Systèmes de mesure pour la surveillance des outils

Systèmes pour la surveillance des outils, des machines et des processus pour les machines-outils

Une productivité élevée associée à des coûts de production faibles et à une qualité élevée des pièces sont les conditions préalables indispensables à la rentabilité, à la compétitivité et à la durabilité dans l'industrie de l'usinage. Les exigences en matière d'usinage sont extrêmement strictes dans différents secteurs industriels et peuvent varier considérablement en fonction du processus de production ou de la pièce.

Les défis du micro-usinage

Le micro-usinage sur des tours Swiss-type impose les exigences de précision les plus strictes en termes de pièce, de machine et d'outil. Lors de l'usinage de micro-pièces tournées, telles que des composants de montres ou des composants médicaux comme des vis à os, même le plus petit micro-écaillage de quelques µm sur l'arête de coupe de l'outil peut entraîner une augmentation de la force de coupe et des vibrations. Cela peut alors provoquer un déplacement indésirable de la pièce, ainsi que des irrégularités à la surface de celle-ci et, au final, des coûts liés aux rebuts.

Défis de l'ébauche

Lors de l'ébauche de pièces de grand diamètre, le risque de déplacement de la pièce est considérablement réduit, mais les forces de coupe sont beaucoup plus importantes. Dans ce cas, l'usure de l'outil est déterminante pour la rentabilité. Là encore, la surveillance de la force de coupe fournit des informations pertinentes et identifie les tendances qui permettent de surveiller indirectement l'enlèvement de copeaux et la durée de vie de l'outil afin d'optimiser son utilisation.

Détection de l'usure des outils et prévention des casses

Étant donné que les machines fonctionnent aujourd'hui souvent sans personnel et 24 heures sur 24, et qu'il existe de multiples variables qui influencent les processus d'usinage, ces derniers doivent être surveillés en permanence. La surveillance de la force de coupe offre l'avantage de se dérouler là où l'action se produit, de sorte que les anomalies du côté de l'outil et du côté de la pièce sont mises en évidence.

La surveillance continue des processus d'usinage, des outils de coupe et des machines-outils fournit des données précieuses en temps réel et établit la base de processus de production prévisibles, productifs et reproductibles. Idéalement, cette surveillance permet aux utilisateurs de réagir immédiatement aux écarts dans le processus : identification précoce de l'usure des outils et prévention des casses d'outils afin d'éviter complètement les conséquences coûteuses en temps et en argent telles que les arrêts machine imprévus, les dommages aux machines, les pertes de qualité et les rebuts.

Réalisation de processus d'usinage autonomes, ultraprécis et compétitifs, caractérisés par une fiabilité maximale et une longue durée de vie des outils, que ce soit sur des tours Swiss-type, des machines à usage unique ou des centres d'usinage CNC avec tourelles porte-outils.

Avantages des systèmes de mesure Kistler pour la surveillance des outils, des processus et des machines : rentabilité, durabilité et compétitivité accrues

Meilleure utilisation des machines (augmentation du taux de rendement global (TRG))
Utilisation optimale de la durée de vie des outils (grâce à la surveillance de leur état)
Meilleure qualité des pièces (grâce à des paramètres de coupe optimisés)
Assurance qualité plus efficace (comparaison des lots de matériaux, séparation des rebuts pendant la production)
Productivité accrue

Réduction des temps d'arrêt imprévus des machines (grâce à la diminution des casses d'outils)
Réduction des coûts d'outillage
Prévention des dommages consécutifs
Réduction des rebuts et des travaux supplémentaires
Préservation des ressources rares (par exemple, heures de travail, énergie, matériaux)
Faibles coûts de production et unitaires

Nous fournissons des systèmes de mesure spécifiques à chaque application et faciles à intégrer qui permettent d'obtenir des données de processus fiables dans les opérations d'usinage. Ces systèmes constituent la base de la surveillance et de l'optimisation de vos processus d'usinage.

Notre solution pour la surveillance des outils, des processus et des machines

En tant qu'experts bénéficiant de nombreuses années d'expérience dans le domaine de la technologie de mesure dynamique, nous proposons des solutions pratiques, sur mesure et durables pour une grande variété de machines-outils et d'applications d'usinage. Nos systèmes de surveillance des outils, des processus et des machines s'appuient sur des capteurs piézoélectriques hautement sensibles qui, intégrés dans l'outil ou dans la structure de la machine, permettent de mesurer en temps réel des processus d'usinage complexes.

Bénéficiez de notre vaste expertise en matière d'applications. Nous sommes votre partenaire pour l'usinage, qu'il s'agisse de la modernisation d'équipements dans des parcs de machines existants ou du développement collaboratif d'un nouveau système avec technologie de capteurs intégrée. Découvrez les solutions spécifiques à chaque application développées par Kistler pour l'industrie.

