Que vous achetiez une nouvelle CNC, que vous construisiez la vôtre, ou que vous effectuiez une mise à niveau d’un équipement existant, la capacité de mouvement du système sera un facteur significatif pour l’ensemble de votre réussite globale. En fait, le mouvement de la machine est aussi important que le choix d’un système de coupe optimal en matière de qualité et constance des pièces. Les caractéristiques de coupe et les capacités d’application, par exemple True Hole® et True Bevel, sont également influencées par le mouvement de la machine. Pour les machines déjà sur place, il est important de savoir quelles applications ont prévu d’être prises en charge pour chacune.

Par quoi est déterminée la qualité du mouvement?

Les systèmes plasma et autres machines à couper sont normalement conçus en tenant compte de certaines fonctionnalités :

  • Les applications — Le système sera-t-il utilisé pour des plaques épaisses, CVC, des chanfreins, des tuyaux, des processus multiples, des éléments structurels, etc.?
  • Besoins de productivité — Le système doit-il accepter de multiples stations de coupe, des plaques multiples, des mouvements ou autres exigences de fabrication?
  • Qualité de coupe souhaitée — Le système sera-t-il utilisé afin de produire des pièces de précision, des trous de boulons, des logements, des encoches ou une combinaison de travaux différents?

Il faut dire qu’une machine peut réaliser différents travaux. Mais il vous faudra travailler avec le fabricant de votre machine afin de configurer une machine adaptée à vos besoins.

La qualité du mouvement n’est pas un absolu. Différents niveaux de qualité sont nécessaires pour différentes fonctions et pour atteindre différents niveaux de qualité de coupe et de productivité. Une moins bonne qualité de mouvement (normalement à un coût moindre) peut être acceptable dans certaines situations, alors qu’une qualité supérieure est nécessaire dans d’autres. La qualité du mouvement de votre machine doit être adaptée de manière appropriée aux besoins de votre activité.

Considérations mécaniques

D’un point de vue mécanique, la machine à couper peut être équipée d’un nombre de différents rails. En V, pour barres et linéaire ne sont que quelques rails habituellement utilisés. Vous devez comprendre leurs différences. Par exemple, les rails linéaires avec des roulements étanches ont normalement une friction supérieure aux roulements à bille et de roue, mais en cas d’utilisation normale, ils sont plus constants et fournissent une qualité de coupe meilleure et plus précise avec très peu ou pas d’entretien.

Un bon indicateur de la qualité de la mécanique de la machine est si elle peut être facilement poussée lorsque l’entraînement est débrayé une fois l’inertie arrêtée. Des machines mal conçues ou mal fabriquées sont difficiles à pousser. Cela indique qu’il faut plus de puissance pour accélérer, maintenir la vitesse et changer de direction. Bien que la « réduction de la friction » et une force minimisée pour entraîner le portique de découpe sont traditionnellement considérés comme des éléments essentiels de la conception, les fabricants d’aujourd’hui reconnaissent que pour une qualité de coupe supérieure, il est plus important d’avoir un système d’entraînement qui est bien proportionné, avec des moteurs et des engrenages qui peuvent produire un mouvement constant.

La rigidité, une autre référence habituelle, est également souvent mal comprise. Dans certains cas, la machine peut être trop rigide. Si la machine est trop dure, elle est souvent trop lourde et difficile à accélérer. Sur une machine trop rigide, les boîtiers, les faisceaux de torche et les câbles peuvent être secoués en entrant ou sortant d’un angle aigu et les vibrations risquent d’être visibles sur les pièces coupées. Mais la rigidité est souhaitée dans les branchements mécaniques entre le moteur, le boîtier et les rails ou la vis à billes. Plus ces branchements sont rigides, plus la machine pourra accélérer rapidement.

Le type d’entraînement utilisé sur la machine est également important. Sur les machines de base, pour bricoleurs et pour les petites productions, les systèmes moins onéreux à « boucle ouverte » sont habituellement utilisés car la qualité est suffisante pour les tâches à réaliser. Ces systèmes n’ont pas de boucle de retour et il est donc impossible d’ajuster soit leur vitesse soit leur position pendant la coupe. Les systèmes à boucle fermée, dans lesquels on peut ajuster la vitesse ou la position en fonction des retours de la machine, sont généralement utilisés dans les environnements industriels, commerciaux et de production. On obtient ainsi une coupe plus prévisible, une pièce plus précise et une plus grande constance d’une pièce à l’autre et d’une imbrication à une autre.

Entraînement analogique ou numérique?

