Avec la plateforme Sinumerik ONE, Siemens a récemment ajouté une CNC haute performance à son portefeuille. Cette plateforme a été développée sous une forme Digital Native et conçue pour la transformation digitale. Quelle valeur ajoutée cette nouvelle commande apporte-t-elle concrètement à la production à façon et à la fabrication de moules ? Elle propose notamment de nouvelles fonctions technologiques qui accélèrent le traitement ou améliorent la qualité, voire les deux dans le meilleur des cas.

Les exigences de précision et de qualité de surface qui s’appliquent à la fabrication de moules et d’outillages sont élevées. En outre, chaque pièce à traiter est quasiment unique et les commandes s’enchaînent la plupart du temps de manière rapprochée. Ces exigences strictes se retranscrivent directement dans le cahier des charges des équipements et des machines. Certaines des nouvelles fonctions technologiques de la plateforme Sinumerik permettent de répondre à ces exigences.

Accélérer le traitement simultané sur trois et cinq axes

La fonction Top Surface, qui a fait ses preuves pour la fabrication de moules, est désormais complétée par la fonction Top Speed. Celle-ci permet de réduire le temps de traitement tout en bénéficiant d’une qualité de surface supérieure. Ces résultats sont obtenus en acceptant des écarts très faibles par rapport aux spécifications CAO dans le cadre de tolérances prédéfinies, les valeurs de consigne de position de la CNC étant donc lissées. Les « pics » géométriques, qui ont une influence négative sur la commande de vitesse de la CNC, sont par conséquent filtrés. Autre nouveauté : le profil de vitesse est optimisé de sorte que les fréquences de résonnance de la machine ne sont pas stimulées, ce qui permet un traitement plus rapide pour un aspect de surface identique.

L’effet de cette fonction est directement ressenti par l’utilisateur, notamment dans le domaine de la fabrication de moules où l’outillage se déplace souvent d’un point d’inversion à un autre par-dessus la pièce : les stimulations de la machine au niveau des points d’inversion, semblables à de petits à-coups, sont considérablement réduites voire supprimées lorsque la fonction Top Speed est activée, ce qui permet notamment de préserver la machine.

Idéalement, les fonctions sœurs Top Surface et Top Speed sont utilisées conjointement afin de garantir une qualité optimale pour un temps de traitement optimal. Le gain de temps généré par la nouvelle fonction Top Speed dépend, comme bien souvent, des spécifications de la machine et de l’entraînement, de la résonnance de la machine, de la géométrie de la pièce et, enfin, du potentiel de chaque programme de pièces. Dotée de la technologie Multi-Core, et donc d’une puissance de calcul maximale, la plateforme Sinumerik ONE permet d’augmenter nettement la productivité.

Une dynamique qui s’adapte au poids de la pièce

Le secteur de la fabrication de moules et d’outillages a souvent recours à des machines-outils qui sont capables de traiter également des pièces de grand volume et donc souvent lourdes. Jusqu’à présent, la régulation et la dynamique des axes de ces machines étaient alignées sur le poids de pièce maximal. Sinumerik parvient à augmenter la dynamique de la machine pour les pièces de faible poids grâce à un cycle avec ajustement intelligent à la charge. Ce cycle est particulièrement avantageux pour les machines-outils avec axes linéaires et rotatifs à entraînement direct car, dans ce cas, la variation du poids de la pièce influence directement le courant nécessaire à l’accélération.

Le principe est simple : lors de l’activation du Cycle782 via la commande, la machine exécute un trajet test, définit le poids et adapte les paramètres de dynamique et de régulation selon les caractéristiques d’ajustement définies par le fabricant de machines. Si le poids de la pièce change significativement pendant le traitement, le Cycle782 peut être lancé plusieurs fois et la dynamique augmentée à chaque changement. Cela signifie que plus la pièce montée est légère, plus le temps de cycle de la machine sera court (grâce à l’ajustement de l’accélération et de la valeur de palier) et plus la précision sera élevée (grâce à l’ajustement des paramètres de régulation).

Une dynamique qui s’adapte à la position des axes

La fonction technologique qui contribue en permanence, à l’arrière-plan, à exploiter pleinement la dynamique des machines-outils, notamment des plus grandes, porte le nom de contrôle intelligent de la dynamique ou IDC (« Intelligent Dynamic Control »). Cette fonction accorde dynamiquement les paramètres de régulation et de dynamique sur l’ensemble des axes, par exemple en adaptant et en optimisant la dynamique de l’axe Y en fonction de la position réelle de l’axe Z pour une machine de fraisage à portique. Les fabricants de moules et d’outillages et les sous-traitants qui attachent de l’importance à la dynamique des machines doivent veiller à ce que cette fonction technologique soit activée.

Éviter les collisions

collision avoidance

La simulation de la programmation basée sur le jumeau digital de la plateforme Sinumerik One permet d’éviter toute collision, pour autant qu’il n’existe dans la réalité aucune déviation par rapport au jumeau digital. Si l’opérateur conduit la machine en mode manuel ou s’il apporte la moindre modification à la fixation, les informations correspondantes doivent être prises en compte très précisément. Ceci est indispensable pour pouvoir détecter de manière fiable les éventuelles collisions sur la machine-outil et les éviter efficacement.

