Commandes et entraînements d'outils

Des innovations jusque dans les moindres détails

Schneeberger offre la plus haute densité en matière de performances en rectification d'outils

Avec neuf machines, comme la NGC compacte, J. Schneeberger Maschinen AG offre un rendement élevé en matière de rectification d'outils. Ceci est également rendu possible grâce à des composants comme une sonde 3 D propriétaire facile à intégrer qui peut être mise en œuvre dans toutes les machines Schneeberger. Depuis de nombreuses années, le partenaire de confiance, FANUC, se tient aux côtés des ingénieurs de Schneeberger et leur apporte son assistance en termes de commandes et d'entraînements.

Il existe une grande diversité d'outils de découpe pour le travail du métal et du bois : des petites plaquettes amovibles de profil aux grands outils de brochage et de taille à la fraise-mère. Les différentes géométries, outre les matériaux de la pièce et le disque de rectification, exercent des sollicitations extrêmes sur les machines de rectification d'outils utilisées pour la production et le réaffûtage. Le fabricant de machines J. Schneeberger Maschinen AG enraciné dans la tradition et situé dans la ville suisse de Roggwil, considère cela comme un vrai défi qu'il relève en permanence avec ses innovations.

Et, chaque année apporte son lot de nouveautés. Par exemple, il y a deux ans lors du salon EMO, Schneeberger a dévoilé la NGM tap qui convient à la production d'outils de filetage en une seule opération. Cette machine est équipée au total de six axes dont cinq à entraînement direct. L'une des caractéristiques spéciales de la NGM tap est que la pièce peut osciller à une fréquence élevée. Le Dr. Hartmut Rühl, directeur Logiciels et électronique, explique : « Les entraînements linéaires sont parfaits pour l'oscillation. Ils permettent en effet ces petits mouvements très dynamiques et sont ainsi inusables. » Leur technologie à entraînement directe permettant une oscillation rapide a déjà fait ses preuves sur la machine de rectification Gemini GHP présentée il y a dix ans. Le disque d'oscillation oscille sur cette machine, toutefois, dans la mesure où il représente une masse moindre lors de la rectification d'outils de découpe à fraise-mère. En revanche, sur les outils de filetage, le disque de rectification mesure souvent 300 mm et est lourd. C'est la raison pour laquelle Schneeberger a décidé de faire osciller la pièce.

Le développement de machines à entraînement direct a été soutenu par FANUC, fournisseur de Schneeberger depuis de nombreuses années en technologies de commande et d'entraînement.

Idéal pour l'usinage par oscillation

Chez Schneeberger, il n'existe solution alternative aux moteurs linéaires pour ce qui concerne les mouvements d'oscillation. Hartmut Rühl explique plus en détail : « Nous parvenons à réaliser un mouvement pendulaire de 5 mm avec 15 Hz uniquement avec un entraînement direct. Ainsi, nous programmons ces mouvements sans utiliser le G-Code, mais une table de données. Celle-ci est alors convertie en commandes de machine à l'aide d'un logiciel FANUC spécial appelé HCC. »

Avec HCC (découpe haute vitesse), que FANUC fournit avec ses commandes CNC haut de gamme séries 30i et 31i, il est possible d’obtenir des routines d'usinage précises, impossibles à atteindre avec d'autres process. La structure de base est simple : pour chaque axe à déplacer, une table est créée, dans laquelle les mouvements relatifs de l'axe particulier sont programmés pour un intervalle de temps défini (par exemple, 1 milliseconde).

Un faible encombrement pour une grande enveloppe

L'an dernier, Schneeberger a présenté avec la NGC une nouvelle génération de machines de rectification universelles et ultracompactes. Elle convient aux outils standard comme les outils d'usinage de face, de rayons et de profils, les perceuses haute performance, les alésoirs, les plaques tournantes de profil en HSS, en carbure et en cermet. Des logiciels spécifiquement conçus, des processus de rectification et des systèmes de serrage sont disponibles pour l'affûtage des fraise-mères, des fraises à façonner, des lames de bâtons et des lames à pignon conique. La rectification de lames de production pour l'industrie papetière, alimentaire ou du plastique fait partie des nombreuses possibilités, de même que l'usinage des pièces en forme de disque avec serrage spécial et chargement automatique.