Les entraînements analogiques sont toujours largement utilisés et peuvent être d’une très grande précision. Toutefois, la tendance actuelle penche vers des normes d’automatisation numérique telles que SERCOS (Serial Real-time Communication System), EtherCAT® (Ethernet for Control Automation Technology) et PROFINET (Process Field Net). La raison n’est pas vraiment le mouvement de la machine, mais une importance accrue sur l’automatisation de l’usine et de solutions universelles pour une large plage d’applications.

Les entraînements analogiques et numériques proposent des dispositifs de retours à très haute résolution. Dans certains cas, il est possible d’atteindre plus d’un million de valeurs par pouce de mouvement, ce qui produit une coupe d’une extrême précision.

Un entraînement et un moteur aux bonnes dimensions

Peu importe la technologie ou la marque d’entraînement, le fabricant de la machine doit dimensionner correctement l’entraînement et le moteur de la machine. En général, les machines plus lourdes nécessitent des moteurs et des entraînements plus puissants. L’inertie doit être prise en compte. Lors des changements de direction, le moteur doit disposer de suffisamment de puissance pour surmonter sa propre inertie, pour renverser l’entraînement et surmonter l’inertie de la machine. Dans un système conçu de manière appropriée, la puissance de l’entraînement correspondra à la force requise pour surmonter l’inertie et accélérer la masse de la machine.

Les engrenages peuvent produire des avantages mécaniques. La démultiplication augmente le couple nominal du moteur, mais aux dépens de la vitesse maximale. L’objectif de la conception est d’utiliser un entraînement/moteur d’une dimension rentable avec une démultiplication qui atteint le taux d’accélération cible et la vélocité de votre application. Avec le plasma, le taux d’accélération est normalement de 20–40 mG et la vitesse de déplacement est d’environ 1 000 pouces par minute.

Points importants en lien avec le mouvement de la machine et le processus de coupe

Les tables de coupe plus anciennes, conçues à l’origine pour les systèmes plasma des générations antérieures, sont souvent modernisées avec les nouveaux systèmes plasma, et parfois avec des résultats décevants. Les pièces en provenance d’une table modernisée peuvent être pires qu’avec un nouveau système plasma! Que se passe-t-il?

Il est possible que l’ancien système plasma produisait des vibrations ou avait des problèmes mécaniques qui ne se manifestent qu’à cause de la qualité de coupe plus précise du nouveau système plasma. Pensez à l’ancien système plasma comme à un feutre à pointe large et au nouveau système plasma comme un crayon mécanique à pointe fine. Si la table subit de légères vibrations, vous les remarquerez moins facilement avec le feutre à pointe large. Cette situation peut également se produire si vous passez d’un système de coupe par oxygaz au plasma sur la même table, ou si vous effectuez une mise à niveau d’un ancien système plasma vers un système HyPerformance® plus récent. Dans tous les cas, votre fabricant de machines peut vous conseiller pour trouver la meilleure solution.

Autres facteurs qui peuvent affecter la qualité du mouvement

Un point important et trop souvent négligé est de savoir comme la machine à couper va résister à une utilisation industrielle. Il peut s’avérer difficile de distinguer la qualité de coupe d’une machine haut de gamme et d’une machine bas de gamme lorsqu’elles sont neuves. Toutefois, les différences dans la fabrication et la qualité de coupe apparaîtront avec le temps et l’utilisation.

La perte du mouvement ou le « recul » peuvent provenir d’une boîte de vitesse de moindre qualité, d’un mauvais enclenchement des pignons (sur un système à rail et à pignons), d’une usure excessive ou d’un mauvais entretien du pignon ou du rail. Les systèmes avec vis à billes représentent un choix plus robuste, mais ont une limite de longueur.

Les systèmes CAO et FAO peuvent également avoir un impact sur le mouvement de la machine. Les images numérisées ou les pièces artistiques nécessitent souvent des corrections avant de pouvoir les télécharger dans le système de coupe. Les systèmes FAO aident en filtrant et en lissant le programme avant qu’il n’atteigne la CNC.

La géométrie de la pièce peut jouer un rôle dans le mouvement de la machine, bien que cela soit plus une fonctionnalité des commandes que du mouvement en lui-même. Comprendre le comportement de certaines géométries sur une machine donnée peut influencer la façon de dessiner les pièces, et à la fin, ce qui est réalisable sur une machine en particulier. De très bonnes commandes peuvent s’adapter aux conditions qui provoquer le bruit et la vibration d’autres commandes. Si les commandes ne sont pas à la hauteur de la tâche, le fait de simplement ralentir la machine ou d’utiliser des boucles de coin permettra peut-être d’obtenir une pièce plus nette.

Pour terminer, un entretien approprié de la machine est essentiel. Les pièces mécaniques s’usent. Les collisions de torche et d’autres problèmes se produisent. Une gestion en aval de ces problèmes grâce à un entretien régulier permet d’assurer un bon mouvement de la machine pendant la durée de vie de la table de coupe.