Usinage à haute performance. Conférence Par Yan Boutin, Ing., M. Ing Huron Canada Hiver 2012

Documents pareils
CFAO Usinage sur machine à commande numérique

MODE OPÉRATOIRE. VI) Le projet mené dans le cadre de la technologie. Le projet porte sur la réalisation d une horloge CD.

NOTICE D' UTILISATION CAMWORKS FRAISAGE. Luc Vallée Lycée Blaise Pascal Segré

(Exemple ici de calcul pour une Ducati 748 biposto, et également pour un S2R1000, équipé d un disque acier en fond de cloche, et ressorts d origine)

Vis à billes de précision à filets rectifiés

MOTORISATION DIRECTDRIVE POUR NOS TELESCOPES. Par C.CAVADORE ALCOR-SYSTEM WETAL Nov

AUTRES ASPECTS DU GPS. Partie I : tolérance de Battement Partie II : tolérancement par frontières

Centreur fin cylindrique pour la fabrication de moules. Le développement

Baccalauréat Professionnel. Microtechniques. Session 2012 DOSSIER TECHNIQUE (DT)

CFAO. Conception et Fabrication Assistée par Ordinateur. Le matériel utilisé en CFAO : un SYSTÈME AUTOMATISÉ. Barbecue Assisté par Ordinateur

Centre de tournage. et de fraisage CNC TNX65/42

Force de serrage 123 N N. Pince de préhension parallèle à 2 doigts PGN-plus 160 avec doigts de préhension spécifiques à la pièce à manipuler

RELAIS STATIQUE. Tension commutée

CHAÎNES INO Axes en HB: Standard Extra Plus SPCL / SPSL

Vis à béton FBS et FSS

MINISTERE DE L ÉDUCATION NATIONALE. Direction des personnels enseignants AGREGATION DE GENIE MECANIQUE. Session 2008

Juste quelques clics... Modélisation puissante

Généralités. Aperçu. Introduction. Précision. Instruction de montage. Lubrification. Conception. Produits. Guides à brides FNS. Guides standards GNS

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE L-70

C.F.A.O. : Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur.

Le spécialiste de la lubrification automatique. Les systèmes de lubrification perma sur le terrain Escaliers mécaniques

Rotules, embouts à rotule, bagues lisses

Elaboration de Fer à Béton

MACHINES DE SCIAGE ET TRONCONNAGE MACHINES SPECIALES R 80 CN. Machine à commande numérique destinée au tronçonnage des dés.

Caractéristiques techniques

Pour des Pas Extra Larges

Vanne à tête inclinée VZXF

Un partenaire Un partenaire solide

MOTO ELECTRIQUE. CPGE / Sciences Industrielles pour l Ingénieur TD06_08 Moto électrique DIAGRAMME DES INTER-ACTEURS UTILISATEUR ENVIRONNEMENT HUMAIN

Le MeiLLeuR RappORt qualité-prix

OTIS. Mod. La modernisation réinventée. Plus de sécurité Plus de fiabilité Plus de confort. Et plus d attention à l environnement.

Roulements à une rangée de billes de génération C. Information Technique Produit

Vous devez tout d abord réaliser l esquisse (le dessin de la pièce en 2 dimensions) avant de mettre cette pièce en volume.

Classement selon la Directive EU 1999/45/EC Pour plus d information, voir nos fiches de données de sécurité (MSDS)

WM fr. Système de serrage point zéro SPEEDY airtec 1

Thermorégulateurs Easitemp 95 et 150 eau. La solution compacte & économique

JONES & SHIPMAN ULTRAMAT Contrôle Easy ou CNC par écran tactile Rectifieuse Cylindrique Universelle

GF Machining Solutions. AgieCharmilles FORM 20 FORM 30

NEOTECHA. Robinets à tournant sphérique - Modèles SNB et SNC

VISEZ LES ÉTOILES. INFORMATIONS CONCERNANT LES PNEUS ET ROUES COMPLÈTES D ORIGINE BMW/MINI MARQUÉS D UNE ÉTOILE.

L'EXPERTISE DONT VOUS AVEZ BESOIN! SECO NEWS PRÉSENTATION DES NOUVEAUX PRODUITS

Thermostate, Type KP. Fiche technique MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

SÉRIE RM Découpeuses-Cambreuses RM 40K / RM 40KS / RM 40P

Système ASC unitaire triphasé. PowerScale kva Maximisez votre disponibilité avec PowerScale

0.8 U N /0.5 U N 0.8 U N /0.5 U N 0.8 U N /0.5 U N 0.2 U N /0.1 U N 0.2 U N /0.1 U N 0.2 U N /0.1 U N

DISQUE DUR. Figure 1 Disque dur ouvert

Pour les utilités, le process et l environnement. Les solutions pompes KSB.

