Le tiercé gagnant de la production d’un routeur CNC

Poids, vitesse, et maintien du vide

Par Alex Colic Chef de produit CNC chez Akhurst Machinery

EN HAUT : Aspirateur CNC EN BAS : Sous le capot d’un aspirateur CNC

POIDS

La recherche de routeurs CNC peut être une tâche décourageante pour beaucoup. Il existe un large éventail de modèles disponibles, et il faut du temps pour déchiffrer toutes les différences. Cependant, il y a vraiment deux domaines principaux dans lesquels les routeurs CNC diffèrent : les caractéristiques et la taille en fin de compte. Lorsqu’on parle de taille, il y a des différences apparentes au niveau des tables ou de la capacité, mais les différences dans la construction des machines sont également distinctes. Par exemple, Anderson fabrique une large gamme de défonceuses CNC dont le poids varie de 3000 kg à plus de 30000 kg. Alors pourquoi cette grande variété de poids et de modèles de machines? Tout se résume à l’adéquation entre la bonne machine et les exigences de la production quotidienne.

Le facteur clé de la vitesse de coupe n’est pas la puissance de la défonceuse ou l’outil de coupe. Ces deux éléments jouent un rôle, mais le facteur le plus important est le poids et la conception de la structure de la machine. Les machines Omnitech Selexx sont fabriquées avec un portique en fonte, et les plaques de montage en fonte sont connues pour leurs propriétés d’amortissement des vibrations. Les vibrations jouent un rôle dans la qualité de la coupe, la vitesse de coupe et la durée de vie des fraises.

Une accumulation d’énergie vibratoire sans dissipation adéquate peut entraîner une augmentation de l’amplitude des vibrations. Une vibration excessive entraînera une usure rapide de la

Écran tactile de la commande CNC

fraise, une mauvaise qualité de coupe, une usure excessive des roulements et des composants de la machine. De nombreux fabricants de machines à commande numérique utilisent l’aluminium pour leur plaque d’appui et certain pour leur portique. L’une des raisons est que l’aluminium est plus léger, ce qui nécessite des servomoteurs plus petits pour le déplacer. Cependant, comme illustré ci-dessus, il n’est pas idéal pour

Principaux avantages de la construction de machines à usage intensif :

• Amortissement supérieur des vibrations • Vitesses de coupe plus rapides • Augmentation de la durée de vie des outils, ce qui réduit considérablement les dépenses • Augmentation de la durée de vie des roulements et des composants • Qualité de coupe précise l’amortissement des vibrations. Par conséquent, l’utilisation de machines avec de l’aluminium et d’autres matériaux non amortisseurs nécessitera des vitesses de coupe réduites pour éviter les vibrations et, par conséquent, une qualité de coupe moindre. Il en résulte une réduction de la production, une augmentation considérable des coûts d’outillage, une diminution de la qualité de coupe et une réduction de la durée de vie des composants de la machine. Une méthode simple pour identifier les vibrations lors de la découpe avec un routeur CNC consiste à les écouter. Plus la mèche est bruyante pendant une opération de coupe, plus elle vibre.

La capacité d’amortissement exceptionnellement élevée de la fonte plus lourde est l’une des qualités les plus précieuses de ce matériau. C’est pourquoi elle convient parfaitement aux bases de machines, aux portiques et aux supports. La capacité d’amortissement de la fonte est considérablement supérieure à celle de l’acier et de l’aluminium.

Le choix de la machine est essentiel pour adapter la défonceuse CNC à vos besoins. Par exemple, si vous recherchez une machine pour découper des composants en bois massif à l’aide d’outils de grand diamètre, le risque de vibrations est plus élevé. Il serait donc préférable d’avoir une machine plus lourde pour faire ce travail et amortir les vibrations. De même, si vous recherchez des vitesses de coupe maximales lors de l’imbrication à, disons, 50 m/min, vous avez besoin d’une machine dont le poids et la structure lui permettent de faire face à cette tâche jour après jour. En associant la bonne machine à une construction plus robuste et à des servomoteurs à usage intensif, vous pouvez atteindre tous les objectifs ci-dessus, ce qui se traduit par un temps de fonctionnement plus long, une production plus importante et des économies de coûts significatives.

VITESSE

En général, lorsque vous essayez de faire durer les choses, vous y allez doucement. Plus vous le poussez, plus il se dégrade rapidement. Cependant, le contraire est vrai pour les routeurs et l’outillage CNC. Grâce aux nombreuses don-

CAPACITÉ D’AMORTISSEMENT RELATIVE

MATÉRIEL

Fer gris, écaille grossière Fer grise, finement écaillée

Fer ductile

X104

100-500

20-100

5-20

Fer malléable 8-15

Fer armée 5

Acier eutectoïdal 4

Fer-blanc 2-4

Aluminium 0.4

Source: Atlas Foundry Company Inc: Mechanical Properties of Gray Iron – Damping Capacity

nées accumulées dans notre vaste base d’installations, nous avons déterminé que la production d’une charge optimale de copeaux prolongera la durée de vie de votre fraiseuse.

Si vous voulez prolonger la durée de vie de votre fraise, vous devez produire une charge optimale de copeaux. La plupart des opérations CNC utilisent une mèche spirale à compression de ⅜ po ou ½po pour découper des pièces sur un routeur CNC à base d’imbrication, et le régime de la broche est compris entre 18000 et 21 000 et la découpe de 20 à 50 mètres par minute. L’accélération de la machine détermine la vitesse réelle atteinte pour établir une charge de copeaux appropriée. En avançant plus lentement, vous allez surcouper, ce qui crée de la chaleur, et la chaleur décompose le bord de la fraise, ce qui l’émousse rapidement.