Systèmes de surveillance des outils dans le micro-usinage sur tours Swiss-type

Détection de l'usure des outils, prévention des casses

L'intégration de capteurs de force piézoélectriques hautement sensibles directement dans le porte-outil des tours Swiss-type pour le micro-usinage, à proximité de l'arête de coupe de l'outil, où la force agissante est la plus importante, permet une mesure indirecte précise et haute résolution des forces de coupe tout au long du processus d'usinage, de l'ébauche à la finition.

Notre solution spécifique à l'application pour le micro-usinage repose sur l'« unité linéaire » du système de changement rapide du Piezo Tool System (PTS linear), développé en collaboration avec Paul Horn GmbH. Le positionnement intelligent des capteurs entre l'interface machine et la plaque de base permet de conserver les avantages du changement rapide des outils. Dans le même temps, les capteurs peuvent surveiller une grande variété de porte-outils différents.

La mesure en temps réel des forces de coupe extrêmement faibles dans le micro-usinage génère des données critiques et haute résolution sur les forces de coupe. Elle permet de détecter les variations de force et les vibrations les plus infimes, qui peuvent indiquer des écarts dans le processus d'usinage résultant de l'usure des outils. La mesure de la force de coupe avec le PTS permet aux opérateurs de l'installation d'intervenir à temps (arrêt de la machine) avant que l'usure ou la rupture des outils n'entraîne des dommages.

Avantages de la surveillance des processus et des outils dans le micro-usinage :

Utilisation optimale de la durée de vie des outils
Réduction des rebuts grâce à une qualité élevée des produits
Création d'une base de données haute résolution pour les paramètres de coupe importants (vitesse d'avance, profondeur de coupe, vitesse de rotation) pour une programmation optimale des tours CNC

Comparaison et surveillance des lots de matériaux
Séparation des pièces potentiellement rebuts
Arrêt de la poursuite du traitement d'une pièce en cas d'anomalies

PTS linear unit with integrated force sensors

Unité linéaire PTS avec capteurs de force intégrés

PTS linear (de Horn) avec capteur de force pour la surveillance dans les processus de tournage Swiss-type. Disponible pour différentes machines (Citizen, Star, Tornos, etc.) et systèmes de porte-outils

Unité linéaire PTS avec capteurs de force intégrés

Systèmes de surveillance des outils dans les centres d'usinage CNC avec tourelles porte-outils

Détection de l'usure des outils, prévention des casses d'outils

Notre solution spécifique pour la surveillance des outils sur les tours CNC hautement automatisés ou les tours multibroches avec systèmes d'outils rotatifs repose sur les porte-outils Piezo Tool System (PTS) développés par Paul Horn GmbH avec un capteur de force piézoélectrique Kistler intégré. Dans les systèmes rotatifs, un système de mesure télémétrique (TMS) transmet les signaux provenant de l'élément rotatif de la machine.

Une large gamme de systèmes de porte-outils PTS pour diverses applications de tournage permet de mesurer les forces de coupe et de détecter les plus petites variations de force qui peuvent indiquer des écarts dans le processus d'usinage résultant de l'usure des outils. La mesure en temps réel de la force de coupe avec le PTS permet d'intervenir (arrêt de la machine) dans les processus de tournage en cours sur les centres d'usinage CNC à temps, avant que des dommages ne surviennent en raison de l'usure ou de la rupture de l'outil, du processus d'ébauche au processus de finition.

Avantages de la surveillance des processus et des outils dans les centres d'usinage CNC équipés de tourelles porte-outils :

Utilisation optimale de la durée de vie des outils
Création d'une base de données haute résolution pour les paramètres de coupe importants (vitesse d'avance, profondeur de coupe, vitesse de rotation de la broche) pour une programmation optimale des tours CNC

Réduction des temps d'arrêt des machines
Arrêt de la machine en cas d'écarts de processus
Comparaison et surveillance des lots de matériaux
Séparation des pièces potentiellement rebutées

Unité linéaire PTS et capteur de force

Les unités linéaires PTS (Paul Horn GmbH) et notre capteur de force sont disponibles pour différentes machines et différents systèmes de porte-outils

Unité linéaire PTS et capteur de force

Les unités linéaires PTS (Paul Horn GmbH) et notre capteur de force sont disponibles pour différentes machines et différents systèmes de porte-outils

Systèmes de surveillance des outils dans les centres d'usinage CNC avec tourelles porte-outils

Détection de l'usure des outils, prévention des casses d'outils

Le changement d'outils lors de l'usinage brut de pièces sur des machines CNC avec tourelles porte-outils est un processus rapide qui implique des forces de coupe élevées. L'usure des outils est importante et augmente le risque de rupture. Des forces de coupe excessives endommagent le matériau et peuvent entraîner des déformations thermiques, des fissures et des surfaces rugueuses, ce qui peut endommager les outils et nécessiter des retouches. Une fois encore, la surveillance des forces de coupe est le moyen de choix pour vérifier l'usure rapide des outils et prévenir leur rupture.

