L’étalonnage laser réduit les coûts et améliore la précision, d’un facteur quatre, sur les machines de découpe par jet d’eau à CN
PTV utilise un système de mesure laser par interférométrie ML10 de Renishaw et un QC10 Ballbar, qui ont réduit les coûts de fabrication et augmenté par quatre la précision machine.
La coupe précise par jet d'eau se prête à de très nombreuses applications et présente certains avantages par rapport aux machines CN traditionnelles dans le traitement des métaux, composites et autres média de hautes spécifications. Des matériaux minces, souples ou délicats tels que le caoutchouc, le plastique et même le papier, sont particulièrement difficiles à “usiner” selon les méthodes traditionnelles. Dans ce cas, la découpe par jet d'eau présente plusieurs des avantages offerts par les machines de coupe laser, mais à un coût réduit.
Dans le procédé de coupe, l'eau est comprimée à une pression de plus de 4000 bars, puis dirigée à travers des buses spécialement conçues. En ce qui concerne certains matériaux et pour l'usinage grande vitesse, l'eau est mélangée avant la découpe à un abrasif au grenat naturel.
PTV fabrique un seul type de machine, mais peut varier les dimensions X et Y dimensions sur une grande plage conformément aux besoins de son client. Ceci revient en fait à adapter chaque machine sur mesure. Les ingénieurs PTV peuvent facilement adapter les composants de la machine pour répondre à diverses exigences, tant dans sa construction initiale à Prague que pendant l'installation sur le site du client.
Conçue en 2002, la machine PTV était équipée initialement d'un système de codage linéaire magnétique et d'une commande CN MEFI Il y a eu au début des problèmes pour maintenir la séparation précise requise entre le codeur et la tête de lecture, surtout à des distances supérieures à 6 mètres. En raison de structures d'aluminium légères sur l'axe X et l'axe Y, il y a eu aussi des problèmes dynamiques pour obtenir la précision requise de la machine. PTV a donc demandé conseil à MEFI qui a suggéré d'utiliser un interféromètre laser pour identifier les causes de ces imprécisions.
La solution de Renishaw
PTV a fait une recherche sur l'internet et a choisi dans une liste de systèmes éventuels, le système de mesure par interféromètre laser ML10 de Renishaw. Comme l'explique Jan Kunert, ingénieur CN : « Nous nous sommes rendus chez l'un de nos clients où un ingénieur Renishaw nous a fait une démonstration du système ML10. Nous nous sommes rendu compte que nous pouvions non seulement nous en servir pour identifier les erreurs dynamiques, mais nous pouvions aussi l'utiliser pour cartographier les erreurs pendant la production de la machine. Nous cherchions quelqu'un qui puisse faire une étude de nos machines, dans le cadre d'un service conseil en sous-traitance, mais nous nous sommes vite aperçus que nous devions nous procurer ce système. En fait, le système que nous avons acheté est aujourd'hui tellement utilisé, à l'usine et pendant l'installation sur le site, que nous avons l'intention d'en acheter un autre ».
La précision linéaire est améliorée de 0,2 à 0,05 mm par mètre
La société PTV a remplacé les codeurs linéaires de son modèle initial, préférant utiliser les données de positionnement produites par les codeurs rotatifs intégrés aux moteurs d'entraînement. Ces codeurs avaient toujours été là, mais ils étaient considérés comme insuffisamment précis, en raison de la distance variable et des effets de torsion de la vis à bille.
C'est précisément sur ce point que le système de mesure par interféromètre laser ML10 et le logiciel Laser10 de Renishaw prouve son utilité. Les optiques laser du système sont installées sur la structure de la machine terminée, et les mesures sont prises à intervalles de 20 mm du mouvement de l'axe. Cette mesure est comparée au chiffre fourni par le codeur rotatif de la machine qui est au moins toujours répétable, afin de générer une valeur de compensation pour cette position spécifique.
Sur le modèle original, il pouvait y avoir des imprécisions du positionnement atteignant 0,2 mm par mètre. Jan Kunert sait désormais que la précision est toujours meilleure que 0,05 mm par mètre et remet à ses clients un certificat édité par le logiciel Laser10 de Renishaw pour le prouver.
Confirmation de la qualité conforme aux normes internationales
Le système de mesure par interféromètre laser ML10 constitue une norme de référence sur laquelle PTV peut se fier. Il utilise la longueur d'onde extrêmement stable des rayons laser pour contrôler que les performances sont conformes à la norme ISO 230-6 et pour vérifier que la traçabilité des mesures est alignée sur leurs systèmes certifiés ISO9001. PTV pense que ces deux facteurs jouent en rôle crucial lorsqu'il s'agit de conquérir de nouveaux clients, surtout sur les marchés où il n'est pas connu.
Conjuguer les solutions Renishaw pour optimiser la performance
En plus de la compensation d'erreur offerte par l'interféromètre laser ML10 pour le positionnement linéaire, il y a une série d'autres caractéristiques machine que PTV contrôle et règle en effectuant un test de dix minutes avec le QC10 Ballbar de Renishaw.
Au cours de ce test, la machine de découpe au jet d'eau doit décrire une trajectoire circulaire dans le plan X-Y, le QC10 Ballbar étant relié à la machine par des supports magnétiques spéciaux. Tout écart par rapport au rayon normal du cercle de test est détecté par le capteur ultra sensible du Ballbar et enregistré sur le PC à l'aide du logiciel d'analyse Ballbar5 de Renishaw. Ce test donne immédiatement les valeurs exactes des erreurs correspondant à 21 caractéristiques géométriques différentes de la machine.
Gain de temps considérable
PTV a constaté que le jeu fonctionnel et des différences d'échelle sont deux sources importantes d'erreur, mais si le QC10 Ballbar indiquent des valeurs exactes, les ingénieurs sont alors en mesure de les rectifier immédiatement. Jan Kunert estime que l'entreprise passait une demi-journée sur une machine à essayer de repérer et de rectifier les erreurs. Aujourd'hui, c'est fait en 30 à 40 minutes. M. Kunert poursuit : « Sans le Ballbar de Renishaw, même si nous pensions bien connaître le problème, nous n'avions pas toujours raison. Nous faisions souvent venir une société de dépannage, pour les moteurs, par exemple, mais c'était une perte de temps. Nous avons un seul ingénieur ici. Il est très fort lorsqu'il s'agit de deviner d'où vient l'erreur, mais auparavant, s'il était en congé maladie, ou chez un client, lorsque nous avions des problèmes, nous étions vraiment coincés ».
Croissance rapide de l'entreprise
PTV a un avenir brillant. Après une longue expérience dans ce domaine où la société distribuait des machines provenant des États-Unis, elle vend aujourd'hui un nombre toujours plus grand de ses propres machines. Son plus gros client, V.S.M.P.O. en Russie, a déjà six machines et vient de commander une machine 5 axes spéciale qu'elle utilisera pour découper le titane dans ses applications militaries et aérospatiales. PTV est en train de construire une nouvelle usine, ce qui va permettre d'agrandir la surface de production et d'ouvrir de nouveaux centres de démonstration.
