Précision des centres d’usinage HEDELIUS

De nombreux facteurs entrent en jeu pour atteindre la précision d’usinage recherchée. À commencer par les machines elles-mêmes. Ainsi, la conception, les composants et les logiciels ont une influence sur le résultat obtenu. De nombreux autres facteurs auxiliaires doivent par ailleurs être pris en compte, de l’emplacement de la machine à la qualification du personnel, en passant par les systèmes de mesure, les dispositifs de serrage et les outils.

Conception
Conception
Durant la phase initiale de tout développement d’un nouveau centre d’usinage, il s’agit de faire des arbitrages entre différents critères tels que la stabilité, la précision, la dynamique, l’automatisation, l’encombrement, les cotes de transport et les coûts de production, en fonction du domaine d’application prévu. Pour ses systèmes, conçus comme des centres d’usinage universels pour un large éventail d’applications de la construction de machines et d’outils, HEDELIUS accorde la priorité à la stabilité et à la précision durant la phase de conception. Fruit de ce processus, le mode de conception spécial des centres d’usinage TILTENTA se distingue ainsi par un axe Y en porte-à-faux constant ainsi que par la rigidité et la précision élevées qui en découlent sur l’ensemble de la zone de déplacement des axes Y et Z. Les résultats furent si convaincants que ce mode de conception a été repris pour les centres d’usinage compacts à 5 axes de la série ACURA.
Systèmes de mesure
Systèmes de mesure
HEDELIUS utilise exclusivement des appareils de mesure directs de la longueur pour la détection de la position des axes X, Y et Z. La boucle de régulation de position englobe ainsi le mécanisme d’avancement complet. Il s’agit d’un mode de fonctionnement en boucle fermé. Les erreurs de transmission des composants mécaniques de la machine peuvent être détectées par le système de mesure linéaire sur l’axe d’avance, et compensées par l’électronique de commande.

