Ingénierie de précision, centres tournants à haute rigidité garantissant une précision sans égale

Conception structurelle orthogonale pour une stabilité irréprochable

Ces jours-ci, dans la fabrication moderne, les centres tournants que nous utilisons doivent être vraiment robustes et stables. C'est là que le design structurel orthogonal intervient. Il dispose les composants importants de la machine d'une manière spéciale. Cette disposition permet à la machine de former une sorte de cadre autonome. C'est comme construire une maison très solide. Ce cadre est excellent pour résister au stress de torsion, qui est une force de torsion, et il aide également à prévenir les déformations thermiques, qui peuvent se produire lorsque la machine chauffe. La façon dont ces parties sont disposées géométriquement est très intelligente. Elle empêche les vibrations harmoniques de se propager dans la machine. Et même avec cette structure solide, il est toujours facile d'accéder et de configurer des outils complexes. La base monolithique de la machine, qui est comme une grande pièce solide, travaille en collaboration avec les voies directrices précisément usinées. Elles peuvent absorber les forces de coupe, que vous effectuiez un usinage lourd pour façonner rapidement le matériau ou un finissage délicat pour obtenir un résultat parfait. Donc, peu importe le type d'usinage que vous effectuez, la machine peut performer de manière constamment efficace.

Double - Entraxe direct B - Axe avec positionnement optique

Puisque nous avons vu à quel point la structure est importante pour la stabilité, parlons maintenant d'une autre fonctionnalité intéressante de la technologie de fraise avancée : l'axe B à double entraînement direct avec positionnement optique. Il s'agit de rendre les opérations de tournage bien plus précises. Ils ont intégré des actionneurs rotatifs à entraînement direct, qui sont comme des moteurs ultra-rapides et précis, avec des encodeurs optiques haute résolution. Ces encodeurs sont comme des outils de mesure très précis. Cette combinaison élimine le jeu parasite, qui est ce petit mouvement dans les engrenages, et l'hystérésis du train d'engrenages, qui peut causer certaines inexactitudes. Avec ce dispositif, la machine peut modifier les angles de coupe en temps réel, avec une précision jusqu'à un arc-seconde. C'est vraiment, vraiment précis ! La technologie d'entraînement direct peut répondre au couple immédiatement. Ainsi, elle peut changer rapidement l'orientation de l'outil sans altérer la finition de surface du matériau. Et lorsque cela est combiné avec des algorithmes avancés de compensation thermique, la machine peut maintenir sa position avec une précision de 2 microns, même si elle fonctionne pendant une longue période.

Technologie de moteur linéaire pour un mouvement sans frottement

Nous avons abordé la conception structurelle et le positionnement de l'axe B, mais qu'en est-il du mouvement de la machine ? Dans les centres tournants de nouvelle génération, les systèmes traditionnels de vis à billes et d'engrenage ont été remplacés par une technologie de moteur linéaire. C'est un changement majeur. Les moteurs linéaires fonctionnent sans que des pièces mécaniques ne se touchent. C'est comme si la machine se déplaçait sur un coussin d'air. Étant donné qu'il n'y a pas de composants de couplage mécanique, il n'y a pas de variables de déformation élastique. Cela signifie que la machine peut suivre son trajet prévu avec beaucoup plus de précision. L'accélération électromagnétique directe de ces moteurs est très rapide. La machine peut se déplacer à des vitesses de déplacement supérieures à 60 m/min, ce qui est vraiment rapide, tout en maintenant sa répétabilité de positionnement sous 1 micron. Cela est très utile lorsque vous usinez des matériaux très durs ou lorsque vous devez créer des formes complexes nécessitant que la machine change de direction instantanément.

Systèmes de broche hydrodynamiques pour un amortissement supérieur

Maintenant, regardons comment fonctionne la broche du centre tournant. La technologie avancée d'articulation hydrostatique change vraiment la donne. Elle utilise une lubrification par film d'huile continu. C'est comme si la broche flottait sur une couche d'huile. Cette interface fluide sous pression présente d'excellentes caractéristiques d'amortissement. Elle peut réduire les vibrations parasites jusqu'à 80 % par rapport aux systèmes traditionnels à roulements à billes. L'écoulement constant d'huile aide également à maintenir une température stable. Elle peut maintenir la température dans une plage de ± 0,5 °C, peu importe à quelle vitesse tourne la broche. Cela est crucial lorsque l'on travaille avec des alliages sensibles à la température. Grâce à cela, les opérateurs peuvent s'attendre à ce que leurs outils durent plus longtemps et la rugosité de surface du matériau qu'ils usinent s'améliore considérablement. On peut obtenir une valeur de rugosité de surface de Ra < 0,2 μm, ce qui est extrêmement lisse, car les harmoniques de vibration haute fréquence ont disparu.

Gestion de la stabilité thermique dans l'usinage de précision

Nous avons vu comment les différentes parties du centre tournant travaillent pour améliorer la précision, mais un grand problème dans l'usinage de précision est l'expansion thermique. C'est là que la gestion de la stabilité thermique intervient. Ces machines avancées disposent de véritables réseaux intelligents de compensation thermique. Elles ont des capteurs intégrés sur toute la structure de la machine. Ces capteurs peuvent détecter les gradients de température avec une résolution de 0,1°C. Ils transmettent ces données en temps réel à des algorithmes de correction adaptative. Ces algorithmes sont comme le cerveau de la machine. Ils peuvent ajuster automatiquement les positions d'axe et les décalages d'outil pour compenser toute croissance thermique. Cela signifie qu'indépendamment des variations de la température ambiante, la machine peut maintenir sa précision dimensionnelle à moins de 3 microns. Ainsi, vous pouvez obtenir une qualité de pièce constante tout au long des différents tours de production, et il n'est même pas nécessaire d'ajuster manuellement la machine à chaque fois.

Amélioration de la fiabilité du processus grâce à l'optimisation de la rigidité

Pour résumer, lorsque vous combinez le renforcement structurel solide et les technologies de commande avancées, vous obtenez une plateforme d'usinage extrêmement stable. Les mesures de rigidité dynamique montrent que ces centres tournants avancés sont 40 % plus efficaces pour résister aux vibrations par rapport aux anciens modèles. C'est vraiment important. Cela signifie que vous pouvez fabriquer des composants à parois minces avec des tolérances beaucoup plus serrées. La capacité de la machine à atténuer les vibrations permet également un enlèvement de matière plus agressif, ce qui accélère le processus tout en maintenant une qualité de finition de surface élevée. Ainsi, vous pouvez réduire le temps nécessaire pour fabriquer une pièce sans perdre en précision. Et comme le système est si stable, vous pouvez même usiner des surfaces discontinues et des pièces asymétriques, qui sont très difficiles à réaliser avec des équipements conventionnels.