Une analyse complète des méthodes de réglage des outils dans les centres d'usinage CNC
Dans le monde de l'usinage de précision sur centres d'usinage CNC, la précision du réglage des outils est essentielle, déterminant directement la précision et la qualité de la pièce finale. Les méthodes de réglage les plus courantes dans les centres de perçage et de taraudage et les centres d'usinage CNC comprennent principalement le réglage avec un dispositif de préréglage, le réglage automatique et le réglage par coupe d'essai. Parmi ces méthodes, le réglage par coupe d'essai a été moins adopté en raison de ses limites, tandis que le réglage automatique et le réglage avec un dispositif de préréglage se sont généralisés grâce à leurs avantages respectifs.
I. Méthode de réglage automatique des outils : une combinaison parfaite de haute précision et de haute efficacité
Le réglage automatique des outils repose sur le système de détection d'outils avancé du centre d'usinage CNC. Véritable maître de la mesure d'outils, ce système mesure précisément la longueur de chaque outil dans chaque direction de coordonnées, de manière ordonnée, pendant le fonctionnement normal de la machine-outil. Il utilise des moyens techniques avancés tels que des capteurs laser de haute précision et des détecteurs infrarouges. Lorsque l'outil s'approche de la zone de détection, ces capteurs sensibles capturent rapidement les caractéristiques subtiles et les informations de position de l'outil et les transmettent immédiatement au système de contrôle intelligent de la machine-outil. Les algorithmes complexes et précis prédéfinis dans le système de contrôle sont alors immédiatement activés, tel un génie mathématique effectuant des calculs complexes en un instant, obtenant rapidement et précisément la valeur de l'écart entre la position réelle et la position théorique de l'outil. Immédiatement après, la machine-outil ajuste automatiquement et précisément les paramètres de compensation de l'outil en fonction de ces calculs, permettant ainsi à l'outil d'être positionné précisément dans le système de coordonnées de la pièce, comme guidé par une main invisible mais extrêmement précise.
Les avantages de cette méthode de réglage d'outil sont considérables. Sa précision peut atteindre l'ordre du micron, voire plus. L'élimination totale des facteurs subjectifs, tels que les tremblements de la main et les erreurs visuelles, inévitables lors du réglage manuel, minimise les erreurs de positionnement. Par exemple, pour l'usinage de composants de haute précision dans le secteur aéronautique, le réglage automatique des outils permet de maîtriser l'erreur de positionnement dans une plage très réduite lors de l'usinage de surfaces courbes complexes telles que les aubes de turbine, garantissant ainsi la précision du profil et la qualité de surface des aubes, et garantissant la stabilité des performances du moteur.
Parallèlement, le réglage automatique des outils offre une excellente efficacité. L'ensemble du processus de détection et de correction, comparable à celui d'une machine de précision à grande vitesse, se déroule sans accroc et en un temps record. Comparé au réglage traditionnel par usinage d'essai, son temps de réglage peut être multiplié par plusieurs, voire par dizaines. Pour la production en série de composants tels que les blocs moteurs automobiles, un réglage automatique efficace des outils permet de réduire considérablement les temps d'arrêt des machines-outils et d'améliorer considérablement l'efficacité de la production, répondant ainsi aux exigences strictes de l'industrie automobile en matière de production rapide et de livraison ponctuelle.
Cependant, le système de réglage automatique des outils n'est pas parfait. Son coût d'équipement est élevé, représentant un investissement colossal, ce qui décourage de nombreuses petites entreprises. De l'acquisition à l'installation, en passant par la maintenance et la mise à niveau, un investissement important est nécessaire. De plus, le système de réglage automatique des outils exige un niveau technique et des compétences de maintenance relativement élevés de la part des opérateurs. Ces derniers doivent maîtriser parfaitement le fonctionnement du système, le paramétrage et les méthodes de dépannage des pannes courantes, ce qui représente un défi majeur pour le développement des talents et la réserve de talents des entreprises.
II. Réglage d'outils avec un dispositif de préréglage d'outils : le choix courant d'être économique et pratique
Le réglage d'outils avec un dispositif de préréglage occupe une place importante dans le domaine du réglage d'outils sur centres d'usinage CNC. Son principal atout réside dans son équilibre parfait entre économie et praticité. Le dispositif de préréglage d'outils peut être subdivisé en dispositif de préréglage intégré et dispositif de préréglage externe, chacun possédant ses propres caractéristiques et garantissant conjointement un réglage précis des outils lors de l'usinage CNC.
