Vers l'industrie 4.0

May 04, 2023

Les machines sont conçues pour être faciles à utiliser et polyvalentes afin de combler le manque d'opérateurs expérimentés

Il existe un processus de meulage pour produire le degré de précision requis pour former et dimensionner pratiquement toutes les pièces. Les dispositifs médicaux, les outils de coupe et les pièces automobiles font partie de ceux qui bénéficient directement des dernières technologies et de l'automatisation des machines. Les principaux constructeurs de rectifieuses intègrent ces avancées dans la technologie des broches, les commandes et les logiciels, ainsi que la robotique dans leurs équipements pour répondre aux exigences de production, aux tolérances plus strictes et aux spécifications de finition. Face à une pénurie d'opérateurs et de techniciens de rectifieuses expérimentés, les constructeurs de machines rendent leurs machines aussi faciles à utiliser que possible et créent un support de connectivité numérique pour aider les fabricants dans la configuration, le fonctionnement et le dépannage.

Les avancées d'Anca Inc., Wixom, Mich, incluent le contrôle de la chaleur de la broche, l'automatisation du chargement, du meulage et de la mesure des ébauches liées à un robot, ainsi qu'une technologie de meulage d'engrenages pour la production de fraises à parer et de fraises à réaffûter. Selon le président Pat Boland, le nouveau système de fabrication intégré Anca (AIMS) optimise la production d'outils de coupe grâce à l'intégration et à la connectivité de l'industrie 4.0 à l'échelle de l'usine. "AIMS comprend tous les éléments de support clés, y compris le matériel et la suite logicielle complète pour prendre en charge le côté information de la cellule", a-t-il déclaré.

"Avec l'automatisation AIMS, les clients peuvent réaliser une production continue sans surveillance qui réduit considérablement le temps machine non productif et une automatisation intelligente qui connecte les processus de production d'outils séquentiels dans toute l'usine", a déclaré Boland. "AIMS est conçu pour être modulaire, configurable et extensible et peut être déployé par étapes, permettant une transition facile, progressive et en douceur de la fabrication traditionnelle à la fabrication automatisée et intégrée", a-t-il expliqué.

Les nouvelles meuleuses d'outils de coupe d'Anca comprennent la MX7 ULTRA, qui est conçue pour fabriquer de grands volumes de fraises en bout et d'autres outils de coupe, selon la société. Le système intègre de nouveaux logiciels, du matériel et des fonctionnalités de conception, a expliqué Boland, pour faire "des progrès significatifs dans la finition de surface, la précision et le faux-rond du contrôleur pour assurer la cohérence des lots du premier outil au millième".

Le MX7 ULTRA est doté de la compensation de contrôle de la température du moteur (MTC) en instance de brevet pour la dilatation thermique sur la broche de meulage. Il dispose également d'un système de contrôle nanométrique, de nouveaux algorithmes de servocommande pour un mouvement fluide et de mises à niveau du système et de la mécanique pour améliorer la rigidité et la rigidité, ainsi que la mesure, l'équilibrage et la compensation du faux-rond en cours de processus pour une précision constante.

Pour les fabricants qui souhaitent exploiter le marché automobile en plein essor de la mobilité électrique pour les fraises à parer, les fraises à façonner et les tables de réaffûtage, la meuleuse d'outils à engrenages linéaires GCX d'Anca offre une solution complète avec contrôle de la température sur le dresseur de meule externe ainsi que sur la broche de meulage. Les fonctionnalités GCX incluent tous les axes avec moteurs linéaires LinX, MTC sur la broche de rectification et la broche de dressage, les mesures d'outils d'engrenage intégrées et la compensation directe.

Boland a cité un exemple de la capacité de GCX Linear à rectifier une fraise à biseauter double ou triple A en deux fois moins de temps qu'avec des rectifieuses conventionnelles. « Le contrôle de la température de la broche avec MTC pendant la durée nécessaire pour affûter la fraise est essentiel pour réduire la variation des outils produits. La mesure au laser des profils d'usure de la meule est l'outil de compensation. Au niveau du micron, vous ne voulez pas de vibrations causées par le déséquilibre de la meule », a expliqué Boland.