Multichronomètre SA10 Présentation générale

FONCTIONNEMENT D UNE MACHINE-OUTIL À COMMANDE NUMÉRIQUE - 1/2

Le polissage par laser

Série 77 - Relais statiques modulaires 5A. Caractéristiques. Relais temporisés et relais de contrôle

V64 V65. Les monte - escaliers avec plate-forme

Vis à billes de précision R310FR 3301 ( ) The Drive & Control Company

CRM. Registre d équilibrage et de mesure du débit, classe d étanchéité 0 ou 4.

Actions de réduction de bruit sur un moteur poids lourd

Centre d usinage. Venture 13/15

Précis, économique robuste.

L entreprise Page 4. Technique des engrenages Page 10. Engrenages à vis sans fin Page 14. Motoréducteurs à arbre creux Compacta Page 34

Sommaire buses. Buses

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE

Contrôleurs de Débit SIKA

Solution de Stockage

Avanttia Solar. Chaudière Hybride CONDENSATION. L innovation qui a du sens

MEULEUSE Le 1000 Twenty

AGITATEUR VERTICAL FMI

KASTOspeed: Scies automatiques de production à lame circulaire pour le débit économique de très grandes séries dans l acier et les non-ferreux.

Physique. interaction pneu-chaussée facteurs liés à l adhérence calcul de la distance de freinage

3.00. Catalogue produit

NORMES PATENTED L EXPERTISE AU SERVICE DE LA SÉCURITÉ ET DES PERFORMANCES. Catalogue Général A N D OT H E R P E N DI N G

À propos de Phenix Systems

Moyen acceptable de de conformité. Performances des freins d immobilisation SAM F 007

Classement selon la Directive EU 1999/45/EC Pour plus d information, voir nos fiches de données de sécurité (MSDS)

Relais statiques SOLITRON MIDI, Commutation analogique, Multi Fonctions RJ1P

Quick Tower. Blocs verticaux nus Page 123. Quick Point. Plaques pour Quick Tower Page 124. Präge Fix. Makro Grip. Quick Point. Quick Tower.

Vis autoperceuses Vissage direct en une seule opération

Apprendre en pratique - dès le début.

ICS Destiné à remplacer EN 926-1:1995. Version Française

Guide pour l analyse de l existant technique. Partie 3

Catalogue de machines. CNC-Carolo. Edition de juillet 2011

KIF PARECHOC : L ANGE GARDIEN DES MONTRES

Pump Division MSP. Pompe à vitesse moyenne, verticale, en ligne. Bulletin PS-10-1 (F)

Vis à billes de précision à filet roulé

Multitension Monofonction. Multitension Multifonction

APS 2. Système de poudrage Automatique

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR AGRICOLE SUJET

Whitepaper. La solution parfaite pour la mise en température d un réacteur. Système de régulation. Réacteur. de température

Journée technique Innovation dans l Ameublement. CRITT Bois Vendredi 25 septembre 2009

Informations produits scalamobil S35 scalacombi S36

P M L R O G W. sylomer. Gamme de Sylomer Standard. Propriétés Méthode de test Commentaires. Polyuréthane (PUR) Cellulaire mixte

ÉGOUTS ANALISATIONS NETTOYAGE PROFESSIONNEL

Système de sécurité de périmètre INTREPID

Découpage fin et Technologie d ensembles

Systèmes de distributeurs Systèmes de distributeur selon la norme ISO , taille 2, série 581. Caractéristiques techniques

NOXTECH GARDE-CORPS EN VERRE. économique sûr facile à monter. Le système de balustrade

Utilisation du logiciel GALAAD

R310FR 2202 ( ) The Drive & Control Company

ideaux métalliques Les rideaux métalliques MURAX 110

Electrotechnique: Electricité Avion,

Machine de débit TURBO-Drive. Rapide Flexible Précise Sections de 20 x 40 mm à 160 x 450 mm. Innovations pour la construction bois

Transcription:

Usinage à haute performance Conférence Par Yan Boutin, Ing., M. Ing Huron Canada SYS-856 Hiver 2012

Plan de la présentation UHV vs UHP Requis machine pour UHP Dynamique Machine Asservissement Broche Optimisation d usinaged Ébauche Finition Aspects CFAO

Historique UGV Dr. Carl J. Salomon, (1924-1931) 1931) Père de l UHVl

UGV / UHP UGV : Usinage à Grande Vitesse Défini par les valeurs technologiques Fondement de l UHPl UHP : Usinage à Haute Performance Procédé d usinage abordé comme un tout Définition UHP Procédé d usinage par enlèvement de copeaux réalisé selon une méthode m et des paramètres résultant en une fabrication efficace d un produit fini de qualité.

