Walter Maschinenbau utilise les commandes numériques FANUC dans toute sa gamme de machines avancées

Objectif :
Équiper les machines hybrides Helitronic Diamond destinées à la rectification et l'érosion d'outils avec un système CNC à la hauteur de leurs performances et qui puisse assurer une communication rapide entre l'interface utilisateur, le contrôleur et le générateur.

Solution :
Équiper chaque machine de la gamme de produits Walter Maschinenbau avec les commandes numériques Fanuc 31i -A5 haut de gamme. La série 31i A5 s'est avérée le choix parfait grâce à ses fonctions avancées de contrôle de l'usinage 5 axes, sa conception ouverte et l'intégration d'un système d'érosion rotatif côté commandes. FANUC a également accepté de modifier les commandes afin de permettre l'utilisation d'algorithmes de Walter existants pour l'électro-érosion.

Résultat :
Les utilisateurs bénéficient d'une commande numérique parfaitement adaptée à la tâche requise et n'ont besoin d'utiliser qu'une seule commande et, par conséquent, qu'un seul fournisseur. Grâce à la fiabilité FANUC, les temps d'arrêt appartiennent désormais au passé.


Rectification et érosion d'outils en une seule machine

Walter Maschinenbau déploie également la commande FANUC 31i -A5 sur ses machines Helitronic Diamond et Helitronic Power Diamond.

Lorsque le spécialiste des machines de rectification d'outils Walter Maschinenbau a pris la décision, en 2006, d'équiper sa série Helitronic de commandes et d'entraînements CNC FANUC, les décideurs étaient sûrs d'une chose : ils ne voulaient qu'un seul modèle de commande pour toutes les machines. Ils ont donc opté pour la série 31i -A5 FANUC CNC, qui offre les meilleures conditions d'usinage à cinq axes, ainsi qu'une conception ouverte permettant également d'y intégrer un système d'érosion rotatif du côté commande.

L'an dernier, Walter Maschinenbau, qui est basé à Tübingen en Allemagne, a progressivement converti ses machines Helitronic pour y intégrer la commande CNC haut de gamme Fanuc de la série 31i -A5 : d'Helitronic Basic, machine d'entrée de gamme servant à réaffûter les outils, aux machines standard Helitronic Power et Mini-Power, jusqu'au modèle haut de gamme Helitronic Vision, équipé d'entraînements directs sur l'ensemble de ses axes. La nouvelle machine Helitronic Micro, adaptée à l'usinage des outils de tout petit diamètre nécessitant une précision extrême, a été dotée dès sa conception de la commande CNC FANUC 31i -A5. Elle est également entièrement équipée de moteurs linéaires et couplés. Pour finir, les deux machines hybrides Helitronic Power Diamond et Helitronic Diamond ont elles aussi été équipées de la commande FANUC et s'avèrent très performantes, non seulement pour la production et le réaffûtage d'outils HSS, CBN et en carbure, mais également pour l'érosion rotative des outils CBN et PCD.

Communication rapide entre le contrôleur et le générateur

« En principe, Helitronic Diamond est une machine de rectification Helitronic Power ou Helitronic Vision équipée d'un générateur supplémentaire pour l'électro-érosion et de périphériques prérequis, comme un système de trempe », explique Martin Hämmerle, chef de produits pour les machines Helitronic. Il souligne le fait que le système d'érosion rotative d'Helitronic Diamond ne nécessite pas de commande d'érosion Walter propre. Ce système est intégré à la commande CNC FANUC. « Ainsi, lors de la rectification ou de l'érosion, l'utilisateur n'a besoin d'utiliser qu'une seule commande et, par conséquent, qu'un seul fournisseur. »

Pour permettre la communication avec le générateur et l'utilisation d'algorithmes existants pour l'électro-érosion, FANUC a accepté de modifier la commande en conséquence. Heinz Häckh, directeur des systèmes de commande, déclare : « En nous appuyant sur notre expérience en matière d'érosion rotative, nous avons mis en avant des spécifications concrètes et exprimé différents souhaits, que Fanuc a réalisés sous forme d'option sur la commande CNC 31i -A5 CNC. »

Pour les spécialistes de la rectification et de l'érosion, le facteur le plus important est la communication rapide entre l'interface utilisateur, le contrôleur et le générateur. En effet, outre l'usinage, il faut que les données technologiques soient transmises de l'interface utilisateur au générateur. La machine peut ainsi non seulement couvrir la géométrie via le programme CNC, mais également procéder en continu à toutes les corrections nécessaires du processus. Inversement, les mesures et les paramètres d'usinage EDM peuvent également être affichés sur le panneau de commande.

