Traitement double des métaux : Innovation dans la fabrication

Gleason s'appuie sur le système CNC de Siemens SINUMERIK ONE pour les machines-outils de haute précision dans la fabrication d'engrenages. La nouvelle machine à engrenages 100HCD impressionne non seulement par sa vitesse et sa précision, mais aussi par l'intégration d'un nouveau processus de chanfreinage.

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Précis comme une horloge suisse

Lorsque l'horloger Karl Lüthy a fondé l'usine de machines Mikron à Bienne en 1908, l'entreprise a joué un rôle clé dans l'industrialisation de l'industrie horlogère suisse avec ses machines et outils de découpe d'engrenages. Aujourd'hui, Gleason Switzerland AG appartient à la Gleason Corporation internationale et fonctionne comme un centre de compétences pour le taillage, le découpage électrique, les processus intégrés de chanfreinage et d'ébavurage, et le rodage des engrenages de haute précision. Le siège social de Studen, près de Berne, est un centre technologique de pointe pour les machines de taillage, de découpe motorisé, de chanfreinage et de rodage des engrenages. De plus, une variété de solutions d'usinage secondaire et d'automatisation sont intégrées.

Les clients comprennent des entreprises des industries de l'automobile, de la robotique et de l'aérospatiale, des fabricants d'engrenages industriels ainsi que des petits et grands fabricants sous contrat. « L'assemblage des machines a lieu à Studen », explique Dr.-Iing. Markus Krömer, directeur de la technologie et des Software chez Gleason : « Nous travaillons avec de nombreuses entreprises locales ainsi que d'autres sites Gleason qui fabriquent des composants individuels pour nous. Cela rend Gleason Suisse extrêmement flexible pour répondre aux exigences des clients. »

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. Le hobbing nécessite la plus grande précision. Gleason Suisse utilise SINUMERIK ONE pour tous les types de machines.

Combinaison innovante

Les machines du Seeland bernois sont populaires : En 2019, Gleason a livré la millième machine de la célèbre série P90. Pendant le processus de taillage, des Bavures indésirables sont créées par le déplacement du matériau qui doit être enlevé. Grâce au processus de coupe de chanfreinage, ces Bavures tranchantes sont complètement éliminées. Le Dr Krömer explique à l'aide de l'exemple des entraînements électriques pourquoi c'est important : « Les entraînements modernes deviennent de plus en plus silencieux, les fréquences perturbantes individuelles se démarquent. Pour répondre aux exigences, des procédés spéciaux de finition dure sont utilisés qui peuvent être altérés par des composants mal chanfreinés.

Avec le « chanfreinage radial », Gleason intègre un processus universel de chanfreinage de coupe directement dans la machine de travail ou de découpe électrique. Cette nouveauté de l'industrie permet non seulement d'économiser du temps et de l'espace, mais réduit également l'effort de travail et les coûts liés au passage à d'autres machines. C'est intéressant pour les fabricants d'engrenages de toutes sortes, explique le Dr Krömer : « L'ensemble du processus de fabrication est accéléré et l'efficacité de la production est augmentée. Grâce aux outils de chanfreinage abordables utilisés dans ce processus, la méthode innovante a également du sens pour les petites séries.

Avantages de la transformation numérique

« Surtout dans le secteur automobile, les exigences augmentent constamment », explique le Dr Krömer : « Avec un engrenage typique, nous obtenons maintenant un écart de cinq à un maximum de dix micromètres sur les flancs des dents — un dixième d'un cheveu humain. » Gleason s'appuie sur la dernière génération de commande CNC SINUMERIK ONE. « La commande offre une fonction de couplage pour l'outil et la pièce à usiner. Ce soi-disant équipement électronique est une caractéristique de qualité importante pour nous », souligne Krömer. Dans la nouvelle machine de levage et de chanfreinage 100HCD, un total de 18 axes doit être contrôlé. Cela se fait avec les servomoteurs Simotics Siemens. « Pour maîtriser les moindres écarts de vitesse ou de position, les axes rotatifs définissant le processus pour l'outil et la pièce sont équipés d'entraînements directs. Cela évite les inexactitudes causées par les courroies ou les engrenages.

