Comment sélectionner un centre d’usinage vertical



Puissance, vitesse, précision

L’objectif de chaque opération de travail des métaux est d’éliminer le métal dans les tolérances le plus rapidement possible. La question pour chaque atelier est de définir la quantité d’enlèvement de métal, la rapidité et les tolérances requises d’un VMC. Il existe de nombreux facteurs interdépendants qui affectent la puissance, la vitesse et la précision d’une VMC, mais les trois bases comprennent le système d’entraînement de broche, le système d’exploitation de la machine (commande numérique par ordinateur) et le système d’entraînement d’axe. Le système d’entraînement de la broche alimente l’outil de coupe pour enlever le métal. Le contrôle ou « système d’exploitation de la machine » est le cerveau de la VMC et coordonne le mouvement de la machine. Le système d’entraînement par axe est « le manège ». Dans quelle mesure le mouvement de la VMC est-il fluide et comment cela se traduit-il par des pièces toujours précises avec une qualité de finition de surface acceptable? La qualité du système d’entraînement « the ride » ou axis est fonction de la construction du cadre et du système de voie X-Y-Z. Il s’agit du matériel de la machine et il détermine la rigidité, la capacité d’amortissement des vibrations et la résistance à la poussée latérale. C’est l’équilibre entre ces trois domaines critiques (puissance, vitesse, précision) que vous devez évaluer par rapport aux besoins de votre magasin pour obtenir le meilleur achat pour votre argent.

matériel

Les exigences de base de votre VMC, telles que le régime de la broche, le couple à basse vitesse et la puissance à grande vitesse, sont établies par les matériaux que vous usinez. Par exemple, les matériaux souples nécessitent des vitesses de finition plus élevées, tandis que les matériaux durs nécessitent un couple à basse vitesse, ainsi qu’une rigidité pour réduire les effets de la poussée latérale.

Vous trouverez ci-après une liste des matériaux couramment utilisés correspondants aux exigences de la machine et aux caractéristiques qui répondent à ce besoin.

Production Volume

Nous sommes tous d’accord pour dire que le débit est important. Mais le débit des prototypes et des courtes séries nécessite des caractéristiques différentes de celles des longues séries de production. Si vous usinez des prototypes, tout ce qui rend les configurations plus rapides et plus faciles sera important : l’édition du programme, l’accès au contrôle depuis l’enveloppe de travail, la hauteur de la table et un système de refroidissement pour la stabilité thermique. Si la console VMC est destinée à de longues séries de production ou à des séries de production dédiées, le chargement automatique et le retrait des puces seront en haut de votre liste.

qualité

La qualité est fonction du contrôle, de l’encodeur, du système de voies, de la construction et de la rigidité. Le contrôle doit être précis et doit être étalonné périodiquement. Il existe plusieurs types de codeurs disponibles, y compris les codeurs rotatifs, les balances en verre et les balances laser. Ils offrent une précision progressivement supérieure à des vitesses plus élevées.

Un autre problème est le système de méthodes, qui affecte la rigidité, l’amortissement des vibrations et la capacité de résister à la poussée latérale lors d’opérations d’usinage lourdes.

Opérations d’usinage

Les caractéristiques VMC nécessaires pour usiner un moule en aluminium avec des contours 3D, telles que la vitesse d’exécution élevée du programme, la concentricité de la broche et la montée / descente ne sont pas nécessairement les mêmes caractéristiques nécessaires pour percer des trous en laiton. Si vous faites des pièces 2D, des vitesses d’alimentation et de changement d’outil élevées seront importantes. Vous devez faire correspondre vos besoins avec lecentre d’usinage vertical.

Système d’entraînement de broche

Généralement, la broche est considérée comme le cœur de la VMC. La broche maintient l’outil et effectue les opérations de découpe des métaux. La broche doit avoir un ruisselage constant, une rigidité, un couple de roulement, une faible génération de chaleur et une stabilité thermique. Bien que les constructeurs de machines-outils poussent la flexibilité, la plupart des broches sont meilleures dans certaines applications que d’autres. Par exemple, une broche qui machine l’aluminium à des vitesses élevées peut ne pas avoir la même capacité de coupe de métal à basse vitesse qu’une broche conçue pour des opérations de coupe à faible vitesse et à couple élevé.

Les broches sont disponibles dans une variété de vitesses, de couple et de puissance nominales. Dans la section précédente sur les matériaux, nous avons mentionné que le matériau de la pièce à usiner a une incidence sur les vitesses, le couple et la puissance. Parce qu’un VMC à une vitesse limite la vitesse, le couple et la plage de puissance, de nombreux VMC utilisent des transmissions à engrenages ou à courroie à deux ou trois vitesses pour augmenter le couple à basse vitesse. Mais les transmissions provoquent des frottements à grande vitesse, les transmissions à engrenages causant plus de friction que les transmissions à courroie. Ainsi, à haute vitesse, la puissance du moteur de broche est volée pour compenser le frottement. Le frottement généré par les transmissions à engrenages se traduit par de la chaleur et des vibrations qui doivent être dissipées par le refroidissement pour la stabilité thermique et les techniques de construction qui isolent les vibrations. Une alternative aux transmissions est une transmission électrique qui utilise deux enroulements de moteur différents pour créer deux plages de vitesse.

