du temps, telles que le sondage en ligne sur les nouvelles machines de son entreprise. De plus, la vérification grammaticale corrige rapidement les programmes machine pour détecter les erreurs de syntaxe, réduisant ainsi le temps de validation. Les outils de coupe utilisés sur deux "canaux" de machine ou plus peuvent être contrôlés en utilisant le même décalage. Le "système de contrôle d'axe libre" facilite le renommage de l'axe X en tant qu'axe Y, par exemple, et est utilisé pour augmenter la précision d'usinage dans certaines applications.

La fonction de vérification du programme sur machine est peut-être la plus utile pour les personnes chargées de la configuration, qui transfère la vitesse d'alimentation traditionnelle et les dérogations rapides à la poignée d'impulsion manuelle et permet aux opérateurs de ralentir instantanément tous les axes à la vitesse d'un escargot ou de remonter à pleine vitesse. Cela évite l'approche du coup de poing blanc « chevauchant l'arrêt d'urgence » avec laquelle tant de machinistes CNC sont familiers. Et si une erreur est détectée ou si une collision est sur le point de se produire, il est possible de suspendre l'exécution du programme, d'effectuer une modification en direct et de reprendre là où vous vous étiez arrêté.

Tel a poursuivi en soulignant la facilité avec laquelle un opérateur peut synchroniser la broche principale et la contre-broche, une tâche qui a longtemps été difficile sur certaines machines. "Toute personne possédant une machine suisse capable de fraiser se retrouvera à un moment donné à essayer de passer une pièce non ronde et de forme irrégulière à la sous-broche. Sur un Citizen, il suffit de faire tourner la sous-broche vers la broche principale, de faire tourner la broche à la main jusqu'à ce qu'elle soit alignée, de fermer la pince sur la pièce et d'appuyer sur un bouton appelé "phase set" qui remet les encodeurs à zéro. Vous pouvez maintenant passer la pièce à la volée à n'importe quel régime."

En ce qui concerne le sondage mentionné précédemment, la société est sur le point de publier cette fonctionnalité sur ses machines de la série L. "Nous avons introduit un ATC (changeur d'outils automatique) sur certaines de nos machines l'année dernière, et certains de nos clients ont commencé à demander un moyen plus rapide et plus automatisé de régler les outils qu'avec un préréglage", a déclaré Such. "Nous aurons donc bientôt un système de palpage disponible avec un palpeur dans l'ATC et un à côté de la sous-broche, que les ateliers pourront utiliser pour toucher les outils pendant le processus de configuration ainsi que pour mesurer les pièces pendant l'usinage. C'est plutôt cool."

Star CNC Machine Tool Corp., Roslyn Heights, NY, est un autre constructeur de machines avec une vaste gamme de tours de style suisse et une technologie exclusive. Pourtant, c'est la nouvelle machine à poupée fixe de l'entreprise qui enthousiasme le plus Ed Garber, directeur national des ventes. C'est parce que le SK51, un tour de fraisage-tournage avec deux tourelles, deux broches et une capacité de barre de 51 mm, est doté de la commande iHMI (interface homme-machine intelligente) de FANUC, qui, selon Garber, modifie les règles du jeu en termes de convivialité pour l'opérateur.

"Les tourelles du SK51 ont des courses X, Y et Z identiques et peuvent chacune transporter jusqu'à 32 outils, donc il se passe beaucoup de choses ici", a-t-il déclaré. "Pour cette raison, nous avions besoin d'une commande dotée d'excellentes capacités de simulation, capable d'afficher les outils, les accessoires de fraisage et la pièce en 3D et d'identifier toute interférence potentielle avant que l'opérateur n'appuie sur le démarrage du cycle."

Comme pour les autres fournisseurs de machines interrogés pour cet article, Star souhaitait une commande à la fois puissante et facile à utiliser. L'iHMI répond à ces deux exigences, avec des capacités d'estimation du temps de cycle, des bibliothèques d'outils graphiques, des rappels de maintenance et des fonctions de dépannage de la machine, y compris la visibilité sur les valeurs de fonctionnement des servos et des broches. "Nous avons également simplifié le toucher des outils et avons plusieurs autres fonctionnalités qui aident à raccourcir à la fois les temps de configuration et de cycle", a déclaré Garber.

Il a convenu avec ses pairs que les systèmes d'outillage à changement rapide sont un élément essentiel de toute stratégie d'optimisation de machine-outil, suisse ou autre, et a mentionné Exsys Automation et son système DECOFLEX comme l'un des principaux concurrents. Et comme d'autres, Garber a également noté le rôle croissant que joue l'Industrie 4.0 pour les fabricants de tous bords, dont les ateliers d'usinage. Pour Star et d'autres marques d'équipements CNC qui utilisent des commandes FANUC, cela signifie le SMOOSS-i, abréviation de Star Monitoring & Operator Support System.

« Un client place cela sur son serveur, connecte les machines-outils au réseau et dispose d'un accès instantané et en temps réel à l'état de la machine, au nombre de pièces, aux valeurs de durée de vie des outils, aux informations de planification, etc. », a déclaré Garber. « Il enverra des notifications par e-mail en cas de problème et peut être utilisé pour sauvegarder les paramètres de la machine et les données SRAM. Nous pensons que c'est un excellent outil pour la direction afin de garder un œil proactif sur les choses, mais pour les fabricants qui affichent les informations de production sur un téléviseur grand écran dans l'atelier, cela permet d'impliquer davantage les opérateurs de machines et les programmeurs. Parce que tout le monde a accès aux mêmes données, ils assument désormais une plus grande appropriation et responsabilité des mesures qui y sont affichées.

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