Comment fonctionne l'automatisation d'un centre d'usinage CNC ?

L'automatisation dans les centres d'usinage CNC

Outre le système de commande numérique, les principaux composants automatisés d'un centre d'usinage (BAZ) comprennent le magasin d'outils, le dispositif de transfert d'outils équipé d'un bras de changement d'outils automatique, les tables d'indexation et rotatives pour le fraisage et le tournage, ainsi que les changeurs de palettes de pièces.

Composants essentiels d'un système d'automatisation

Pourquoi le système CNC est-il la plaque tournante de l'automatisation ?

Le système de commande numérique par ordinateur (CNC) est au cœur de l'automatisation des centres d'usinage. Il permet de contrôler de nombreux autres composants et paramètres d'usinage, notamment :

• Vitesse de rotation de la broche
• Déplacement des axes linéaires et rotatifs
• Changer et charger les outils appropriés
• Changement et alimentation des palettes de pièces serrées
• Équipements hydrauliques, électriques et d'alimentation en liquide de refroidissement et en lubrifiant

Magasins d'outils et équipements de transfert d'outils

Dans un magasin d'outils, les outils nécessaires à l'usinage sont déjà montés dans des porte-outils. Un magasin peut être constitué de rangées de crémaillères linéaires ou être conçu sous forme de magasin à disques. Pour gagner de la place, les outils et leurs porte-outils, généralement des tiges coniques creuses, sont rangés sur les crémaillères à l'aide de fixations à encliquetage. Un magasin d'outils composé de plusieurs rangées de rayonnages ou de plusieurs disques peut contenir jusqu'à 200 outils.

Un bras de changement automatique d'outils retire un outil de la tête de broche et en installe un autre. L'outil retiré peut être replacé dans le magasin pour y être stocké ou mis au rebut s'il est usé.

Séquence de base pour le changement automatique d'outils

La séquence de changement automatique d'outil d'un robot linéaire équipé d'un changeur à double bras comprend généralement les étapes suivantes :

1. Un dispositif de transfert d'outils, tel qu'un robot linéaire équipé d'une pince, prélève le nouvel outil dans le magasin et se déplace jusqu'au bras de changement d'outils automatique.
2. L'un des bras du changeur à deux bras reçoit le nouvel outil et se déplace vers la tête de broche. Dans le même temps, le deuxième bras retire l'ancien outil de la tête de broche. Le changeur pivote ensuite et installe le nouvel outil dans la tête de broche.
3. L'autre bras du changeur ramène l'ancien outil vers un emplacement de stockage occupé dans le magasin.

Le processus de prélèvement et de changement d'outils à partir d'un magasin à disques est similaire.

Comment une table à cinq axes élargit les possibilités d'usinage sur plusieurs faces

Un centre d’usinage CNC peut comporter cinq axes : trois axes linéaires (X, Y et Z), ainsi qu’un axe d’inclinaison A’ et un axe rotatif B’. L'axe B’ peut effectuer un mouvement angulaire pour l'usinage sur plusieurs faces ou une rotation continue à différentes vitesses. Cette capacité permet d'effectuer des opérations de tournage sur un centre d'usinage.

La broche d'usinage peut être orientée verticalement ou horizontalement et peut également pivoter de 90 degrés. Lorsque la broche est orientée horizontalement, ou lorsque l'usinage commence par le dessous de la pièce, les copeaux tombent hors de l'enceinte d'usinage et le fluide de refroidissement-lubrification peut s'écouler librement vers le bas.

Une table rotative ou circulaire permettant un serrage unique pour l'usinage sur cinq axes constitue un élément essentiel pour améliorer l'automatisation et la productivité. Elle permet d'usiner une pièce sur cinq axes en un seul serrage. L'usinage sur cinq faces illustré ici est réalisé en combinant une table d'indexage rotative avec une broche capable d'usiner aussi bien en position horizontale qu'en position verticale. Cette approche évite les pertes de temps liées aux serrages répétés et réduit les erreurs de positionnement causées par les multiples réglages.

Comment le changement de palette améliore l'efficacité du temps de cycle

La plupart des centres d'usinage sont équipés d'un poste de préparation au changement de palette de pièce. À ce poste, une pièce usinée est débridée et un technicien qualifié charge une nouvelle ébauche. Dans le même temps, la pièce précédente, qui a été transférée vers le poste d'usinage, subit son cycle d'usinage principal.