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L'usinage à grande vitesse progresse à grands pas

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Darmstadt, 19-21 mars. Passionnante, la quatrième édition de la conférence internationale consacrée à l'UGV a passé en revue les applications existantes, les recherches et l'évolution future de ce concept qui se dém

Franc succès pour la conférence européenne annuelle consacrée à l'UGV qui a réuni plus de 350 personnes dans la ville allemande. Des aficionados de l'usinage rapide venus découvrir les derniers développements et les voies d'évolution de machines, des outils de coupe, de la CFAO...

'Les performances de machines s'orientent vers la très grande vitesse d'usinage', expliquait ainsi Ingward Bey, ingénieur au centre de recherches Forschungszentrum de Karlsruhe. Ce spécialiste qui travaille sur plusieurs projets en collaboration avec le laboratoire de recherche en usinage PTW de l'université technique de Darmstadt et avec des constructeurs de machines, prévoit une généralisation prochaine de machines capables d'afficher des vitesses de positionnement de 160 m/min (+ 100% par rapport aux machines existantes), des vitesses de coupe de 50 m/min (+100%), des accélérations de plus de 10 m/s² (+ 233 %), des vitesses de broche de plus de 30 000 tr/min (+60%), des puissances de broche de 21 kW (+200%)...

Le professeur Eberhard Abele du PTW a insisté sur les problèmes techniques que pose l'approche UGV, à savoir le système CFAO, la commande numérique, la dynamique de la machine, la fiabilité de la broche (il faut souligner à ce titre la nouvelle jeunesse que connaissent les broches à palier à air), etc. Moyennant quoi le gain sur les coûts d'usinage peut dépasser dans certains cas les 15%.

Pour le spécialiste allemand l'arrivée de moteurs linéaires (10 à 15 constructeurs de machines européens proposent déjà de tels équipements) et des transmissions hydrostatiques ouvrent des nouvelles voies pour l'UGV. Il a également insisté sur l'intérêt des machines à cinématique parallèle, surtout celles à mécanisme hybrides comme la machine de Chiron (des accélérations de 3g sur les axes X et Y) ou de DS Technologie (Ecospeed).

Véritable serpent de mer, la broche à palier magnétique fait l'objet d'études approfondie et pourra peut-être bientôt arriver sur des machines catalogues ce qui permettra de faire un saut de l'UGV vers le TUGV (très grande vitesse d'usinage). Pour le Professeur Abele leur coût reste encore prohibitif mais des recherches se poursuivent au PTW comme à l'Université de Metz, qui possèdent des machines équipées d'une telle broche.

Le vieux débat électroérosion versus UGV est selon les spécialistes d'Agie Charmilles et de Mikron dépassé. Les deux procédés sont en concurrence dans la fabrication de moules et modèles mais il est difficile de préciser qui est le gagnant. Car malgré les avantages indiscutables de l'UGV, certaines formes géométriques ne peuvent pas être traitées aujourd'hui par cette approche ni demain d'ailleurs. Les deux procédés doivent être considérés plutôt comme complémentaires : l'UGV reste à préférer par exemple, quand on veut élargir ses parts de marché vers d'autres applications d'usinage.

Il faut aussi prendre en compte d'autres procédés comme le fraisage laser ou l'optimisation de la conception de pièces complexes pour pouvoir être fabriquées grâce à l'UGV. Sans parler de l'analyse de coûts : une pièce peut coûter entre 55 et 85 euros en électroérosion à fil ou par enfonçage (EDM), 70 à 85 euros en UGV (3 axes) et 90 à 110 euros en UGV 5 axes.  La  précision est également importante : 4 à 6 µm en EDM fil, 15 à 20 ou 30 µm en UGV (3 ou 5 axes). Quant à la productivité, elle se passe de commentaire : 180 mm3/min en EDM fil, 900 mm3/min en EDM enfonçage, 2500 à 3500 mm3/min pour l'UGV.

Côté recherches, l'amélioration des géométries pour les outils de coupe, élément essentiel en UGV, a fait l'objet de plusieurs présentation intéressantes. Comme celle de chercheurs de l'Ensam de Paris qui se sont attaqués au couple outil-matière pour trouver des solutions capable d'assurer un usinage stable.

La CFAO a fait l'objet d'une attention particulière avec la capacité de certains outils comme la nouvelle version du logiciel de Tebis de pouvoir analyser l'usinage virtuel d'une pièce, d'intégrer un système expert avec les données d'usinage capable de simplifier la programmation, de communiquer plus facilement et rapidement entre la CAO et la FAO...

Les utilisateurs n'ont pas été absents comme le prouve l'intervention de Michael Watts de Boeing qui a passé en revue aussi bien les avantages que les limites de procédés actuels et dessiné quelques voies de recherches prometteuses pour l'usinage des alliages amagnétiques ou du titane. Comme par exemple l'utilisation d'un canon capable de tirer un projectile de gaz pendant l'usinage ce qui permet de réduire de 20% les forces nécessaires pour l'usinage. L'analyse par éléments finis a été elle aussi mise à l'épreuve pour améliorer l'usinage des pièces en titane.

La Snecma et l'université de Metz se sont attaqués quant à eux à l'usinage à sec des pièces en Inconnel 718.

Le retour d'expérience dans le domaine de machines agiles a été enfin à l'honneur avec un exposé, très apprécié par les auditeurs, de Claude Fioroni, le responsable R & D de Renault Automation Comau. Le constructeur italien possède en effet aujourd'hui plusieurs centaines de centres d'usinage équipés de moteurs linéaires qui font leurs preuves quotidiennement dans les usines automobiles. Des machines qui marient une dynamique et une rigidité exceptionnelles, sources d'une amélioration de la productivité qui divise dans certains cas le temps d'usinage par 1,5 voire deux par rapport aux machines équipées de vis à billes. Des caractéristiques qui seront encore améliorées sur les prochaines machines développées par le constructeur.

Rendez-vous donc en octobre à l'EMO de Milan pour pouvoir les apprécier de visu...

Mirel Scherer
(Envoyé spécial à Darmstadt)

Sites des entreprises cités
- Centre de recherches PTW : www.ptw.maschinenbau.tu-darmstadt.de
- Centre de recherches Forschungszentrum : www.fzk.de
- Tebis : www.tebis.fr
- Renault Automation Comau : www.renault-automation.com

 

 

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