Traitement de surface avec KR QUANTEC et KUKA.CNC

A l'aide du logiciel KUKA.CNC, SEMATEK GmbH dispose de nouveaux moyens de traitement de surface.

Depuis 2007, la société SEMATEK GmbH à Seeg, dans l'Allgäu, développe des solutions complètes et innovantes dans le domaine de la construction mécanique, destinées à des entreprises de production modernes qui recherchent des processus de fabrication pour de nouveaux produits et sont désireuses de développer et d'optimiser les processus existants. L'objectif pour cette société de l’Allgäu a toujours été d'abaisser les coûts et d'augmenter la capacité de production.

Automatisation du lissage des surfaces

Le lissage ou la finition d'outils de formage fraisés, tels que les outils d'emboutissage pour pièces de carrosserie, les moules d'insertion pour composants en matériaux composites ou les moules d'injection pour composants en plastique, est encore souvent aujourd'hui effectué manuellement. Le polissage de grandes surfaces peut mobiliser à lui seul jusqu'à 20 personnes, même dans les entreprises hautement automatisées. Lors du développement d'une nouvelle technologie de traitement de surface, l'accent est aujourd'hui mis sur des processus aussi flexibles, précis, économiques et fiables que possible.

L'objectif étant de transformer des surfaces métalliques en surfaces fonctionnelles de haute qualité par le biais d'un processus pouvant être automatisé. C'est désormais possible via l'application « Machine Hammer Peening », un processus de frappe au cours duquel la surface de la pièce à usiner est lissée. Pour traiter des surfaces d'outil complexes de manière automatisée à l'aide de ce processus, SEMATEK table sur un robot KUKA et le logiciel KUKA.CNC.

Un KR QUANTEC de KUKA guidé par le logiciel KUKA.CNC

Sur la bride du robot KUKA de la série KR QUANTEC se trouve un outil à actionnement pneumatique avec tête de marteau à oscillation linéaire (FORGEfix de 3S-Engineering GmbH) pour le traitement mécanique de la surface. Une fois que le robot a mesuré la pièce à usiner, la tête de marteau est guidée par le robot le long du parcours à marteler au-dessus de la surface à l'aide du logiciel KUKA.CNC. Les pointes de fraisage sont alors enfoncées dans les creux des marques de fraisage. Le diamètre de la sphère, la vitesse d'avance, la distance d'écartement, l'angle d'approche et l'angle d'inclinaison entre la course et la surface doivent être sélectionnés et réglés en fonction du processus.

Pour mesurer la tête d'usinage, la compagnie SEMATEK utilise un système de mesure 5 D de LEONI GmbH. Ce procédé garantit, en plus de la mesure du Tool Center Point (TCP), une extrême précision au niveau de la mesure de l'orientation de l'outil. L'orientation de l'outil est un facteur important, surtout pour le traitement des programmes CNC 5 axes pour obtenir une précision maximale du processus.

Programmation complète du robot en code G

Le KUKA KR 240 R2900 convainc par sa portée et sa flexibilité. L'utilisation du robot représente un net avantage en terme de coûts pour les pièces nécessitant une stratégie de traitement en 5 axes. Afin de faciliter le réglage et la programmation du robot, KUKA a mis en place un noyau CNC complet sur son contrôleur et développé le logiciel KUKA.CNC.

Ce logiciel permet de programmer le déplacement du robot entièrement en DIN 66025 ou en code G. Les programmes peuvent donc être créés via la chaîne de CAO/CAM et peuvent être utilisés sans autre conversion dans un programme de robot spécial (traduction en langage robot) sur le contrôleur KUKA.

Le robot KUKA traite les surfaces en se servant d’une tête de marteau à oscillation linéaire en tant qu’outil.
Cela permet, autre avantage de taille, d'utiliser sans problèmes les fonctions de l'environnement CNC, telles que les corrections du rayon d'outil et les outils jumeaux. SEMATEK complète la chaîne de processus par un module de simulation qui garantit également l'accessibilité et l'absence de collisions de l'ensemble du système. Le robot peut ainsi être utilisé comme machine CNC complète et profite d'une performance de trajectoire encore améliorée et par là-même d'un traitement uniforme sur l'ensemble de la pièce.

Qualité maximum en un temps minimum

La frappe ne se contente pas de lisser les surfaces fraisées, elle les consolide également et optimise la distribution des contraintes résiduelles. La surface est homogène et reproductible. Le processus de frappe permet une profondeur de rugosité Ra inférieur à 0,1 µm qui n'est pas du tout possible via un simple fraisage. L'écrouissage permet d'atteindre une dureté de surface jusqu'à 30 % supérieure, en fonction du matériau à traiter. Il est parfois possible de renoncer complètement à des traitements supplémentaires de la surface. Mais surtout, ce processus de frappe automatisé permet de faire l'économie des opérations de ponçage et de polissage manuelles.

La durée de la finition, et donc l'ensemble du processus de production, est considérablement réduite, notamment en raison des faibles exigences posées par les processus de finition. Les surfaces complexes aux formes libres peuvent également être traitées à l'aide du robot KUKA. Un traitement est même souvent possible sur la pièce complète, éliminant ainsi un desserrage coûteux et chronophage. Grâce à la planification de la trajectoire extrêmement précise, le robot peut également se déplacer à des vitesses élevées avec peu de chevauchement. Cela garantit un maximum de résultats en un minimum de temps.

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