« Il existe une demande sur le marché pour des machines avec le plus faible encombrement possible, mais offrant des trajectoires comparativement longues », explique Hartmut Rühl. « Avec la NGC, nous avons réussi à atteindre le parfait équilibre. » Cette machine 5 axes compacte permet l'usinage complet des outils (circonférence et face) jusqu'à une longueur de découpe de 300 mm. La pièce peut avoir un diamètre mesurant jusqu'à 300 mm et une longueur de pièce maximale de 500 mm. Bien que les modèles NGC et NGM Tap soient considérés comme des machines relativement petites, Schneeberger les a doté de changeurs de disque de rectification et de packs de sept disques.

Transition vers une nouvelle génération de commandes

Pour toutes les machines du segment haut de gamme, c'est-à-dire également pour la NGM tap et la NGC, Schneeberger utilise les contrôleurs CNC FANUC série 31i-B5 parfaits pour l'usinage 5 axes, dans une version agrémentée d'un ordinateur industriel intégré « Panel i ». Celui-ci est relié à la CNC via le bus haute vitesse HSSB. Il permet au spécialiste de la rectification d'intégrer son expertise au logiciel propriétaire Quinto avec une interface personnalisée.

Toutes les autres machines de Schneeberger sont également passées au Model B, la nouvelle génération de contrôleurs FANUC. Pour les applications plus rudimentaires en termes de programmation, la CNC Power Mate précédente a été remplacée par le contrôleur FANUC 35i-B sans support PC. Hartmut Rühl souligne que le terme « rudimentaire » ne fait pas référence à la précision mais aux exigences de programmation : « Avec ces machines, les outils de découpe à fraise-mère peuvent être réaffûtées en qualité 3A. Une tâche vraiment très exigeante, nécessitant uniquement dix paramètres sur 20, qui peut toutefois être réalisée localement sur la machine. »

Le spécialiste en contrôleurs Rühl exprime également son intérêt pour la nouvelle CNC compacte FANUC 0i-F : « Il s'agirait d'une alternative intéressante pour le segment bas de gamme de nos machines de rectification qui disposent d'un nombre restreint d'axes et ne nécessite pas de capacités multi-voies. » Avec le contrôleur 0i-F, présenté pour la première fois en Europe lors du salon AMB 2014, le leader mondial des systèmes CNC a dévoilé son « concept de transparence ». Cela implique que tous les contrôleurs CNC FANUC sont conçus conformément à des normes communes et présentent des instructions de fonctionnement comparables. Le 31i-B5 comme le 0i-F nécessitent les mêmes composants périphériques (amplificateur, E/S, etc.) et sont inclus dans le même boîtier. C'est le logiciel qui fait toute la différence.

Gagner du temps via la mesure exacte de la machine

Schneeberger a réalisé une autre innovation proposée à travers toutes les séries et générations d'équipements : sa propre sonde 3D. Hartmut Rühl indique la raison de ce développement : « Au fil du temps, les machines sont devenues de plus en plus précises et rapides. Ainsi, la sonde intégrée doit offrir les mêmes fonctionnalités. Afin d'offrir à nos clients la solution optimale, nous avons développé une sonde 3D qui répond parfaitement à nos besoins »

En conséquence, la sonde Schneeberger Zenon s'appuie sur l'utilisation de jauges de contrainte à semi-conducteurs (ScSG), une technologie qui promet un haut niveau de précision. Ingénieur en applications, Antonio Grasso, responsable du développement, explique : « Cette méthode de mesure est également utilisée par les leaders du marché de la technologie de mesure 3D tactile et nous permet d'atteindre des résultats absolument comparables. » Cette technologie de capteurs atteint un haut de degré de répétabilité qui ne varie pas, même après plusieurs millions de sondes. Elle élimine le phénomène de « franges » qui se produit avec les sondes cinématiques.

