Le processus de calibration s’automatise

Le 21/04/2008 à 18:44  

Les lauréats des Trophées Industrie Paris 2008 ont été primés lors du salon de l’Industrie qui s’est tenu à Paris du 31 mars au 04 avril à Paris-Nord Villepinte. Dans la catégorie “Mesure – Contrôle – Composants – Vision”, c’est le Cycle 996 intégré aux commandes numériques Sinumerik 840D de Siemens qui a remporté le prix de l’innovation.

Une fraiseuse cinq axes commande le déplacement d’un outil selon les trois axes linéaires et les deux axes rotatifs. Selon les machines, diverses cinématiques sont mises œuvre pour actionner les axes rotatifs. On parle notamment de tête birotative lorsque les deux axes sont dans la tête portant l’outil et de table rotative inclinable lorsque les deux axes sont dans la table. Lorsqu’un axe rotatif se situe dans la tête alors que l’autre se trouve dans la table, il s’agit de cinématique mixte. Heureusement, pour une même opération de fraisage, le programmeur pièce n’a pas à se soucier de la cinématique de la machine. Il n’a pas non plus à se préoccuper de la longueur de l’outil. Les mouvements nécessaires sur une machine pour exécuter un usinage cinq axes dépendent en effet également de la longueur de l’outil. Depuis de nombreuses années, les commandes numériques intègrent une fonctionnalité RTCP (Rotation Tool Center Point) qui rend les programmes pièce indépendants à la fois de la machine et de l’outil. Cette fonctionnalité calcule et applique en temps réel les compensations à apporter sur les mouvements des axes linéaires pour qu’à chaque déplacement des axes rotatifs, l’outil reste au contact de la pièce. Pour que cette fonctionnalité soit opérationnelle, il faut renseigner la commande numérique de la nature de la cinématique de la machine et saisir tous les paramètres (comme les cotes) des organes mécaniques déplacés par les axes rotatifs. Mais les cotes saisies restent théoriques. Elles peuvent différer quelque peu d’une machine à l’autre d’un même modèle. Cette opération de configuration doit donc être suivie par une campagne de mesures pour s’assurer que les compensations s’exécutent correctement. La méthode traditionnelle consiste à fixer une sphère mesurant 10 mm de diamètre sur la broche de l’outillage et un comparateur sur la table. Si le paramétrage reflète la réalité mécanique et cinématique de la machine, on ne doit pas observer de déviations du comparateur lors du déplacement des axes rotatifs. « Mais cela serait bien étonnant, qu’en renseignant uniquement les cotes théoriques de la machine, la fonction de compensation soit opérationnelle du premier coup. Il y a forcément des dispersions mécaniques entre des machines d’un même modèle », observe Bernard Mauclère, chef de produits machine-outil chez Siemens. En général, on observe des variations de l’aiguille du comparateur qui exigent d’apporter des corrections aux paramètres de la commande numérique.

Plus besoin d’expert

Cette opération de vérification à l’aide d’un comparateur et d’une sphère paraît simple. Mais en réalité, elle réclame l’intervention d’un expert. Souvent, les industriels font appel aux constructeurs de la machine. Mais, ces derniers n’interviennent pas forcément, et cette opération a un coût et prend surtout du temps. « Il faut compter au moins une demi-journée », assure Bernard Mauclère. Siemens a trouvé la parade. Il propose une fonction intégrée à ses commandes numériques de la gamme Sinumerik 840D. Cette fonction porte le nom peu évocateur de Cycle 996. Elle remplace la méthode de calibration manuelle traditionnelle par une procédure automatique. Elle ne réclame aucun expert! Il suffit que la fraiseuse cinq axes soit équipée d’un palpeur de pièce 3D. « Ce qui est le cas de toutes les machines utilisées pour réaliser des pièces de précision telles que les moules pour injection plastique, les outillages d’emboutissage de carrosserie automobile ou des composants pour l’aéronautique », indique Bernard Mauclère.
Le Cycle 996 exige simplement de fixer le palpeur sur la broche de la machine et de placer une sphère d’étalonnage calibrée sur la table rotative. Il ne réclame ni une connaissance exacte de la mécanique de la machine ni son plan coté. Il suffit de déclarer le type de cinématique de la fraiseuse (tête rotative, table rotative inclinable, cinématique mixte). Le palpeur va venir mesurer la position de la sphère en trois positions pour chaque axe rotatif. Six mesures sont donc réalisées. La mise en œuvre de ce cycle occupe au mieux 15 minutes voire 45 minutes.
A l’issue de cette procédure, l’utilisateur a le choix d’afficher les résultats obtenus, de les mémoriser ou encore de modifier les paramètres si les tolérances ne sont pas dépassées. Si les valeurs sont trop éloignées des tolérances, il pourra opter pour un contrôle poussé de la machine. Le Cycle 996 est rapide à mettre en œuvre et ne réclame pas d’expertise particulière. Du coup, on peut l’utiliser dès que l’on a un doute sur la précision d’une fraiseuse. « Un tel réglage préventif pourrait permettre de s’assurer que les valeurs de correction sont parfaitement en phase avec la réalité mécanique de la machine », note Bernard Mauclère. On lève le doute sans faire appel au constructeur de l’équipement. On peut également exécuter un Cycle 996 de manière préventive: avant par exemple la réalisation d’une matrice d’emboutissage pour carrosserie automobile qui occupe la machine pendant plusieurs jours.

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