Contrôle de précision pour les machines de poinçonnage

Objectif :
Motoriser et commander les axes d’une presse de 3 tonnes permettant de réaliser des pièces micromécaniques utilisées dans l’horlogerie, la mécatronique ou la fabrication de composants électriques et électroniques. Ces process étaient traditionnellement commandés par des moyens hydrauliques ou mécaniques.

Solution :
Motoriser, commander et surveiller toutes les fonctions de la presse de manière interactive à l’aide de moteurs et d’une CNC FANUC. Ceci afin d’obtenir un contrôle absolu du poinçonnage en intégrant un grand nombre de variables.

Résultat :
La presse Greub G3 incarne une manière entièrement nouvelle de concevoir les machines de poinçonnage et de découpe de précision. Il est désormais possible de concevoir des machines plus simples et, par conséquent, moins onéreuses qui sont mieux adaptées aux produits personnalisés fabriqués en petites et moyennes séries.

Le poinçonnage de pièces micromécaniques à l’aide d’outils à suivre est essentiellement réalisé via des process hydrauliques ou mécaniques. La motorisation des axes et leur commande par un système CNC fait passer cette technologie à l’ère de l’Industrie 4.0. Greub, entreprise suisse spécialisée dans la conception et de la remise à neuf de machines-outils, a démontré qu’elle était pleinement consciente du potentiel lié à ces évolutions en faisant appel au leader mondial de la technologie CNC.

Les secteurs de l’horlogerie, de la micromécanique, de la mécatronique et de la fabrication de composants électriques et électroniques ont tous besoin de minuscules composants en petites, moyennes et grandes séries. Ces pièces sont découpées à des vitesses extrêmement élevées (jusqu’à 300 coups/min) dans des rouleaux d’acier de moins de 1 mm d’épaisseur. Héritier d’une expertise familiale dans le retrofit de machines-outils, François Maxime Greub, le propriétaire de la société Greub Machines SA fondée par son grand-père Jean, a décelé très tôt le potentiel lié à l’utilisation de la technologie numérique pour ces opérations. Il a fait appel à FANUC pour motoriser et adapter des presses de 3 tonnes à l’ère digitale. Cette intégration parfaite ouvre la voie à la mise en œuvre du concept d’Industrie 4.0, la quatrième révolution industrielle. 

Contrôle absolu des opérations

Une presse avec des outils à suivre doit concilier plusieurs paramètres clés : la descente du coulisseau, avec une longueur donnée et un ajustement possible du point mort haut (PMH) et du point mort bas (PMB) ; la cadence en coups/minute ; la vitesse d’alimentation et d’avance du bobineau d’acier. Les déchets et/ou la pièce peuvent être éjectés par la matrice, ou être réintroduits dans la ligne d’alimentation, pour par exemple une opération de reprise ou surmoulage. La précision du positionnement entre les poinçons et les matrices dépend du matriçage de l’outil et du recentrage final de la bande. Tous ces facteurs varient selon la qualité de l’outil, l’ajustement de la puissance de la presse par rapport à la résistance du matériau, la surface de la pièce et la longueur de la découpe. François Maxime Greub et Thierry Maître, un intégrateur FANUC indépendant, ont eu l’idée ingénieuse de motoriser, commander et surveiller toutes les fonctions de la presse de manière interactive afin de prendre en compte toutes les caractéristiques mécaniques de la presse. De cette manière, le coulisseau est abaissé et ses PMH/PMB sont contrôlés par un moteur-couple FANUC DiS avec encodeur, qui actionne de manière contrôlée une vis à bille avec une force de pressage de 3 tonnes. Par ailleurs, l’alimentation des bandes d’acier est commandée par un moteur linéaire. La bande est déroulée par deux bobineuses motorisées de chaque côté de la machine et la vitesse d’avance est contrôlée de manière optoélectronique. Avec six moteurs absolus FANUC, la porte de protection peut également être commandée numériquement. Le système d’entraînement est programmé et contrôlé par une commande numérique FANUC Power Motion i-A. « L’interface homme-machine des commandes numériques FANUC permet de contrôler et de programmer facilement tous les paramètres », explique Thierry Maître.

Plus de flexibilité pour davantage d’innovation

Bien que les presses CNC ne soient pas une nouveauté, la presse Greub G3 incarne une manière entièrement nouvelle de concevoir les machines de poinçonnage et de découpe de précision. Il est désormais possible de concevoir des machines plus simples et, par conséquent, moins onéreuses qui sont mieux adaptées aux produits personnalisés fabriqués en petites et moyennes séries. Dans le cas de machines avec des outils à suivre, il est par exemple possible d’intégrer des modules standard pour le montage des poinçons et des filières qui peuvent être facilement introduits et extraits en fonction des besoins. Le contrôleur numérique FANUC, associé à un scanner optique ou laser, commande de manière extrêmement précise la fonction d’alimentation de la bande. De même, la descente, les vitesses d’approche et de découpe ainsi que la profondeur de pénétration peuvent être commandés à deux décimales près. Le rapport entre la cadence des coups, l’épaisseur à couper et la vitesse d’alimentation des bandes est également entièrement programmable. La sécurité de l’opérateur est garantie à tout moment, car les fonctions de sécurité prennent automatiquement en compte l’état de service de la presse. La convivialité du contrôleur FANUC et ses capacités d’intégration multifonctionnelles (écran tactile, 4 canaux, 24 axes) permettent aux concepteurs de laisser libre cours à leur imagination. Pour les secteurs de l’horlogerie, de la micromécanique et de la mécatronique, la possibilité de produire des pièces en petites séries, avec une répétabilité élevée et des coûts équivalents à la production de masse, ouvre des perspectives totalement nouvelles.

En avance sur son temps ?

Greub Machines SA, FANUC et l’intégrateur système Thierry Maître ont peut être développé une approche trop avant-gardiste. Commercialisée en 2013, la presse G3 n’a pas encore rencontré le succès escompté. L’intérêt pour l’intégration du numérique dans les machines et pour le concept d’Industrie 4.0 pourrait modifier la donne, mais au final, c’est au marché et aux nouvelles générations d’opérateurs qu’il appartiendra de trancher. La nécessité de produire des petites séries de pièces mécaniques avec un coût de revient toujours plus bas et un niveau de précision toujours plus élevé pousse le développement des commandes numériques dans toutes les industries manufacturières. FANUC dispose des contrôleurs, du matériel, des logiciels et du savoir-faire requis pour accompagner les entreprises qui souhaitent s’engager dans cette voie. Une équipe de 50 collaborateurs extrêmement motivés basée en Suisse s’engage à relever ce défi au quotidien.