UGV : Oui UHP :?

UGV En industrie UGV / UHP Recherche de valeurs numériques élevés RPM (facteur principal) Vitesses d avanced Mémoire CN (Commande Numérique) Etc Technologie mal comprise par l industriel Focus trop étroit sur «vitesses» Cause de mauvais achats de machines Difficile à intégrer au procédé en place en usine

UHP En industrie UHV / UHP Intégration logicielle étroite CAO «Design for manufacturing» (rayons coins, géomg ométries) FAO Post Trajectoires en douceur, conditions de coupe constantes Exploitations performances machines Utilisation fonctionnalités s avancées CN PPFUN pour contrôle fin sur programme générég Simulation Protection machine Optimisation temps machine (éviter( arrêts production) MOCN Création cycles avancés s (Palpage( Palpage,, Mesure outil, etc)

Possibilités UGV/UHP Taux Enlèvement Matière Fini de surface Précision hauteur de crête polissage Efforts de coupe Fabrication JAT Pièces monolithiques

Dynamique Machine UHP peut nécessiter n : Avances élevées es (rapide et usinage) Dynamique machine élevée Accélération Jerk (dériv rivée e de l accl accélération) Permet maintient des vitesses d avance d aux changements de direction

Accélération Déterminée e au design F=m*a m : Partie mobile de l axel Pièce et montage a - acceleration a MAX dépends choix moteur axe Affecte temps Affecte v / R

r = a a / t Jerk Profil r découle de a Profils contrôlés s par CN Limitation mécaniquem r max = ( a a / t) r t) max Augmente les performances Exige rigidité élevée Analyse EF Risque de résonancesr Vis à billes rigides $$$$

Accélération vs Jerk Profil accélération/jerk gérég par CN Lissage profil jerk permet jerk plus élevé! Solicitation mécanique moins brusque

Contrôle du Jerk

Jerk Dynamique exige donc : r max ET r r / t Atteinte rapide de a max : Exploitation a disponible Atteinte rapide F programmé : maintient f z Diminution temps exécution usinage Augmentation précision (rigidité élevée) e) Meilleur fini de surface (rigidité élevée) e) Durée e vie machine (rigidité élevée) e) Moins de vibration (rigidité élevée) e) Jerk est le critère re dynamique le + important

Application pratique du Jerk Changement direction sur parcours : Changement vitesse de chacun des axes Changement vitesse requiert accélération Accélération atteinte régie par jerk!

Application pratique du Jerk

Application pratique du Jerk

En résumr sumé Dynamique Machine Changement direction = v axes r influe sur changement v axes r = Payer pour machine rigide Temps usinage Fini surface Précision Duré de vie machine Vibration a = Payer pour des moteurs d axesd axes.

Asservissement Asservissement : lien commande mouvement

Asservissement Module de puissance CN Convertisseur AC - DC Traitement programme Interpolateur Variateurs 1 par axe Partie contrôle Partie puissance DC - AC

Asservissement CN : Gestion position axes Selon programme Synchronisation axes Traite programme Communique variateurs Variateurs Gestion vitesse Gestion accélération Module de puissance

Asservissement Boucles d asservissement Position (1ms) (P) Vitesse (70 µs) ) (PI) Courant (70 µs) ) (PI) Réglage complexe Régit performance dynamique axes Limitations mécaniquem

Broche Qualités s recherchées es RPM Rigidité Durée e de vie Puissance / Couple Accélération Exige compromis selon produits fabriqués Élément dispendieux $$

Broche Cahier des charges Vitesse de rotation n Matériau T max supportée e par outil Puissance requise taux d enld enlèvement de matière Q requis Matériau (k c constante de coupe) Couple requis Fixé par type d outils d et leur diamètre Outil consommant couple élevé : Fraise a surfacer Taraud - Foret P = Q k Q T = a p = c a f F e r

D N = X RPM ( en mm) D N < 2 X 10 6 Roulements réguliersr Billes et cages en acier Roulements hybrides Cages en acier Billes de céramiquec Rigidité T (sphéricit ricité ) RPM 30% + Contact angulaire Précharge Broche - RPM

Broche Puissance & Couple Couple limité par encombrement Ø Rotor Longueur Rotor Puissance lié a Couple RPM n Vitesse caractéristique ristique Design bobinage moteur P = T n 2π 60

Broche Puissance & Couple Courbe broche 25kW 18 000 RPM 15.400 rpm C (S6) = 120 Nm C (S1) = 86 Nm 100 rpm 2.800 rpm 18.000 rpm P (S6) = 35kW P (S1) = 25kW C (S6) = 16 Nm C (S1) = 13 Nm