Royal Master Grinders Inc., Oakland, NJ, est une entreprise familiale qui fabrique des rectifieuses sans centre depuis plus de 70 ans. L'entreprise est spécialisée dans la rectification sans centre de pièces automobiles et aérospatiales conventionnelles, ainsi que dans les applications médicales. « Nous avons été mis au défi avec de nombreuses pièces uniques au fil des ans, notamment des forets osseux et crâniens, des canules, des dilatateurs, des cathéters à ballonnet, des tiges de cathéter ainsi que des fils de guidage spécialisés », a déclaré John Memmelaar Jr., vice-président. "Nous avons également expérimenté de nombreux produits qui n'ont jamais vu de corps humain. Au cours de la R&D, ils ont été mis au point et testés sur des machines Royal Master, ce qui a abouti à des innovations médicales qui ont aidé les entreprises à développer de nouveaux produits et procédés."

Royal Master propose une large gamme de modèles basés sur ses plates-formes TG-12x4 et TG12X8. Différents packages de précision sont disponibles, y compris le cycle d'asservissement de base à moyen jusqu'au système de haut niveau qui peut broyer à des tolérances inférieures au micron. Le fil conducteur, selon Memmelaar, est que chaque machine, des systèmes de base aux plus complexes, rectifiera en rond et droit sous 1 micron avant l'expédition. "On m'a appris il y a longtemps que si vous utilisez un produit 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, chaque quart de seconde fait une différence", a-t-il noté. "Notre défi est de tirer le meilleur parti de la production de notre équipement."

Alors que l'industrie médicale recherche des solutions plus automatisées, Royal Master propose des systèmes entièrement éteints pour le broyage des cathéters, des fils de guidage, des aiguilles orthopédiques et d'autres composants micro-usinés. "Cependant, nous n'avons pas oublié les start-up", a ajouté Memmelaar, notant que le fabricant aide ces entreprises à développer des prototypes de conception et à fabriquer des échantillons et de petites quantités de production dans le laboratoire de R&D de Royal Master.

"L'une de nos nouvelles machines vraiment cool pour les produits médicaux est utilisée pour broyer les aiguilles de biopsie de manière entièrement autonome", s'est enthousiasmé Memmelaar. L'appareil utilise un robot pour déplacer la pièce dans la bonne orientation vers la meule, a-t-il expliqué, pour meuler les méplats, les formes de trocart et les autres formes requises nécessaires sur l'aiguille.

Pour l'automatisation à faible volume, Royal Master opte pour une approche moins compliquée de la robotique, en utilisant les unités collaboratives d'Universal Robots que n'importe qui dans l'atelier peut configurer pour des cycles de production aussi petits que 1 000 ou 2 000 pièces. Pour les applications à volume plus élevé, Royal Master utilise un robot Fanuc avec une palette conçue pour un système d'ascenseur.

"Avec un système d'empilage vertical, l'opérateur n'a jamais à briser la barrière immatérielle ou le circuit de sécurité pour faire entrer ou sortir des palettes", a déclaré Memmelaar. "C'est très efficace. L'opérateur n'a qu'à échanger les palettes", a-t-il déclaré, notant que le calibrage et la compensation du diamètre des roues se font automatiquement.

Pour relever le défi de trouver des opérateurs de meulage expérimentés, Royal Master a adapté son interface opérateur interactive pour qu'elle soit conviviale. "Nous avons facilité la navigation et la configuration de l'IHM de la rectifieuse, et avons inclus des didacticiels avec des suggestions et des raccourcis pour aider les opérateurs à enregistrer leurs données, à apprendre la machine et à obtenir des réponses à toutes leurs questions."

De plus, l'entreprise a doté ses machines de "recettes de meulage" détaillées pour des pièces spécifiques. "Nous avons beaucoup de clients qui souhaitent que nous reproduisions leurs feuilles de configuration directement dans l'interface opérateur afin que les opérateurs puissent appeler cette feuille de configuration avec le numéro de pièce et tous les paramètres."

Les origines d'Unison Corp., basée à Ferndale, dans le Michigan, remontent à la fin des années 1950, lorsque la société a inventé son appareil DedTru, qui a été fixé à la table d'une rectifieuse plane pour la transformer en une rectifieuse cylindrique pour le meulage rond.

Les applications pour la machine se sont multipliées au fil des ans. En effet, selon le président Dave Swider, il existe aujourd'hui environ 10 000 broyeurs DedTru et TruFlute dans le monde, desservant les industries médicale, dentaire, aérospatiale, automobile, hors route, plastique et pétrochimique. La gamme TruFlute d'Unison comprend des coupe-outils et des meuleuses à bavures, des meuleuses à peler et des meuleuses à poinçonner, qui peuvent respecter les tolérances strictes requises pour la fabrication de dispositifs médicaux.

"Un appareil DedTru contient un minimum de 50 millionièmes de concentricité, ce qui était révolutionnaire à son époque", a déclaré Swider. "En 1977, à peu près au moment où les premiers ordinateurs personnels ont été créés, Unison a installé un ordinateur programmable sur une meuleuse manuelle qui serait une première dans l'industrie.