« Lorsque nous utilisons le Zenon sur nos machines à moteurs linéaires », explique Antonio Grasso, « renommés pour leur construction extrêmement rigide, nous obtenons des niveaux de précision qu'une machine de mesurage des coordonnées externe parvient difficilement à égaler. Cela a été prouvé lors de mesures réalisées en parallèle. Notre précision est actuellement inférieure au micron et nous sommes en passe d'atteindre des mesures reproductibles de l'ordre de 0,5 µm. »

L'utilisateur profite avant tout d'un gain de temps lors du déploiement d'une sonde intégrée de ce type. Il peut ainsi éliminer la nécessité de procéder au réoutillage du mesurage à la reconfiguration de la machine de rectification. Chaque petit détail compte, notamment sur les grands outils comme les outils de découpe à fraise-mère ou à granulés qui peuvent peser jusqu'à une tonne. « Pour ceux-ci, la configuration peut déjà prendre jusqu'à 30 minutes », explique Hartmut Rühl.

Du point de vue de l'assurance qualité, toutefois, une sonde intégrée à la machine ne remplace pas la machine de mesurage. Car si la configuration n'était pas correcte, par exemple, il ne serait pas possible de détecter une erreur de la sonde intégrée. Mais Antonio Grasso souligne : « L'utilisateur bénéficie du fait qu'il peut évaluer son process de production et vérifier les résultats reproductibles. Ainsi, il peut lui suffire de placer uniquement quelques pièces dans la machine de mesurage afin de vérifier la précision absolue.

L'utilisation du contrôleur accélère le processus de sondage

Même lors du développement de la nouvelle sonde, l'ingénieur en applications a travaillé en étroite collaboration avec le fournisseur d'entraînements et de contrôleurs, FANUC. Ainsi, le process de la sonde lui-même a été accéléré. Par le passé, en effet, il fallait traverser avec la sonde jusqu'au composant à vitesse constante. Pour cela, il était nécessaire de conserver une certaine distance devant chaque sonde. La nouvelle génération de contrôleurs Model B FANUC offre désormais la fonction « Feed Forward Compensation In Skip »qui permet également le sondage lors de la phase d'accélération. « Nous obtenons désormais la même précision beaucoup plus rapidement », résume Grasso. « Étant donné que la CNC FANUC est un contrôleur d'usinage et non un contrôleur de mesure qui relève les positions exactes chaque milliseconde, le résultat est remarquable. Nous sommes les pionniers d'un domaine où nous pouvons en partie faire concurrence aux machines de mesurage dédiées. »

Les bons résultats de mesurage ne sont pas limités aux machines linéaires Sirius et NGN tap Schneeberger. D'excellents résultats ont été également atteints lors d'essais avec le NGC. De plus, la sonde Zenon est rétrocompatible. Cela signifie que, si un utilisateur souhaite échanger sa sonde Schneeberger existante, il peut le faire facilement avec une petite interface.

 

Pionnier en matière de rectification d'outils

Dès 1923, Walter Schneeberger fonde une société portant son nom. Deux années plus tard, il lance la R1 sur le marché, une machine de rectification d'outils aux applications universelles. Véritable pionnier en matière de technique, la société développe et fabrique les premières rectifieuses de profil commandées par CNC en 1985. Elles marquent le début d'une nouvelle ère en matière de qualité des outils. En 1990, Schneeberger lance le concept de rectification 5 axes et, en 2003, la première machine avec des entraînements linéaire, la Sirius HPM. Aujourd'hui, la gamme de produits de cette société employant 170 personnes inclut également les machines de rectification à CNC Corvus, Gemini et Norma avec des puissances allant jusqu'à 40 kW. De plus, avec la série Aries, Schneeberger offre une alternative économique à une technologie 5 axes en matière de réaffûtage. Outre son siège social situé à Roggwil, en Suisse, la société dispose de filiales en Allemagne, en France, en Italie, aux États-Unis et en Chine et plus de 20 agences à travers le monde.