Pour obtenir des vitesses d’avance plus rapides, vous devez disposer de servomoteurs d’axe suffisamment grand pour déplacer la masse de la machine à une vitesse rapide. Comme vous pouvez l’imaginer, vous devez accélérer rapidement pour atteindre une vitesse d’avance programmée avant de changer de direction. Les machines plus légères et moins puissantes peuvent être programmées pour une certaine vitesse de coupe, mais elles n’auront jamais assez de puissance pour atteindre la vitesse programmée.

MAINTIEN DU VIDE

On ne comprend pas forcément tout de suite l’impact d’un bon maintien du vide sur la productivité de votre routeur CNC. Si un opérateur remarque que des pièces bougent pendant les opérations de coupe, il a tendance à ralentir la machine pour réduire la force latérale sur la pièce. Cette décision soulève quelques problèmes. Premièrement, vous ralentissez immédiatement votre production, en limitant le nombre de pièces que vous pouvez couper en une journée. Deuxièmement, plus vous coupez lentement, plus les outils de coupe commencent à se détériorer, car cela crée une friction. Cette friction accrue provoque de la chaleur, ce qui détériore l’arête de coupe. Cela entraîne une augmentation significative du coût des mèches de toupie, et comme expliqué précédemment, ce montant peut être assez stupéfiant. Comme la fraise s’émousse davantage, cela peut également entraîner le déplacement des pièces, ce qui aggrave les problèmes.

Lorsque vous recherchez des tables aspirantes efficaces, vous devez regarder «sous le capot» pour déterminer comment le flux d’air passe de la table à la pompe. Les routeurs CNC Anderson et Omnitech utilisent un grand plénum ou vide sous l’ensemble des zones de la table. Par exemple, sur la série Omnitech Selexx, deux tuyaux de grand diamètre vont aux deux zones de la table à vide (4×8 ou 5×10). Ce tuyau va directement dans le plénum et ne passe pas par d’autres valves de dispersion. Cela permet d’obtenir un flux de vide optimal avec une restriction minimale absolue. Sur d’autres routeurs CNC, la pompe à vide est généralement reliée à une valve de dispersion dont sortent des tuyaux de petit diamètre qui vont dans de nombreuses cavités sous la table. Alors qu’Omnitech génère typiquement environ 55 CFM à partir du trou sur la table, d’autres CNC avec des tuyaux de petits diamètres ne génèrent qu’environ 11 CFM. Imaginez que vous buviez un Slurpee à l’aide d’une paille standard, puis que vous vous procuriez une paille à large ouverture. C’est beaucoup plus efficace.

En résumé, avec une table aspirante optimisée et efficace, vous pouvez maintenir des pièces plus petites à des vitesses maximales, ce qui entraîne une plus grande productivité et une plus longue durée de vie des fraises, avec moins de rebuts. Lors de l’achat d’un routeur CNC, regardez la façon dont le système de vide est conçu plutôt que la taille ou la quantité de pompes à vide. La plupart des opérations sur une seule table ne devraient nécessiter qu’une seule pompe à vide Becker de 9 CV. Si l’on vous propose plus qu’une seule pompe, vous devez vous demander pourquoi ? Il s’agit probablement d’une compensation pour une table qui n’est pas aussi efficace.

Conseils pour un écoulement optimal du vide

1 / Utilisez du MDF de qualité inférieure de 1 po ou ¾po car le vide s’écoulera mieux; n’utilisez jamais de LFD (s’écoule trop) ou de HDF (ne s’écoule pas assez). 2/ Surfacer les deux côtés du MDF avant de l’utiliser pour enlever la surface brillante et ouvrir les pores. 3/ Utilisez des vis en nylon encastrées pour maintenir votre feuille de MDF en place sur la table de la machine; cela limite le besoin de retourner la feuille lorsqu’elle commence à se creuser. Si vous n’utilisez pas de vis pour fixer la feuille de MDF, surveillez l’apparition d’un creux et retournez la feuille lorsque le vide ne peut plus tirer les coins vers le bas. 4 / Lorsque vous remplacez votre feuille de MDF, vérifiez que le joint de la table est dans les rainures et remplacez-le si le joint reste plat et n’est plus rond. 5/ Limitez la découpe de votre matériau à 0,1 mm pour éliminer toute rainure profonde où le vide peut s’échapper. 6/ Réglez correctement vos paramètres d’épluchage automatique des oignons pour les pièces étroites et/ou de petite surface carrée. 7/ Surfacez la planche de dépilage après environ 20 à 25 feuilles; plus elle est rainurée, plus vous perdrez de vide, surtout sur les petites pièces. 8 / Veillez à ce que la planche soit entièrement recouverte si vous n’usinez qu’une demifeuille, par exemple. Utilisez une chute ou un morceau de stratifié pour couvrir les zones exposées. N’oubliez pas que cela peut être une source importante de fuites. 9/ Nettoyez les filtres de la pompe à vide régulièrement, tous les jours, toutes les semaines ou lorsque vous remarquez la fréquence à laquelle ils se bouchent; des filtres bouchés peuvent rapidement affecter la capacité de rétention. 10/Ne placez pas votre pompe à vide trop loin de la machine et veillez à ce que les conduites soient aussi droites que possible pour maximiser le flux de vide avec le moins de friction possible.