« À partir de là, nous avons développé des rectifieuses à trois, quatre, cinq et huit axes, ainsi que des chargeurs/déchargeurs automatiques pick-n-place à trois axes sur nos machines », a poursuivi Swider. "Nous avons une broche à double extrémité sur certains modèles, qui fournit un 9e axe", a-t-il ajouté, précisant que "si vous avez une broche avec un pack de meules de jusqu'à quatre meules à une extrémité, vous pouvez faire pivoter cette broche de 180° et utiliser un deuxième pack de meules de jusqu'à quatre meules de l'autre côté".

Les clients de fabrication médicale d'Unison utilisent les rectifieuses TruFlute pour fabriquer des forets, des alésoirs, des fraises en bout et une variété d'outils spécialisés tels que des trocarts pour le marché médical. Trois nouveaux modèles ont été présentés à l'IMTS en septembre.

Le plus petit est le système de meulage sans centre à trois axes CNC modèle 2150 DedTru qui est idéal pour préparer des ébauches à utiliser dans la fabrication d'outils de coupe, selon le fournisseur. Le modèle 2150 est doté du logiciel et du contrôle exclusifs d'Unison qui permettent aux opérateurs de personnaliser le meulage sans centre, comme les opérations d'alimentation, d'alimentation et secondaires, y compris les cônes de meulage en plongée et le meulage de pièces cylindriques avec une gamme de diamètres de 0,005" à 5" (0,127-127 mm).

Le modèle 2150 a la capacité de dresser les meules en cycle avec compensation automatique de taille pour l'usure des meules. Qu'il s'agisse de dresser une simple meule plate ou un profil complexe, le dressage peut être exécuté automatiquement pendant les cycles de meulage contrôlés par un opérateur de machine.

"C'est un système totalement fermé", a déclaré Swider. Le modèle 2150 est une machine à trois axes dotée de servomoteurs à courant alternatif Yaskawa et d'amplificateurs d'entraînement ainsi que d'échelles en verre, tandis que le retour de commande facilite la compensation automatique de l'usure. "Auparavant, un opérateur qui connaissait le meulage peaufinait la machine en déplaçant les poignées. Aujourd'hui, les opérateurs utilisent la commande CNC d'Unison pour déplacer automatiquement la machine en position de meulage."

Pour les outils de finition et le pointage de flûte, Unison propose l'outil de profil CNC à cinq axes à double broche modèle 3000 et la rectifieuse de fraise. Conçue pour une préparation rapide des ébauches d'outils, la machine "peut dégrossir et finir le meulage en un seul passage" avec ses broches à entraînement direct de 9 000 à 10 000 tr/min, selon Swider. Le nouveau logiciel EZ d'Unison permet à l'opérateur du modèle 3000 de personnaliser et/ou de modifier rapidement la géométrie de l'outil avec une interface conviviale, a-t-il expliqué, en remplissant simplement des blancs, puis en vérifiant le programme de pièces à l'aide du prédicteur de pièces 3D en temps réel de la machine.

Une commande par ordinateur surveille les fonctions critiques de la machine et alerte l'opérateur des problèmes rencontrés lors des erreurs de meulage, de suivi et d'enregistrement. Le modèle 3000 peut être mis en réseau et/ou surveillé via Internet, et peut être équipé d'une fonction de contrôle à distance pour permettre une interaction directe avec les techniciens Unison.

La rectifieuse est équipée d'amplificateurs et de servomoteurs à courant alternatif Yaskawa, ainsi que d'un chargeur/déchargeur automatique de pièces pic-'n-place pour le meulage continu des pièces. Le modèle 3000 est équipé d'un système de serrage pneumatique Schaublin W25 et d'un assemblage de sonde précis, qui, selon la société, garantissent la répétabilité des pièces.

Le système de meulage d'outils et de fraises CNC à six axes modèle 9300 d'Unison est conçu pour la fabrication rapide et précise de forets, de fraises en bout et d'alésoirs de haute précision grâce à sa broche de meulage à double extrémité à entraînement direct de 21,5 ch (16 kW). Le modèle 9300 comprend également le nouveau logiciel EZ d'Unison avec capacité de "remplir les blancs", ainsi qu'un progiciel complet et une bibliothèque de programmes d'outils.