Une variété de roulements de broche sont disponibles, tels que des roulements à rouleaux conventionnels, à billes ou hybrides, des roulements en céramique, hydrostatiques, pneumatiques, magnétiques et des combinaisons. Chacun des systèmes de roulements a ses propres forces et faiblesses. Les roulements à rouleaux sont rigides et durables, mais peuvent générer de la chaleur, ce qui nuit aux performances. En règle générale, les roulements à billes génèrent moins de chaleur et fonctionnent beaucoup plus rapidement que les roulements à rouleaux, mais ne sont pas aussi rigides. Les roulements hybrides avec billes en céramique et les courses en acier peuvent fonctionner plus rapidement que les roulements à billes conventionnels car ils ont moins de masse et plus de rigidité, mais sont plus susceptibles de tomber en panne en cas de collision car ils sont cassants.

Les roulements hydrostatiques et hydrodynamiques soutiennent l’éléments rotatif avec un film fluide. Dans les applications à basse vitesse, les roulements hydrostatiques peuvent être très rigides et sans frottement, et dans les applications à grande vitesse, ils ne sont pas rigides ou nécessitent un refroidissement. La production de chaleur n’est pas un problème avec les roulements à air; cependant, ils ne sont pas rigides et peuvent être instables. Les paliers magnétiques ont de meilleures caractéristiques de contrôle que les roulements à air, mais doivent être protégés contre les chocs.

Construction

La plupart des VCC utilisent des pièces moulées en raison de leur résistance globale supérieure et de leurs caractéristiques d’amortissement des vibrations et de leur faible coût. Les pièces moulées doivent avoir des parois uniformément épaisses, car la variation de l’épaisseur de la paroi peut causer des problèmes de refroidissement et de distorsion. Les sections minces peuvent devenir cassantes et provoquer une distorsion lorsqu’elles sont stressées.

Certains VCC utilisent des soudures, qui sont généralement en acier. En petites quantités, les soudures coûtent moins cher que les pièces moulées et sont plus rigides et plus résistantes que les pièces moulées de même taille et de même poids. Généralement, les soudures sont plus rigides que les pièces moulées et ont moins de caractéristiques d’amortissement. Ainsi, ils fonctionnent bien à basse vitesse, mais à des vitesses élevées, les soudures sont plus sensibles aux vibrations et aux bavardages qui peuvent causer des finitions de surface rugueuses.

Des matériaux plus récents et plus légers, tels que les composites, l’aluminium et le titane, sont également utilisés dans la construction de machines-outils. Ces matériaux peuvent offrir des avantages significatifs dans les nouvelles machines plus performantes. Par exemple, la masse réduite facilite l’accélération et la décélération. L’utilisation de matériaux de type composite a augmenté en raison des rapports résistance/rigidité/poids élevés ainsi que de la stabilité thermique.

Systèmes Way

Le système de voie de la machine-outil comprend les composants porteurs qui soutiennent la broche et la table, ainsi que guident leur mouvement. Les voies de boîte et les guides linéaires sont les deux principaux types de systèmes de voies. Chaque système a ses caractéristiques positives et négatives. Malheureusement, un type de système de voie n’est pas approprié pour toutes les applications. Ainsi, lorsque vous êtes sur le marché pour une machine-outil, vous devez adapter le système de la voie à votre application spécifique.

Nous pensons que les systèmes box way offrent à un VMC une durée de vie plus longue et moins de vibrations, ce qui produit des pièces plus précises. Les caractéristiques d’amortissement des vibrations des boîtes prolongent la durée de vie de l’outil et permettent des finitions de surface plus lisses. Si votre application nécessite une grande précision et la capacité d’usiner des matériaux difficiles avec des tolérances serrées, un VMC avec un système de boîte est plus susceptible de fournir la solution optimale.

Les VCC avec guides linéaires offrent un positionnement plus rapide; cependant, ils ont une capacité réduite à amortir les vibrations, à résister à la poussée latérale et à résister aux dommages causés par les collisions. Si le coût initial du VMC est préoccupant, que les matériaux à usiner ne sont pas difficiles, que des opérations d’ébauche / découpe lourdes ne sont pas nécessaires et que les tolérances / finition de surface ne sont pas aussi critiques, alors une machine-outil aveccentre d’usinage à guidage linéairepeut être une bonne solution.

Partager cet article: