Auteur: Karl D’haveloose
Lorsqu'il est question de production de volumes importants et de grandes séries, un bras robotisé peut augmenter la productivité et alléger la tâche de l'opérateur pour les opérations de chargement et de déchargement lourdes et répétitives, permettant à ce dernier de s'atteler à des tâches plus complexes. Mais cela fait déjà un bout de temps que vous devriez le savoir. Dans le cas contraire, nous vous donnons rendez-vous l'année prochaine au salon D2M, qui se tiendra à Kortrijk Xpo.
Le tournage, le fraisage et le meulage sont des opérations ordinaires, mais la transformation d'un matériau en un composant fini aux dimensions précises prend généralement beaucoup de temps et nécessite une main-d'œuvre considérable. Aujourd'hui, les rectifieuses planes rotatives de pointe ont suffisamment résolu ce problème pour accélérer la production, mais le chargement et le déchargement de la pièce à usiner nécessitent toujours une intervention intensive de la part de l'opérateur.
Pour combler cette lacune au sein du processus d'automatisation, de nombreuses rectifieuses planes rotatives sont désormais disponibles en version 'prête à être robotisée', afin de faciliter la connexion et l'intégration de bras robotisés provenant de fournisseurs tiers. En faisant appel à la robotique pour le chargement, le déchargement et l'ablocage des pièces, les ateliers d'usinage et les fabricants d'équipements d'origine ayant des exigences plus élevées en matière de production peuvent désormais réduire de manière significative les temps de cycle, tout en améliorant la précision sur les machines tournant sans l'intervention d'un opérateur.
"Il existe de nombreux scénarios dans lesquels une entreprise peut tirer profit de l'utilisation de la robotique dans le processus de meulage", a déclaré Erik Lawson, engineering manager chez DCM Tech, un concepteur et fabricant de rectifieuses planes rotatives industrielles. "Un bras robotisé peut augmenter la productivité et permettre un plus grand volume de production, tout en déchargeant l'opérateur des opérations répétitives de chargement et de déchargement afin qu'il puisse accomplir des tâches plus complexes. Il peut également réduire au minimum nécessaire la manipulation de pièces tranchantes, dangereuses ou délicates."
Pour automatiser le chargement et le déchargement des rectifieuses planes rotatives, la plupart des marques de machines à commande numérique prévoient des entrées et des sorties numériques discrètes pour faciliter la connexion à pratiquement n'importe quel bras robotisé provenant d'un fournisseur tiers. Les bras robotisés industriels imitent les mouvements d'un bras humain grâce à de multiples articulations rotatives qui agissent comme des pivots d'axe. L'extrémité du bras robotisé est équipée d'une pince en forme de doigt, conçue pour manipuler des pièces en toute sécurité. Ces équipements comprennent un contrôleur, des actionneurs, des capteurs, des logiciels et des systèmes de vision industrielle (si nécessaire).
Une fois programmé par l'intégrateur, le bras robotisé effectue le chargement et le déchargement de la pièce et élimine tous les déchets avant de recommencer le processus. La programmation en elle-même ne nécessite pas l'intervention ultérieure de programmeurs du fabricant d'équipement d'origine ou de l'intégrateur. Lawson : "L'ajout de la robotique à nos rectifieuses planes automatisées est une étape importante qui rapproche notre industrie des solutions entièrement automatisées."
Sur les rectifieuses planes à axe vertical et à table rotative, la table sur laquelle la pièce à usiner est fermement maintenue tourne autour d'un axe vertical. Le meulage n'est pas effectué sur le bord du disque, mais sur tout le diamètre de la surface de meulage, ce qui accroît les performances et la régularité du meulage. Les rectifieuses planes sont conçues avec des capteurs et des contrôleurs de pointe qui maintiennent automatiquement des tolérances très strictes et enlèvent la matière avec une précision d'un dix millième de centimètre par rapport à l'épaisseur finale. D'après Lawson, les rectifieuses offrent déjà des fonctionnalités sophistiquées qui permettent de réduire au minimum, voire d'éliminer, l'intervention d'un opérateur après le réglage.