Solution économique de Kistler :

À cette fin, nous intégrons un capteur de force piézoélectrique directement sous le boulon qui fixe le boîtier de la tourelle sur le chariot afin de mesurer le moment transféré au boulon par les forces de coupe. Ce système est particulièrement adapté aux processus d'usinage brut, où les forces de coupe sont suffisamment élevées pour être transférées à l'intérieur de la structure de la machine et mesurées de manière relative par le capteur. La précision de ce type de mesure dépend principalement de la rigidité de la structure et de l'amplitude des forces de coupe. Grâce à la technologie piézoélectrique hautement sensible, même les plus petits changements dans le processus peuvent être enregistrés.

Avantages de la surveillance des processus et des outils dans les centres d'usinage CNC équipés de tourelles d'outils grâce à l'intégration de capteurs de force piézoélectriques :

Réduction des coûts d'outillage grâce à l'optimisation de la durée de vie des outils
Moins de rebuts et qualité des pièces plus élevée et plus homogène
Réduction des temps d'arrêt des machines

Capteur de force

Capteurs de force de différentes tailles et plages de mesure de force pour une intégration sous les éléments de fixation de la machine

Découvrez les capteurs de force

Capteurs de force

Capteurs de force de différentes tailles et plages de mesure de force pour une intégration sous le boulon qui fixe le boîtier de la tourelle sur le chariot

Découvrez les capteurs de force

Systèmes de surveillance des machines et des outils dans les machines à usage unique pour le tournage, le perçage et le fraisage

Détection de l'usure des outils, prévention des casses d'outils

Une méthode de surveillance de l'état des outils dans les machines à usage unique consiste à intégrer des capteurs de contrainte piézoélectriques et des capteurs de force dans la structure de la machine. Les forces de coupe provoquent des contraintes dans la structure de la machine. En fonction de la position et de la manière dont les forces agissant sur le point d'usinage sont transmises à la structure de la machine, ces contraintes peuvent être très bien surveillées en termes relatifs grâce à des mesures hautement dynamiques à l'aide de capteurs piézoélectriques. Une augmentation des forces de coupe entraîne une contrainte plus importante dans la structure de la machine. Cela nous permet de tirer des conclusions sur le degré d'usure des outils ou sur les anomalies dans le processus d'usinage. Le système est facile à installer sur des systèmes existants.

Avantages de la surveillance des machines et des outils dans les machines à usage unique grâce à l'intégration de capteurs de contrainte et de force :

Prolongation de la durée de vie des outils
Réduction des temps d'arrêt des machines
Arrêt des machines en cas d'écarts de processus
Comparaison et surveillance des lots de matériaux
Séparation des pièces potentiellement défectueuses

Capteur de force / capteur de déformation

Capteurs de force et capteurs de déformation de différentes tailles et plages de mesure de force pour une intégration dans ou sur les structures des machines

Découvrez les capteurs de force

Explore strain sensors

Capteur de force / capteur de déformation

Capteurs de force et capteurs de déformation de différentes tailles et plages de mesure de force pour une intégration dans ou sur les structures des machines

Découvrez les capteurs de force

Explore strain sensors

Technologie de mesure pour la surveillance des outils et des processus pour les fabricants de machines-outils – partenariat collaboratif avec Kistler

Détection de l'usure des outils, prévention des casses d'outils grâce à des solutions de mesure intégrées en usine – valeur ajoutée pour les clients finaux

Lorsqu'il s'agit d'acquérir une nouvelle machine-outil pour les clients finaux, la solution idéale pour surveiller le processus d'usinage et les outils eux-mêmes est souvent une solution de surveillance entièrement intégrée qui ne nécessite aucun travail d'installation supplémentaire et qui affiche les données de mesure directement dans la commande de la machine. De nombreux fabricants de machines-outils proposent déjà des solutions correspondantes qui tendent à observer les processus d'usinage via une surveillance active du courant des broches de la machine.

Ces systèmes sont suffisants pour un large éventail d'applications. Cependant, lorsqu'il s'agit de pièces de très petit diamètre et donc de plages de mesure de force très faibles, ces solutions atteignent souvent leurs limites technologiques. C'est là qu'intervient Kistler, en tant que partenaire expert en développement et technologie : avec des solutions de mesure piézoélectriques pour machines-outils, du développement initial du concept aux essais de prototypes jusqu'à la mise sur le marché.

Avantages d'une collaboration pour développer des solutions de surveillance dans les machines-outils :

Bénéficiez de l'expertise et des compétences clés de Kistler dans le domaine de la technologie de mesure piézoélectrique
Profitez d'une gamme complète de capteurs génériques, d'amplificateurs de charge et de possibilités d'intégration dans les machines