Avec SINUMERIK ONE, Siemens est le moteur de la transformation numérique de l'industrie des machines-outils. Tous les processus de développement peuvent être entièrement cartographiés numériquement avec le jumeau virtuel « Créer ma machine virtuelle ». Cela réduit considérablement les délais de développement de produits et de mise sur le marché pour les nouvelles machines et apporte de la flexibilité : « Le logiciel de la série 100H a été préparé par un employé du bureau à domicile — le jumeau numérique a rendu cela possible », explique le Dr Krömer.

Années de confiance en tant que fondation

À Studen, les contrôles Siemens sont utilisés exclusivement depuis longtemps, explique le Dr Krömer. « Récemment, nous avons converti les commandes CNC de toutes les machines en SINUMERIK ONE. Nous travaillons avec Siemens depuis des décennies. Les commandes Siemens offrent tout ce dont nous avons besoin et sont disponibles dans le monde entier ; c'est important pour nous. Conversion des commandes parallèlement aux affaires quotidiennes était tout un défi, explique Krömer, qui a obtenu son doctorat en génie mécanique à l'Université d'Aachen. Siemens nous a soutenus non seulement dans la conception des composants d'entraînement et de commande, mais aussi pendant la phase de mise en œuvre avec un employé du service client, ce que nous avons grandement apprécié.

Avec la conversion du contrôle, le dernier règlement européen sur les machines a également été mis en œuvre. Cela garantit non seulement la protection des employés, mais intègre également fermement la sécurité OT (technologie opérationnelle) dans la machine. Maintenant, chaque personne a besoin d'une clé personnelle avec mot de passe pour faire fonctionner une machine. Cependant, il est important que les machines puissent être utilisées simplement et intuitivement malgré des normes de sécurité élevées, souligne le Dr Krömer. Après avoir entré les données de la pièce et les paramètres d'usinage via l'interface utilisateur GEMS « Gleason Engineering and Manufacturing System » développée par Gleason sur le panneau de commande, la commande CNC génère le code de fabrication à partir de ces informations.

Mesurer, analyser, enregistrer

Avec les machines-outils, la consommation d'énergie est de plus en plus importante. Rolf Leutwyler, chef de produit et consultant technique chez Siemens, déclare : « Avec notre fonction d'économie d'énergie Ctrl-E, les opérateurs de machines ont toujours la consommation d'énergie et la récupération d'énergie grâce aux processus de freinage en vue. Ces informations constituent la base des mesures d'économie d'énergie et donc aussi d'un meilleur bilan CO2 dans le secteur manufacturier.

Cependant, les machines de Gleason sont économiques de toute façon, le Dr Krömer met en perspective : « En fonctionnement, le 100H consomme en moyenne 6 000 watts, la charge maximale est de 13 000 watts. Ce n'est pas grand-chose pour une telle machine. Même lorsque des temps de cycle rapides ou des couples forts sont décisifs pour l'application, elle passe immédiatement en fonctionnement économe en énergie lorsque l'utilisation est faible. En plus d'utiliser des moteurs efficaces et/ou des lampes LED à économie d'énergie, Gleason accorde une grande importance au dimensionnement correct des composants pour éviter de gaspiller des ressources inutilement. Et le fait que Gleason Suisse s'appuie exclusivement sur Siemens pour les commandes et les entraînements garantit également des entrepôts de pièces de rechange allégés. Cela signifie que moins de composants doivent être transportés express à travers le monde — un autre avantage pour le climat.

Le chanfreinage radial est un moyen rapide et économique de chanfreiner des engrenages de toutes sortes.

La technologie en bref

Le Simatic PLC S7-1500 intégré à SINUMERIK ONE est parfaitement adapté à l'automatisation grâce à ses performances. La commande CNC permet le contrôle de jusqu'à 31 axes dans 10 canaux d'usinage. Une partie intégrante de la CNC est un jumeau numérique « Créer ma machine virtuelle ». Les servomoteurs SIMOTICS sont des moteurs synchrones à aimants permanents compacts et très dynamiques pour une large utilisation dans les environnements industriels. Ils se caractérisent par une densité de puissance élevée et une capacité de surcharge.

Au rapport utilisateur (PDF)

Gleason Switzerland AG

Gleason Switzerland AG a été fondée en 1900 sous le nom de Mikron AG à Bienne. En tant que filiale de Gleason Corporation dont le siège social est situé à Rochester, NY, États-Unis, elle fonctionne maintenant comme un centre de compétences pour la fabrication d'engrenages utilisant des processus de taillage, de découpe électrique, de chanfreinage, de rodage des engrenages et intègre diverses options d'automatisation.