Heinz Häckh certifie l'assistance exemplaire de FANUC au cours de la totalité du processus de conversion : « Les spécifications contraignantes que nous avions établies pour le processus d'érosion ont été déployées dans le cadre d'un flux de travail triangulaire. Tout d'abord, la filiale allemande de Neuhausen est intervenue. Nous y avons un contact compétent, capable de répondre à toutes nos questions techniques. Ensuite, la maison mère, au Japon, a apporté son expertise inestimable. »

Les outils PCD gagnent en importance

Pour le chef de produits Martin Hämmerle, les machines hybrides Helitronic Diamond constituent une avancée offrant un potentiel considérable. En effet, comme il l'a observé, le marché des outils PCD augmente chaque année de 8 à 10 %. Cette croissance devrait se poursuivre. Selon M. Hämmerle, le facteur clé de cette croissance réside dans la tendance de l'aérospatiale, de l'automobile et d'autres industries à réduire le poids par le biais des matériaux. Cette tendance explique la préférence pour les métaux légers, comme l'aluminium et le titane, ainsi que pour les plastiques et les matériaux composites, parfaits pour l'usinage avec des outils PCD. Ces matériaux permettent d'atteindre de grandes vitesses et d'obtenir des finis de surface qui rendent souvent inutile tout traitement supplémentaire.

Cependant, à cause de leur dureté et de leurs géométries, comme les rayons internes, les outils PCD sont extrêmement difficiles à rectifier et doivent donc être érodés. C'est pourquoi Martin Hämmerle considère les machines hybrides comme une opportunité pour les affûteurs-outilleurs « de pénétrer sans aucun risque sur le marché des outils PCD. Un prestataire de ce type de service peut utiliser Helitronic Diamond en toute flexibilité : soit pour réaffûter des outils en carbure ou HSS, soit pour en produire. Pour les outils PCD ou CBN, le système d'érosion est lui aussi disponible. »

Un partenariat gagnant :

Pour Walter Maschinenbau, le passage aux technologies de commande et d'entraînement FANUC s'est avéré le bon choix. FANUC, leader mondial du marché de la technologie CNC, qui a déjà vendu plus de deux millions de commandes numériques, est le partenaire idéal pour cette entreprise internationale, grâce à son implantation à l'échelle mondiale et à ses services de livraison de pièces détachées.

FANUC est également connu pour la qualité de ses produits, mais aussi pour leur grande disponibilité et leurs faibles coûts de maintenance. « Nous pouvons le confirmer sur la base de notre expérience. La fiabilité des technologies de commande et d'entraînement FANUC est tellement bonne », déclare Martin Hämmerle, « que nous n'avons quasiment souffert d'aucun arrêt de nos machines lié à ces équipements. C'est pourquoi nos clients sont très satisfaits de FANUC. Ils sont nombreux à avoir opté pour nos machines Helitronic précisément à cause de la fiabilité et de la disponibilité de l'assistance technique dans le monde entier. »

Outre le service FANUC, les caractéristiques techniques de la commande CNC FANUC 31i -A5 sont impressionnantes. Sur toutes les machines de rectification d'outils Walter, le FANUC Panel i installé sur un ordinateur, est utilisé comme panneau de commande. Les applications logicielles Window Mode et Helitronic Tool Studio développées par Walter sont également exécutées sur une technologie informatique supplémentaire. Cette dernière est essentiellement constituée d'un système de CAO Walter propriétaire qui permet d'afficher les pièces en 3D et facilite considérablement la programmation. « Pour nous, il est important de disposer d'une interface de communication rapide entre l'ordinateur de pilotage et la commande CNC », ajoute l'expert en systèmes de commande Heinz Häckh. « Cela nous permet d'utiliser le mode DNC avec l'ensemble de nos programmes, car les contours sont calculés par le logiciel Walter. Et nous utilisons constamment Dual Check Safety, la fonction de sécurité à deux voies FANUC intégrée, sur l'ensemble de nos machines. Cela nous permet d'économiser des composants mécaniques, du câblage aérien et de l'espace dans les armoires et, par conséquent, de réduire nos coûts. Nous utilisons également le puissant logiciel d'optimisation FANUC Servo Guide, en particulier pour le diagnostic et le dépannage, ainsi que pour la mise en service. »

Un fonctionnement et une programmation faciles

Même si l'utilisateur des machines Helitronic peut utiliser l'interface Walter sans aucune connaissance des commandes numériques FANUC, le fabricant de la machine met tout en œuvre pour faciliter sa programmation et son adaptation. Walter utilise la programmation DIN traditionnelle et les macros existantes, avec l'exécuteur C. Il met à la disposition de l'utilisateur des fonctions spéciales qui, par exemple, permettent de gérer la communication entre le générateur, l'interface utilisateur et le programme CNC lors de l'érosion. Les développeurs, basés à Tübingen, utilisent également des PMC multi-voies (des automates programmables intégrés) pour accéder, par exemple, aux dispositifs de chargement de la commande et aux dispositifs au niveau des capteurs-actionneurs.

