Double traitement des métaux : innovation dans le secteur manufacturier

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

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Précise 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 à tailler les engrenages et ses outils. Aujourd'hui, Gleason Switzerland AG appartient à la société internationale Gleason Corporation et fonctionne en tant que centre de compétences pour le taillage, le découpage mécanique, 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 à tailler, à chanfreiner et à aiguiser les engrenages. De plus, diverses solutions d'usinage secondaire et d'automatisation sont intégrées.

Parmi les clients figurent des entreprises des secteurs 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.-Ing. Markus Krömer, directeur de la technologie et des logiciels chez Gleason : « Nous travaillons avec de nombreuses entreprises locales ainsi qu'avec d'autres sites de Gleason qui fabriquent des composants individuels pour nous. Cela permet à Gleason Switzerland de répondre aux exigences de ses clients avec une extrême flexibilité. »

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. Le hobbing exige 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 de la matière qui doit être éliminée. Grâce au chanfreinage, ces bavures tranchantes sont complètement éliminées. Le Dr Krömer explique, à l'aide de l'exemple des moteurs électriques, pourquoi c'est important : « Les moteurs modernes sont de plus en plus silencieux, les fréquences perturbatrices individuelles ressortent. Pour répondre aux exigences, des procédés spéciaux de finition dure sont utilisés, qui peuvent être altérés par des composants mal chanfreinés. »

Avec « Radial Chanfering », Gleason intègre un processus de chanfreinage universel directement dans la machine à tailler ou à découper. Cette nouveauté industrielle permet non seulement de gagner du temps et de l'espace, mais aussi de réduire les efforts 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 accrue. Grâce aux outils de chanfreinage abordables utilisés dans ce processus, cette méthode innovante est également intéressante pour les petites séries. »

Les avantages de la transformation numérique

« Dans le secteur automobile en particulier, les exigences ne cessent de croître », explique le Dr Krömer. « Avec un engrenage classique, nous obtenons désormais un écart de cinq à dix micromètres au maximum sur les flancs des dents, soit un dixième d'un cheveu humain. » Gleason s'appuie sur la dernière génération de commandes CNC SINUMERIK ONE. « La commande offre une fonction d'accouplement entre l'outil et la pièce. Ce soi-disant équipement électronique est un élément de qualité important pour nous », souligne Krömer. Dans la nouvelle machine à tailler et à chanfreiner 100HCD, 18 axes doivent être contrôlés au total. Cela se fait à l'aide de servomoteurs Siemens Simotics. « Pour contrôler le moindre écart de vitesse ou de position, les axes de rotation qui définissent le processus pour l'outil et la pièce sont équipés d'un entraînement direct. Cela évite les imprécisions 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 cartographiés numériquement à l'aide du jumeau virtuel « Create My Virtual Machine ». Cela réduit considérablement les délais de développement des produits et de mise sur le marché des nouvelles machines, tout en apportant de la flexibilité : « Le logiciel de la série 100H a été créé par un employé du bureau à domicile. C'est grâce au jumeau numérique que cela a été possible », explique le Dr Krömer.

Des années de confiance en tant que base

À Studen, seules les commandes Siemens sont utilisées depuis longtemps, explique le Dr Krömer. « Nous avons récemment converti les commandes CNC de toutes les machines en SINUMERIK ONE. Nous travaillons avec Siemens depuis des décennies. Siemens Controls offre tout ce dont nous avons besoin et sont disponibles dans le monde entier ; c'est important pour nous. » Adapter les commandes aux tâches quotidiennes a été un véritable défi, explique Krömer, qui a obtenu son doctorat en génie mécanique à l'université d'Aix-la-Chapelle. « Siemens nous a aidés 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 beaucoup apprécié. »

Avec la conversion de la commande, la dernière réglementation de l'UE sur les machines a également été mise en œuvre. Cela garantit non seulement la protection des employés, mais intègre également fermement la sécurité OT (technologie opérationnelle) à la machine. Désormais, chaque personne a besoin d'une clé personnelle et d'un mot de passe pour faire fonctionner une machine. Cependant, il est important que les machines puissent être utilisées de manière simple et intuitive malgré les normes de sécurité élevées, souligne le Dr Krömer. Après avoir saisi 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.

Mesurez, analysez, enregistrez

En ce qui concerne les machines-outils, la consommation d'énergie est de plus en plus importante. Rolf Leutwyler, chef de produit et consultant technique chez Siemens, déclare : « Grâce à notre fonction d'économie d'énergie Ctrl-E, les conducteurs de machines ont toujours en ligne de compte la consommation d'énergie et la récupération d'énergie lors des freinages. Ces informations constituent la base des mesures d'économie d'énergie et donc également d'un meilleur bilan CO2 dans le secteur manufacturier. »

Cependant, les machines de Gleason sont tout de même économiques, met en perspective le Dr Krömer : « 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 élevés sont déterminants pour l'application, celle-ci passe immédiatement en mode économie d'énergie lorsque le taux d'utilisation est faible. » Outre l'utilisation de moteurs efficaces et/ou de lampes LED à économie d'énergie, Gleason attache une grande importance au bon dimensionnement des composants afin d'éviter de gaspiller des ressources inutilement. Et le fait que Gleason Suisse s'appuie exclusivement sur Siemens pour les commandes et les variateurs garantit également la rationalisation des entrepôts de pièces de rechange. Cela signifie que moins de composants doivent être transportés en express à travers le monde, un avantage supplémentaire pour le climat.

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

La technologie en bref

L'automate Simatic S7-1500 intégré à SINUMERIK ONE est parfaitement adapté à l'automatisation grâce à ses performances. La commande CNC permet de contrôler jusqu'à 31 axes sur 10 canaux d'usinage. Le jumeau numérique « Create My Virtual Machine » fait partie intégrante de la CNC. Les servomoteurs SIMOTICS sont des moteurs synchrones à aimants permanents compacts et très dynamiques destinés à une large utilisation dans les environnements industriels. Ils se caractérisent par une densité de puissance élevée et une capacité de surcharge.

Vers le rapport utilisateur (PDF)

Gleason Switzerland AG

Gleason Switzerland AG a été fondée en 1900 sous le nom de Mikron AG à Bienne. Filiale de Gleason Corporation dont le siège social est situé à Rochester, dans l'État de New York, aux États-Unis, elle fait désormais office de centre de compétences pour la fabrication d'engrenages en utilisant des processus de taillage, de découpage mécanique, de chanfreinage et de rodage des engrenages et intègre diverses options d'automatisation.