Le processus de réglage d'outil avec un dispositif de préréglage d'outil externe est unique. Dans la zone dédiée, à l'extérieur de la machine-outil, l'opérateur installe soigneusement l'outil sur le dispositif de préréglage d'outil externe préalablement calibré avec une grande précision. Le dispositif de mesure précis intégré au dispositif, tel qu'un palpeur de haute précision, entre en action. Le palpeur effleure délicatement chaque partie clé de l'outil avec une précision micrométrique, mesurant avec précision des paramètres clés tels que la longueur, le rayon et la forme géométrique microscopique de l'arête de coupe. Ces données de mesure sont rapidement enregistrées et transmises au système de contrôle de la machine-outil. L'outil est ensuite installé sur le magasin d'outils ou la broche de la machine-outil. Le système de contrôle de la machine-outil règle avec précision la valeur de compensation de l'outil en fonction des données transmises par le dispositif de préréglage, garantissant ainsi son fonctionnement précis pendant l'usinage.
L'avantage du dispositif de préréglage d'outil hors machine réside dans sa capacité à optimiser le temps d'usinage de la machine-outil. Lorsque la machine-outil est engagée dans une tâche d'usinage intense, l'opérateur peut simultanément effectuer la mesure et l'étalonnage de l'outil hors machine, comme dans une production symphonique parallèle et sans interférence. Ce mode de fonctionnement parallèle améliore considérablement le taux d'utilisation global de la machine-outil et réduit les pertes de temps. Par exemple, dans une entreprise de fabrication de moules, l'usinage nécessite souvent l'utilisation alternée de plusieurs outils. Le dispositif de préréglage d'outil hors machine peut mesurer et préparer l'outil suivant à l'avance pendant l'usinage du moule, rendant ainsi l'ensemble du processus d'usinage plus compact et plus efficace. Parallèlement, sa précision de mesure est relativement élevée, répondant aux exigences de précision de la plupart des usinages conventionnels. Sa structure relativement indépendante facilite la maintenance et l'étalonnage, et réduit les coûts de maintenance des équipements.
Le réglage d'outil avec un dispositif de préréglage intégré consiste à placer l'outil directement sur une position fixe spécifique à l'intérieur de la machine-outil pour la mesure. Lorsque le processus d'usinage de la machine-outil nécessite une opération de réglage, la broche transporte l'outil avec aisance jusqu'à la zone de mesure du dispositif de préréglage intégré. La sonde du dispositif de préréglage entre en contact avec l'outil avec douceur. Ce contact bref et précis permet de mesurer les paramètres pertinents de l'outil et de transmettre rapidement ces précieuses données au système de contrôle de la machine-outil. La commodité du réglage d'outil avec un dispositif de préréglage intégré est évidente. Il évite les allers-retours de l'outil entre la machine-outil et le dispositif de préréglage externe, réduisant ainsi les risques de collision lors du chargement et du déchargement de l'outil, tout en offrant un passage interne sûr et pratique pour l'outil. Pendant l'usinage, si l'outil s'use ou présente une légère déviation, le dispositif de préréglage intégré peut détecter et corriger l'outil à tout moment, tel un dispositif de sécurité en veille, garantissant ainsi la continuité et la stabilité du processus d'usinage. Par exemple, dans l'usinage de fraisage de précision à long terme, si la taille de l'outil change en raison de l'usure, le dispositif de préréglage de l'outil intégré à la machine peut le détecter et le corriger à temps, garantissant ainsi la précision de la taille et la qualité de surface de la pièce.
Cependant, le réglage d'outils à l'aide d'un dispositif de préréglage présente certaines limites. Qu'il soit intégré ou non à la machine, sa précision de mesure, bien que répondant à la plupart des exigences d'usinage, reste légèrement inférieure à celle d'un système de réglage automatique d'outils de pointe en usinage de très haute précision. De plus, l'utilisation d'un dispositif de préréglage d'outils requiert des compétences et une expérience particulières. Les opérateurs doivent maîtriser le processus de fonctionnement, le paramétrage et les méthodes de traitement des données du dispositif, faute de quoi une mauvaise utilisation peut affecter la précision du réglage.
Dans le contexte actuel de l'usinage CNC, les entreprises doivent prendre en compte divers facteurs pour choisir la méthode de réglage d'outils la plus adaptée. Pour les entreprises qui recherchent une précision extrême, produisent en grande quantité et disposent de fonds importants, le système de réglage automatique peut s'avérer la meilleure option. Pour la plupart des PME, le réglage d'outils avec un dispositif de préréglage est privilégié en raison de ses caractéristiques économiques et pratiques. À l'avenir, grâce à l'innovation et au développement continus de la technologie CNC, les méthodes de réglage d'outils continueront certainement d'évoluer, progressant vers des solutions plus intelligentes, plus précises, plus efficaces et plus économiques, contribuant ainsi au développement dynamique de l'industrie de l'usinage CNC.