La fonction Collision Avoidance pour Sinumerik Edge est capable de le faire car les machines et les processus de traitement peuvent être représentés avec précision. Pour ce faire, les outillages, leur support et le dispositif de serrage doivent être décrits. La pièce brute réelle est mesurée avant le traitement par la machine, intégrée à l’identique et ajustée dynamiquement à la réalité pendant le traitement en tant que corps de collision vérifié, conformément à l’enlèvement de matière. La machine s’arrête donc avant la collision.

Éviter les collisions revêt une grande importance dans presque tous les domaines de l’usinage par enlèvement. Pour les fabricants à façon, d’autres fonctions technologiques sont cependant importantes, tout comme pour les constructeurs de moules et d’outillages. Ils ont besoin de simplifications mises en œuvre directement au niveau de l’utilisation de la machine.

Adaptateur à tête angulaire et évaluation des besoins d’outillage

Les têtes angulaires mécaniques sont utilisées à des fins de productivité car elles permettent un traitement sur cinq ou six côtés. Elles sont désormais entièrement prises en charge par la gestion des outillages de la Sinumerik. Une fois mises en place, l’opérateur n’a plus qu’à sélectionner la combinaison outillage et tête angulaire correspondante. Tous les cycles de la Sinumerik sont alors disponibles grâce à la simulation intégrée de sorte que les traitements pour la fabrication à façon peuvent être mis en œuvre très simplement.

Grâce à la fonction Identify Tool Demand, l’opérateur peut déterminer facilement si tous les outillages nécessaires à l’exécution d’un programme de pièces défini sont disponibles. Lors de la première exécution ou lors de la simulation du programme, la commande génère un compte-rendu qui permet d’établir une liste des différences lorsque le programme est lancé à nouveau. L’opérateur remarque donc en un clin d’œil si tous les outillages sont présents en magasin et, si ce n’est pas le cas, lesquels doivent encore être chargés. Cette fonction réduit les temps non productifs, par exemple les interruptions qui surviennent parce qu’il manque un outillage nécessaire au traitement. La fonction Identify Tool Demand s’applique également lorsqu’un programme est transféré sur une autre machine pour des questions de disponibilité.

Une marche rapide accélérée

La fonction technologique d’ajustement par paliers (Jerk Adaption) permet d’économiser du temps pendant la marche rapide, donc toujours lorsque l’outillage n’est pas engagé. Cet ajustement par paliers augmente la dynamique du déplacement lors des tâches de positionnement ou de changement d’outillage sans que l’intervention suivante sur la pièce ne perde en précision. Des valeurs de palier élevées sont ainsi autorisées pendant les déplacements en marche rapide tandis que la génération de vibrations est contenue. Ceci se fait au détriment de la fidélité de la trajectoire, dont l’importance est toutefois secondaire pour G0. Cette fonction technologique est notamment conçue pour les pièces comportant plusieurs alésages les uns à côtés des autres et permet de gagner du temps entre le retrait de l’outillage d’un alésage jusqu’à l’intervention de l’outillage sur le suivant. Lors de la commutation en mode traitement, les filtres sont à nouveau affaiblis au moment opportun et donc remis sur des valeurs de palier modérées afin de garantir une précision élevée sur la pièce.

Conclusion

Les nouvelles fonctions technologiques sont disponibles pour Sinumerik ONE (SW 6.1) et Sinumerik 840D sl (SW 4.9), sachant que Sinumerik ONE pour fabricants de moules et d’outillages a une longueur d’avance sur le modèle précédent grâce aux performances de calcul élevées des fonctions Top Speed et Top Surface. Chaque fonction technologique supplémentaire proposée par la plateforme Sinumerik génère un plus en termes d’efficacité, de qualité de surface ou de gain de temps.

Par ailleurs, ces fonctions procurent au quotidien un grand nombre d’avantages qu’il ne faut pas sous-estimer : les traitements sont protégés contre les collisions dans le secteur de la fabrication de moules et d’outillages où les plus petites marques et dommages sur les pièces moulées sont parfois visibles, l’accès à des cycles intelligents simplifie le chemin jusqu’à la pièce finie pour la fabrication à façon, un coup d’œil sur une liste suffit pour savoir s’il manque un outillage ou non. Ainsi, elles vous aident assurément à assister et à décharger significativement l’opérateur et, accessoirement, à atteindre un haut niveau de performance et de sécurité des procédés.

L’essentiel

Si l’on décrit la CNC comme le cerveau d’une machine-outil et les fonctions technologiques sophistiquées comme des points de QI, alors le QI de la plateforme Sinumerik augmente fondamentalement avec la nouvelle version logicielle, voire de façon tout à fait significative pour la Sinumerik ONE. Ces nouveautés contribuent chacune à leur manière à améliorer la productivité des machines-outils : elles augmentent la dynamique et la précision des contours, améliorent la qualité du traitement, préservent la machine et facilitent l’exécution dynamique et sûre du traitement par l’opérateur.

Auteur: Dr. Jochen Bretschneider, Manager Technologie et innovation, Siemens AG, Nürnberg

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