Norton | Saint-Gobain Abrasifs propose une large gamme d'abrasifs personnalisés pour répondre aux défis des marchés de l'ingénierie de précision, notamment de nouveaux matériaux plus difficiles à rectifier, des spécifications de finition plus strictes et des processus de fabrication plus automatisés et contrôlés.

dévoilé à IMTS, Norton | Les meules Quantum Prime de Saint-Gobain sont dotées d'un grain céramique nanocristallin exclusif qui offre des gains de productivité significatifs dans une large gamme d'applications, selon le fournisseur. Le nouveau système offre "une efficacité de meulage et une qualité de pièce exceptionnellement élevées", ont déclaré les responsables de l'entreprise, ainsi qu'une durée de vie des meules nettement plus longue que les grains céramiques traditionnels.

Les nouvelles meules de diamètre interne Norton IDeal-Prime hautes performances pour les applications de précision sont également dotées du grain Quantum Prime. La combinaison des propriétés de micro-fracture du nouveau grain céramique de Saint-Gobain et de la capacité de rétention du liant avancé garantit une longue durée de vie de la meule IDeal-Prime, une excellente efficacité de meulage et une qualité de pièce constante avec des finitions de surface supérieures qui se traduisent par des économies de coûts de 30 % ou plus, a affirmé la société.

Les meules diamantées "Next Generation" de Paradigm Plus sont dotées d'une nouvelle technologie de grain de qualité supérieure qui complète un liant métallique fragile, offrant des performances de meulage supérieures sur les outils ronds en carbure et le meulage périphérique sur les inserts en carbure et en cermet. Cette technologie, associée à un nouveau noyau léger avancé, produit une énergie de coupe spécifique inférieure avec un taux d'enlèvement de matière (MRR) de 25 à 50 % plus élevé, a déclaré la société, et se traduit par une durée de vie des roues considérablement améliorée par rapport aux roues Paradigm actuelles. Pour les outils ronds et les inserts, les nouvelles roues G-Force Plus Next Generation utilisent une technologie de grain de qualité supérieure avec une liaison hybride améliorée, offrant une amélioration significative du MRR et de la durée de vie des roues par rapport aux roues G-Force actuelles.

Le nouveau programme Norton Abrasive Process Solutions (APS) fournit une expertise de meulage personnalisée en aidant les clients à déterminer les solutions de meulage ou de finition optimales pour une utilisation spécifique. Les applications vont du simple au complexe, à la main ou automatisées, et pour la fabrication de métaux, le meulage de production et pratiquement toutes les opérations d'abrasifs. Le programme APS s'appuie sur les connaissances de l'équipe Norton ainsi que sur l'accès à 30 machines différentes et à une cellule d'automatisation robotique APS à la pointe de la technologie, qui est au cœur du nouveau programme APS situé au Higgins Grinding Technology Center à Northborough, Mass. L'équipe APS fournit le développement, l'optimisation, l'automatisation et les tests internes des processus abrasifs. Les services APS englobent le test et l'optimisation de nouveaux abrasifs, l'amélioration de la qualité et/ou du débit, et l'exploration de processus entièrement nouveaux et personnalisés.

Les courroies abrasives microstructurées NORaX N889 de nouvelle génération présentent une conception précise et flexible pour produire des finitions de pièces homogènes et fines pour une gamme d'applications industrielles telles que la médecine, l'aérospatiale, l'automobile, la marine, la fabrication de métaux et le travail des métaux en général. Selon la société, les nouvelles courroies offrent des performances jusqu'à 30 % supérieures à celles des autres courroies de leur catégorie.

Les grains abrasifs céramiques de forme TQ et TQX, qui, selon Norton, offrent les grains céramiques de forme les plus longs de l'industrie, sont optimisés pour obtenir le MRR le plus élevé et la coupe la plus froide.

Pour les constructeurs automobiles et de roulements qui ont besoin de solutions de rectification hautes performances pour la rectification extérieure de cames et de vilebrequins et les applications de rectification intérieure, Saint-Gobain Abrasifs propose des meules Norton Vitron7 cBN avec un liant vitrifié de haute précision.

Pour les fabricants d'engrenages, la gamme Xtrimium de solutions de rectification d'engrenages est conçue pour la rectification d'engrenages hautes performances dans des environnements à tolérances extrêmes et serrées. Le portefeuille de produits de meulage d'engrenages est spécialement conçu par catégorie pour fournir une précision de profil supérieure, une tenue de forme suprême et un meulage sans brûlure dans les applications de vis sans fin, de profil et de biseau. Le point culminant de la gamme est une conception innovante de meule à double vis sans fin qui permet deux opérations en une seule meule, ce qui permet d'économiser considérablement du temps et de l'argent.

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