Le système de positionnement excentrique détermine la position et l'angle de l'outil

Coventry Associates à Shrewsbury, Massachusetts, a développé un système à trois axes pour diverses opérations d'usinage. Appelé système de positionnement excentrique (EPS), le système entièrement électrique élimine les composants pneumatiques et hydrauliques, réduit le temps de configuration et de cycle, utilise moins d'énergie et a un faible encombrement, a déclaré Craig Gardner, président de Coventry Associates.

EPS est un système mécatronique composé d'un empilement de trois tables rotatives excentriques. En contrôlant la rotation de chaque table rotative, la position et l'angle précis d'un outil sont obtenus. La précision de positionnement et les performances adaptatives du système EPS sont assurées par la CNC Siemens Sinumerik, comme le montre cette vidéo.

L'EPS a été incorporé dans une rectifieuse ID où il a démontré trois avantages distincts. Il peut dresser ou meuler n'importe quelle forme sans utiliser de rouleaux diamantés ou d'accessoires de dressage spéciaux. Deuxièmement, il peut broyer en contrôlant de manière adaptative la force de meulage normale, plutôt que la vitesse d'avance, ce qui améliore considérablement les taux d'enlèvement de matière. Troisièmement, il compense en temps réel les déflexions qui entraînent une variation du diamètre de la pièce et/ou de la conicité, améliorant ainsi à la fois la qualité et le débit.

Gardner a déclaré que l'EPS « a des applications potentielles dans toutes les opérations de meulage et de tournage pour l'industrie des machines-outils ». Il a ajouté que l'EPS sera adapté à toute opération d'usinage nécessitant une combinaison de précision de positionnement élevée et de force contrôlée.

Le produit de lancement de Coventry, EPS SingleTool, est conçu pour les opérations de meulage de diamètres intérieurs de roulements, à l'aide d'une seule tête de meule. Une tête de travail à sabot ou à mandrin peut être utilisée, avec un dresseur à pointe unique ou rotatif pour façonner n'importe quel contour. La consommation électrique est de 10 kW maximum. et le poids est de 630 kg, avec des dimensions extérieures de 305 mm x 660 mm x 560 mm.

Coventry a validé les performances de positionnement de l'EPS SingleTool à l'aide d'un interféromètre laser pour mesurer sa résolution, sa précision, sa répétabilité et sa capacité de rectitude.

En raison de la cinématique unique de l'EPS, tous les mouvements sont des mouvements interpolés sur trois axes. Les résultats de ces mesures sont présentés dans le tableau 1. Ces mesures montrent une capacité de positionnement de pointe avec une répétabilité de 52 nanomètres.

Le système présente également une rigidité statique et dynamique élevée ainsi que la capacité de meuler avec des forces importantes et d'effectuer des mouvements rapides afin de minimiser le temps nécessaire pour effectuer des mouvements sans meulage.

La figure ci-dessous (figure 4) montre la déviation X ou la « rectitude » obtenue au cours de 3 mouvements de va-et-vient (6 passes au total) sur l'axe Z. Ces données montrent que la différence entre les valeurs maximales et minimales pour les 6 passes était inférieure à un micron sur 200 mm de course.

Coventry a travaillé en étroite collaboration avec les bureaux Fraunhofer USA à Boston, Massachusetts, ainsi qu'avec deux partenaires clés, Saint Gobain Abrasives et Siemens Industry, Inc., pour développer l'application initiale de meulage SingleTool ID.

Comme l'explique Gardner : « Notre stratégie commerciale consiste à commercialiser l'EPS en tant que solution matérielle et logicielle, soit en tant que machine complète pour les utilisateurs finaux, soit en tant que plate-forme pour les constructeurs de machines. Notre solution propose un fonctionnement entièrement électrique, sans pneumatique ni hydraulique. Nous constatons généralement une résolution inférieure à 0,12 microns avec une répétabilité de 0,05 microns, ainsi qu'une précision linéaire jusqu'à 0,12 microns avec une rigidité statique et dynamique constante jusqu'à une force de meulage maximale de 3,34 kN. Les mouvements rapides, y compris l'accélération et la décélération, suivent un mouvement de 203 mm en 1,16 seconde.

Dispositif de maintien de pièce qui se fixe sur une broche de fraiseuse, de tour ou de perceuse à colonne. Il maintient un outil ou une pièce par une extrémité, lui permettant de tourner. Peut également être installé sur la table de la machine pour maintenir une pièce à usiner. Deux ou plusieurs mâchoires réglables maintiennent réellement l'outil ou la pièce. Peut être actionné manuellement, pneumatiquement, hydrauliquement ou électriquement. Voir collet.

Contrôleur à microprocesseur dédié à une machine-outil permettant la création ou la modification de pièces. La commande numérique programmée active les servos et les entraînements de broche de la machine et contrôle les différentes opérations d'usinage. Voir DNC, commande numérique directe ; NC, commande numérique.