TENDANCES PASSIONNANTES DANS LE SERRAGE DANS LES TOURS
Quels sont les developpements dans le serrage d’un tour CNC?
Le mandrin standard reste une méthode très utilisée pour serrer des produits sur un tour CNC. La complexité des pièces, des matériaux à paroi mince, de l’automatisation et la demande de flexibilité accrue incitent les fabricants d’outils de serrage à développer de nouvelles solutions. Quelles sont les nouvelles tendances dans le serrage sur un tour?
TOUR CNC FLEXIBLE
Les entreprises de transformations métalliques cherchent à l’heure actuelle la flexibilité. Les séries sont relativement petites, la pression sur les temps de passage est élevée, les opérateurs CNC disponibles sont limités. L’automatisation des tours CNC prend dès lors, tout comme dans le fraisage, son envol. Le défi de l’automatisation d’un tour CNC consiste à faire en sorte que le matériau rond que l’on va travailler s’ajuste dans le mandrin. En principe, cela limite la possibilité de transformer sans intervention humaine des produits très variables. Ou l’on doit choisir de transformer certaines pièces dans des barres de plus grand diamètre que le strict nécessaire.
Système d’interface pour mandrin
Un développement assez récent sur ce point-là est un système d’interface pour un mandrin. Dans ce cas, la base d’un mandrin est placée sur la machine. Grâce à une interface spéciale, on dépose ici dessus la partie avec les trois mâchoires.
Et ceci est ajusté aux différents diamètres de matériau. La partie interchangeable est verrouillée dans la partie fixe, qui reste sur la machine, par une tige de traction supplémentaire. Ceci permet de manipuler sans intervention humaine des produits sur un tour CNC mais aussi l’outil de serrage. L’inconvénient de cette solution est bel et bien que le robot doit encore toujours être adapté pour manipuler la partie interchangeable du mandrin. C’est pourquoi le système n’est encore livrable que pour des diamètres allant jusqu’à 250 mm.
D’autres fabricants choisissent dès lors une tige de serrage interchangeable, bien plus légère. Le robot standard pour un tour CNC de dimensions moyennes est suffisamment puissant pour la changer, de telle sorte que des produits de différents diamètres de matériau de sortie peuvent être tournés. Un ajout aux solutions d’automatisation est l’enlèvement automatique des copeaux, soit avec l’air comprimé soit avec un rinçage supplémentaire par le lubrifiant réfrigérant.
OUTILS DE SERRAGE INTELLIGENTS
La digitalisation est aussi visible dans les outils de serrage. L’Industrie 4.0 demande des données de l’usinage et c’est pourquoi les fabricants d’outils de serrage travaillent notamment sur l’intégration de capteurs dans par exemple les mors de serrage. Ces capteurs mesurent en continu les paramètres du processus, qui peuvent par exemple être utilisés pour les rapportages de qualité ou pour la surveillance des conditions. La température peut aussi être mesurée sur la pièce. Dans des usinages très précis, on peut compenser automatiquement une hausse de température dans le programme.
SERRAGE PRECIS ET SANS DEFORMATION DES PIECES
Le matériau rond est de préférence serré par un mandrin à trois mâchoires. L’augmentation du nombre de machines multitâches accroît l’engagement de ces tours CNC pour des produits qui étaient fabriqués jusque là de façon typique sur des fraiseuses CNC. La meilleure option consiste à partir d’un matériau en barres parce qu’on automatise alors aisément la machine avec un chargeur de barres. Si des raisons justifient toutefois de travailler à partir d’un matériau scié carré ou rectangulaire, la question est de savoir comment serrer au mieux?
Mandrins à 4 mâchoires
Les mandrins autocentrants avec passage et doté de quatre mâchoires sont actuellement construits avec une compensation de force automatique. La force avec laquelle des mâchoires opposées serrent le matériau est répartie de telle sorte qu’un côté de la pièce n’est jamais serré avec une plus grande force. Ceci permet d’atteindre des précisions d’usinage plus élevées tout en permettant de serrer des produits à paroi mince.
Mors de compensation hydrauliques
Une autre solution pour le serrage exempt de déformation des pièces est l’utilisation de ce qu’on appelle les mors de compensation hydrauliques aux propriétés antivibratoires. Ce dernier aspect découle du système à chambre d’huile. Ceci a un effet positif sur la rugosité surfacique de la pièce et sur la tenue des outils. Les éléments de serrage oscillent et sont adaptés à la forme de la pièce, ce sont souvent des pièces coulées. A hautes vitesses, le système de serrage hydraulique garantit de façon automatique la compensation de la force centrifuge. Afin de minimiser la déformation des pièces, la force de serrage peut être considérablement réduite, par rapport aux solutions antérieures, sans influencer la sécurité du processus.
Ce faisant, un produit n’est jamais serré avec une trop grande force d’un seul côté
Mandrin oscillant à 6 mâchoires
Un autre exemple spécifique est l’utilisation d’un mandrin à 6 mâchoires oscillant pour le tournage CNC avec une grande précision de répétabilité. La pièce est centrée entre les six points de contact, ajustés par paire et reliés à l‘un des trois pendules internes. Comme cette solution est autocentrante, le serrage précis réclame peu de temps et de hautes tolérances pendant l’usinage sont réellement garanties.
Magnetische klauwplaten
En ce qui concerne les tours CNC verticaux, on peut également recourir aux mandrins magnétiques, qui utilisent des électroaimants. Leur avantage spécifique est de ne pas créer des contours d’interférence perturbants et de maximiser l’espace d’usinage. Cette forme de serrage se prête également fort bien au serrage exempt de déformation parce que les forces sont réparties de façon très uniforme sur toute la pièce. Avec les plaques polaires radiales, les éléments magnétiques sont placés de façon radiale autour du centre. De cette manière, le serrage magnétique du côté extérieur de la pièce est actif, de telle sorte que des pièces plus grandes peuvent également être serrées sans déformation.
Système hybride
Un système hybride combine le mandrin classique à 3 ou 6 mâchoires avec un serrage électromagnétique. Le mandrin autocentrant est utilisé pour placer aisément la pièce dans la mâchoire, dont la force de serrage provient de la plaque polaire radiale.
comme ces mors de compensation hydrauliques qui atténuent les vibrations pendant l’usinage
REDUCTION DE POIDS
Un autre développement est la réduction de poids. Les fabricants le font pour moins solliciter les moteurs couples et pour créer une plus grande capacité de serrage nette pour la pièce. En effet, chaque kilo économisé dans le mandrin peut éventuellement être mis à profit dans la pièce. En supprimant du matériau là où il n’est pas nécessaire, la réduction de poids peut atteindre 40%. Des méthodes des éléments finis sont utilisées pour garder la rigidité du mandrin à un niveau égal.
Nouveaux matériaux
Une autre manière d’économiser du poids consiste à utiliser de nouveaux matériaux, tels que le carbone. Le matériau en fibre de carbone est combiné avec l’acier. Le total fait baisser le poids, jusqu’à 75% de moins. Deux avantages complémentaires de la réduction de poids sont une consommation d’énergie plus basse de la machine et des vitesses de rotation supérieures de la broche.
Cette tendance visant à recourir au carbone ne s’est pas vraiment largement répandue dans le marché ces dernières années. Certaines parties du marché conservent leurs doutes quand à la stabilité du matériau si celui-ci subit une sollicitation à la fois statique et dynamique pendant un usinage CNC. C’est pourquoi ces parties croient plutôt dans le concept d’utilisation de l’acier trempé et d’adaptation du design afin de nécessiter moins d’acier.