Cela permet d’exclure toute une série de sources d’erreur potentielles :
  • Erreurs de positionnement liées à une surchauffe de la vis à billes
  • Erreur d’inversion
  • Erreurs cinématiques liées à une erreur de pas de la vis à billes
Les systèmes de mesure linéaires sont donc incontournables pour les machines devant répondre à des exigences élevées en termes de précision du positionnement et de vitesse d’usinage. Tous les centres d’usinage de HEDELIUS sont équipés de systèmes de mesure directs de série.
Modules
Modules
Les modules critiques tels que les colonnes mobiles, les bancs et les unités de table roto-basculante sont fabriqués et mesurés en interne par HEDELIUS. Cela nous permet non seulement de garder un œil sur la qualité, mais aussi d’identifier les possibilités et les limites de l’usinage moderne au quotidien. Cette connaissance des processus est constamment intégrée dans les améliorations apportées à nos produits et dans les conseils fournis à nos clients.
Guidages et rectilinéarité
Guidages et rectilinéarité
L’alignement des glissières de guidage requiert une attention et une expérience particulières. HEDELIUS utilise des systèmes de guidage à rouleaux préparés de fabricants allemands et suisses. Grâce à l’alignement fin avec les techniques de mesure optique, les systèmes de guidage de l’axe Y sont montés avec une rectitude maximale de 5 µm. À la fin du montage, la précision du positionnement et de la reproductibilité ainsi que la rectitude et le jeu d’inversion des axes linéaires sont contrôlés et consignés à l’aide d’un interféromètre laser. Ainsi, la précision du positionnement des axes linéaires est régulièrement inférieure à 6 µm. (référence : norme ISO 230-2). Lors de votre visite de l’usine, nous vous donnerons un aperçu des procédures internes et des procès-verbaux de réception.
Systèmes de mesure sur axes rotatifs
Systèmes de mesure sur axes rotatifs
Dans les centres d’usinage à 5 axes, la précision des systèmes de mesure a une influence considérable sur l’angularité et le parallélisme des surfaces et des perçages. C’est pourquoi, dans les plateaux rotatifs intégrés, les entraînements à broche basculante et les unités de table roto-basculante, HEDELIUS utilise également des capteurs de mesure d’angle directe au cœur de chaque axe rotatif. Sur demande, nous pouvons mesurer la précision du positionnement des axes rotatifs avec une résolution de ±1", à l’aide de systèmes de mesure angulaire laser. Nous calibrons aussi les axes avec une précision optimale. Des précisions de positionnement inférieures à ±5" peuvent ainsi être obtenues avec des composants de série. De plus, sur certains modèles, il est possible d’équiper les axes C de systèmes de mesure angulaire permettant d’atteindre une précision du positionnement accrue inférieure à ±2,5".
Circularité
Circularité
Le test de circularité de Renishaw s’est imposé comme une méthode rapide et simple de contrôle de la précision des centres d’usinage. La mesure fournit en quelques minutes des informations sur l’interaction entre deux axes linéaires et sur la précision d’un mouvement circulaire. Les guidages à rouleaux sans patinage ni agglutination, associés à des systèmes de mesure de déplacement directe et à une précision angulaire élevée, permettent dans la plupart des cas de réaliser des fraisages de qualité IT7 ou supérieure. Cela réduit les temps de fabrication et le nombre d’outils à broche nécessaire. Nous nous ferons un plaisir de vous faire une démonstration de la précision de la circularité avec notre système de mesure Renishaw.
Système de refroidissement des broches de précision et compensation de température
Système de refroidissement des broches de précision et compensation de température
Pour l’évacuation de la chaleur produite par la broche de fraisage, HEDELIUS équipe ses centres d’usinage de la série ACURA 65, par exemple, de systèmes de refroidissement des broches actifs. Afin de réguler la puissance de refroidissement de manière optimale, le refroidisseur de la broche dispose d’un capteur de température monté sur le banc de la machine, qui enregistre en permanence la température actuelle du banc et détermine ainsi la valeur de consigne de la température de refroidissement. Le refroidissement actif, associé à une précision de régulation élevée de ±0,2 kelvin, permet d’obtenir une stabilité thermique accrue dès la version standard. Le refroidissement de la broche ne permet pas d’évacuer toute la chaleur. Toutefois, comme le refroidissement de la broche ne permet pas d'éliminer toute la chaleur, HEDELIUS installe en option des capteurs de température supplémentaires sur la broche, la colonne mobile et, dans certains cas, sur les axes rotatifs, afin de compenser les déplacements structurels par le biais du système de commande.
Température du liquide de refroidissement
Température du liquide de refroidissement
Des résultats de fabrication constants exigent des conditions ambiantes constantes. Pour obtenir une précision maximale et des résultats reproductibles, une température constante de la pièce à usiner pendant l’usinage est un facteur important. Un développement de chaleur dans la pièce à usiner et l’outil peut entraîner un dépassement des tolérances admissibles, donc des rebuts. Dans ce cas, les exigences de qualité de la pièce à usiner ne sont plus remplies. Un refroidissement actif et régulé du réfrigérant empêche le développement de chaleur dans le matériau et l’outil. Les installations de refroidissement HEDELIUS peuvent ainsi être équipées d’un refroidisseur intégré à immersion permettant de tempérer le réfrigérant.
Palpeur 3D et laser
Palpeur 3D et laser
Pour des raisons de précision et d’optimisation des temps de préparation, un palpeur 3D est aujourd’hui incontournable. Le champ d’application d’un palpeur 3D s’étend de mesures préparatoires (p. ex. détermination des cotes) à des mesures de surveillance du programme en vue de l’établissement des procès-verbaux en passant par des mesures de régulation pendant l’enlèvement de copeaux (p. ex. réajustement pendant les passes). De plus, presque tous les centres d’usinage sont aujourd’hui équipés d’un palpeur ou d’un laser permettant de mesurer les outils.

Exemples d’applications possibles :
  • Mesure des cotes en cas de variation des dimensions des pièces brutes (p. ex. pièces en fonte ou en bois)
  • Détermination de l’orientation de la pièce pour calcul de la rotation des coordonnées
  • Adaptations au processus d’usinage, par ex. déplacement de l’outil, déformation de la pièce et effets thermiques
  • Contrôle de caractéristiques spéciales
  • Suivi de caractéristiques divergentes via des protocoles
  • Détermination de l’usure et de la rupture de l’outil
Cycle de mesures cinématiques
Cycle de mesures cinématiques
Si des pièces complexes doivent être fabriquées avec une précision et un taux de reproductibilité élevés sur de longues périodes, la position des axes rotatifs par rapport aux axes linéaires doit être régulièrement contrôlée. Cette « chaîne de transformation » est modifiée en permanence par des facteurs thermiques, notamment météorologiques ou liés au process, et doit donc être régulièrement calibrée. Les options logicielles telles que le cycle KinematicsOpt de Heidenhain ou le cycle 996 de Sinumerik permettent à l’opérateur de réaliser lui-même ce calibrage en quelques minutes.
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