Un exemple est le système de détection de la pièce à usiner, qui automatise le contact initial entre la meule et la pièce à usiner. Autrefois, cette opération devait être effectuée par l'opérateur. Avec cette nouvelle option, la technologie de pointe des capteurs détecte les vibrations et peut ajuster automatiquement non seulement la pression du moteur d'entraînement de broche, mais aussi la vitesse à laquelle la meule entre en contact avec la pièce à usiner. Lorsque la machine détecte que la meule est entrée en contact avec la pièce à usiner, elle démarre automatiquement le cycle de meulage. Grâce à la détection automatique de la pièce, l'opérateur n'a plus besoin d'effectuer des "touch-offs manuels", qui prennent du temps et sont sources d'erreurs, l'obligeant à alimenter manuellement la rectifieuse jusqu'à ce qu'elle vienne tout juste effleurer la surface de la pièce, avant de s'en aller et de recommencer l'opération.
Les versions modernes proposent trois modes de meulage : le meulage conventionnel, le meulage incrémental et le meulage en hauteur, qui commence de manière agressive et devient de plus en plus précis à mesure que l'on se rapproche du résultat souhaité", explique Lawson. "Pour une automatisation plus poussée, un mode de meulage continu est également disponible, dans lequel la machine passe automatiquement par les trois modes de meulage."
Pour la production de grands volumes, il est également nécessaire de procéder périodiquement au dressage et au profilage de la meule. Il est en effet crucial d'éliminer les grains, les obstructions, ainsi que tout excès de liant, afin que la meule retrouve son état de surface et son tranchant d'origine. Le dressage est également nécessaire pour restaurer la forme de la meule, qui est altérée par l'usure. Les nouvelles séries sont proposées avec une fonction d'auto-dressage programmable et une fréquence de dressage réglable. "Cela évite d'avoir à effectuer un dressage manuel qui prend du temps et réduit les arrêts de production", note Lawson.
Les rectifieuses planes rotatives les plus modernes sont déjà beaucoup plus rapides que les rectifieuses alternatives conventionnelles, dans la mesure où elles peuvent se rapprocher considérablement des dimensions requises avant d'effectuer les étapes de finition. Cette caractéristique permet de réduire, voire d'éliminer, certaines étapes de taraudage et de polissage.
Avec une rectifieuse plane classique, lorsqu'un matériau d'épaisseur standard devait être enlevé, l'opérateur s'arrêtait à l'enlèvement requis et il ne restait qu'une surface partiellement non polie. Une autre machine était donc souvent nécessaire pour enlever la matière restante, mais cela pouvait nécessiter beaucoup de temps et de main-d'œuvre.
Selon Lawson, une rectifieuse plane rotative peut généralement terminer le travail d'une rectifieuse alternative en une fraction de ce temps. Pour la production de blocs de carbure, un fabricant d'équipement d'origine a pu démontrer une amélioration du temps de cycle par un facteur de 14 en remplaçant une rectifieuse alternative par une rectifieuse plane rotative.
En outre, les dispositifs de commande à interface homme-machine (IHM) (re)programmables permettent aux opérateurs de saisir pratiquement n'importe quelle exigence sur un écran tactile lors de la phase de programmation. Cela accroît la flexibilité de l'usinage et permet d'ajuster facilement chaque facteur de meulage afin d'éviter qu'un problème ne se reproduise.
Pour les processus de routine, différents menus de meulage, avec des ensembles de paramètres pour des pièces spécifiques, permettent de rendre la production encore plus rapide, d'améliorer la qualité et de faciliter les changements rapides. Différentes formules de meulage peuvent être définies pour différents clients, types de matériaux ou même numéros de pièces, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de procéder à une programmation complexe ou de saisir un nombre interminable de données au début de chaque projet. Un nouveau menu de meulage peut être créé pour des variations de projets, telles qu'une finition ou un nombre de pièces différents.
D'après Lawson, le degré d'automatisation déjà offert par une rectifieuse rotative de pointe combinée à un bras robotisé permet à l'opérateur de programmer la machine et de se consacrer ensuite à d'autres tâches. La machine n'a pas besoin d'être surveillée en permanence, du fait qu'elle est équipée d'un contrôleur de charge intégré. "Le contrôle de charge permet à l'opérateur de fixer des limites afin que la machine ne surcharge pas la pièce à meuler ni la broche. Si quelque chose d'inhabituel se produit, la machine peut continuer sans interruption ni arrêt", explique Lawson.
Étant donné que les fabricants et les sous-traitants cherchent à devenir plus productifs et plus compétitifs, l'utilisation de bras robotisés en combinaison avec des systèmes de meulage automatisés deviendra de plus en plus une (meilleure) pratique de référence pour les ateliers qui produisent de grandes quantités de pièces.