Les machines Helitronic offrent une grande variété d'options d'automatisation. Ainsi, différentes options de chargement sont disponibles sur les machines Helitronic Mini Power, Helitronic Power et Helitronic Vision pour garantir la fourniture automatique des pièces à usiner - pour les opérations de rectification d'outils, ces pièces à usiner sont des outils. La machine standard est équipée d'un chargeur Eco de base ; elle peut être complétée d'un chargeur de disque, voire   d'un chargeur multi-palettes, capable d'accueillir plus de 500 outils. Il est possible de sélectionner ces options, directement intégrées à la machine, suivant les besoins du client. De plus, certaines machines sont équipées d'un changeur de disque abrasif qui peut accueillir jusqu'à douze jeux de meules, garantissant ainsi une très grande flexibilité d'usinage. En configuration standard, la machine Helitronic Micro est également équipée d'un robot LRMate200i B FANUC, tandis que ce robot est fourni en option sur les machines Helitronic Power et Helitronic Vision. Comme les robots et les commandes CNC proviennent de la même société, la communication entre les deux s'effectue via la connexion standard du bus FANUC I/O Link, facile à installer.

Haute précision, grâce à Nano Interpolation

Les cycles de commande rapides assurent la boucle d'asservissement et la commande de la broche, ainsi que la haute résolution du codeur, capable d'émettre 1 000 000 impulsions par tour, tandis que Nano Interpolation garantit un fini de surface extrêmement précis du résultat usiné. Cette dernière technologie, par exemple, repose sur la fonction Nano Smoothing, qui convertit automatiquement les mouvements linéaires de la commande en courbes NURBS. Nano Smoothing examine le profil de contour généré via les programmes de CAO par petites étapes linéaires et le lisse en courbes par nano-étapes. Ce processus permet d'obtenir un mouvement lisse et rapide, et le fini de surface de la pièce s'en trouve considérablement amélioré.

Le logiciel FANUC garantit le traitement par étapes nano des commandes de positionnement des amplificateurs et des moteurs. C'est pourquoi les machines Helitronic utilisent des amplificateurs et des moteurs de la série Alpha i, associés au logiciel servo HRV Control (High Response Vector Control). Elles offrent une commande rapide et des temps de cycle de service courts. Walter accorde également une grande importance à l'efficacité énergétique. Comme l'explique Martin Hämmerle : « Les moteurs présentent un rendement élevé et permettent la récupération d'énergie. Nous apprécions également la conception compacte des composants, qui occupent peu d'espace dans l'armoire de commande. »

Le succès des entraînements linéaires

Outre les moteurs de la série Alpha i, Walter déploie également des entraînements directs sur certaines machines. Heinz Häckh en souligne les avantages : « Nous disposons maintenant de plus de dix ans d'expérience en matière de moteurs linéaires et couplés. Nous sommes donc en mesure de garantir à nos clients, qui ont fait l'acquisition de telles machines, une qualité maximale sur le long terme. Leur usure est minimale et elles fonctionnent mieux qu'avec d'autres types d'entraînement. En supprimant les vis sphériques, il est possible d'obtenir une meilleure résolution, grâce à des règles graduées en verre haute précision. De plus, les moteurs linéaires se déploient rapidement en mouvement oscillant, ce qui, avec des vis sphériques, entraînerait une usure excessive et d'autres problèmes. »

Une technologie de rectification d'outils provenant d'une seule source.

Depuis les années 1950, Walter Maschinenbau GmbH fabrique des machines de rectification d'outils à Tübingen, en Allemagne. En 1994, Walter a franchi une étape cruciale en lançant Helitronic Power. Depuis septembre 2004, Walter Maschinenbau, leader mondial du marché, fait partie de la division de machines-outils « Körber-Schleifring » de Körber AG. Walter/Ewag est un leader mondial des technologies et des services d'usinage d'outils. Au siège social de la société, à Tübingen, 150 collaborateurs travaillent dans les services Gestion administrative et Direction du groupe Walter, ainsi que dans les services Développement, Ventes, Prototypage et Ingénierie des applications. L'unique site de production de la société se trouve dans la ville tchèque de Kurim, près de Brno. Au total, la société emploie plus de 500 personnes à travers le monde. La gamme de produits inclut principalement des machines CNC de rectification et d'érosion des outils en métal, en bois et PCD, ainsi que des pièces de production à rotation symétrique. De plus, Walter Maschinenbau propose sa propre gamme de machines de mesure optique CNC de haute précision, qui permettent de mesurer et d'enregistrer des outils à rotation symétrique.

Produits FANUC utilisés