Broche Courbes Puissance - Couple

Broche - Cycle de charge Limitation thermique moteur broche Génération chaleur dans broche Roulements Effet joule Refroidissement broche Convection Air forcé Groupe froid Si température bobinages augmente trop : Risque d endommager d moteur broche

Cycle de charge Cycle de charge S1 = Capacité en continu S3 / S6 : Capacité en intermittence Sur 10 minutes si non spécifi cifié

Cycle de charge S3 : Succession cycles de charge 1 Cycle contient : 1 période p avec charge constante sur le moteur 1 période p avec moteur a l arrêtl S6 : Succession cycles de charge 1 Cycle contient : 1 période p avec charge constante sur le moteur 1 période p avec moteur sans charge (en rotation)

Cycle de charge Difficile de prévoir cycle de charge Conditions de coupe variables Sécuritaire de rester sous S1 Zone S3/S6 aux risques de l utilisateurl Exploiter zone S1 au maximum Calculer Puissance consommée Calculer Couple consommer Adapter paramètres de coupe Optimiser utilisation machine

Optimisation Ébauche Maximiser le taux d enld enlèvement de matière P Q Maximiser P consommée! Terminologie a p : prise de passe axiale a e : prise de passe radiale z : nombre de dents f z : avance par dent

Calcul puissance ébauche P Q P = = = k a k c e c Q (usinage) a a p e f a p 60 10 6 f a e a p f k c P mm mm mm/min N/mm 2 kw k c : Coefficient de coupe du matériaux Force nécessaire n pour cisailler 1mm 2 Dépends fortement du matériau Affecté par : Angle de coupe de l outill Épaisseur du copeau Température du copeau

Calcul de puissance - Exemple Acier 4140 à 32 HRC Outil 32mm @ 3 plaquettes a p max = 10mm a e max = 32mm Plaquettes grade 4020 Usinage lourd Optimiser ébauche : Maximum débit d copeaux (Q) P = k c x Q Donc, nous voulons P maximum!

Calcul de puissance - Exemple Étapes Trouver k c Selon matériau Selon dureté Trouver paramètres a e, a p, f et V c Selon données catalogue Selon expérience Selon rigidité machine / montage Calculer Puissance P = k c x a e x a p x f

Calcul de puissance - Exemple 1 - Trouver CMC pour 4140 à 32HRC CMC : 02.1 ou 02.2

Calcul de puissance - Exemple 2 - Trouver dureté en Brinell 4140 à 32HRC Utiliser tableau d éd équivalences 32 HRC = 300 Brinell Important car dureté influence k c.

Calcul de puissance - Exemple 3 - Trouver k c Table avec engagement large Dureté 300 HB k c = 2000 N/mm 2

Calcul de puissance - Exemple 4 - Trouver a e, a p, f Grade 4020 a e = 32mm (Ø max outil) a p = 10mm (a p max outil) f = 1117mm/min f z = 0.12-0.22mm Vc = 140 205 m/min RPM = V c x 1000 / (π( x Ø) RPM = 170 000 / (π( x 32) RPM = 1692 f = f z x z x RPM f = 0.22 x 3 x 1692

Calcul de puissance - Exemple 5 Calculer Puissance k c = 2000 N/mm 2 a e = 32mm a p = 10mm f = 1117 mm/min Q = a e x a p x f = 32 x 10 x 1117 Q = 357 440 mm 3 /min = 0.36 l/min P = 11.92kW T = 67.27 N.m P P = = kc Q 60 1 000 000 2000 357440 60 1 000 000 T T P*60 = 2πn 11920*60 = 2π 1692 = 11.92kW

Courbes de broches Déterminer si la broche peut réaliser r la coupe Broche 18 000 RPM 10kW RPM = 1692 P = 11.91kW T=67.3 N.m Surcharge P S1 T OK Solutions : a e a p f z z

Courbes de broches Déterminer si la broche peut réaliser r la coupe Broche 24 000 RPM 18kW RPM = 1692 P = 11.91kW T=67.3 N.m Surcharge P Surcharge S Solutions

Optimisation finition Minimiser le temps d usinage d et : Réaliser le fini de surface requis Respecter les tolérances prescrites Exige Choix judicieux machine / outils / porte-outil outil Choix conditions de coupe optimales Génération trajectoire outil en douceur

Optimisation finition - Outils Qualités s recherchées es Précision du profil Revêtement supporte Température élevés Usure par friction Rigidité élevée Nombre de dents élevé Selon restriction vibratoire et disponibilité

Optimisation finition Porte-outils outils Qualités s recherchées es Rigidité élevée Battement minimal Encombrement minimal Durée e de vie élevée

Optimisation finition - Trajectoires Trajectoires en douceur Maintient vitesse f, donc conditions de coupe Évite marques sur la pièce