Fraiseuses à portique pour grandes pièces et usinage CNC de précision

Une fraiseuse à portique est une machine-outil CNC dont la tête de fraisage se déplace à l'intérieur d'une structure en forme de portique. Cette construction permet des espaces de travail particulièrement grands et convient donc aux grandes plaques, aux pièces structurelles, aux composants de machines et à d'autres pièces volumineuses.

Une commande CNC déplace l'outil et les axes de la machine le long de trajectoires d'outil programmées. Selon la construction de la machine, soit le portique se déplace au-dessus de la pièce, soit la pièce est déplacée sur une table de machine sous le portique.

Une fraiseuse à portique est une construction particulière de fraiseuse CNC. Sa caractéristique distinctive est la structure en portique, qui permet un grand espace de travail.

Gantry désigne une structure de machine en forme de portique. Sur les machines gantry, c'est souvent le portique qui se déplace au-dessus d'une pièce fixe ou majoritairement statique.

Selon la rigidité de la machine, la broche et la conception du processus, il est possible d'usiner notamment de l'aluminium, de l'acier, de l'acier inoxydable, du plastique, du CFRP, du GFRP, du bois, des mousses et des matériaux de maquettisme.

Oui. Pour cela, la machine doit cependant être suffisamment rigide et disposer d'une broche, d'un porte-outil et d'un refroidissement adaptés à l'acier. Toutes les machines à portique légères ne sont pas conçues pour un usinage économique de l'acier.

La précision atteignable dépend de la machine et du processus. Outre la précision de positionnement et la répétabilité, la rigidité de la machine, la température, l'outil, la broche, le bridage de la pièce et la stratégie d'usinage influencent la précision réelle de la pièce.

Dans la construction industrielle de machines spéciales, les machines à portique peuvent être réalisées avec des courses très importantes. La taille pertinente dépend de la pièce maximale, du processus d'usinage et de la surface de production disponible.

Avec un portique mobile (système gantry), la pièce reste stationnaire tandis que le portique se déplace – cela convient particulièrement aux pièces lourdes, grandes et longues ainsi qu'à l'usinage de plaques, car la pièce n'a pas besoin d'être déplacée avec une dynamique élevée.

Avec un portique fixe et une table mobile, c'est en revanche la pièce qui se déplace avec la table, la masse en mouvement augmentant avec le poids de la pièce. Cette construction convient bien aux pièces plus compactes et aux efforts de process élevés, car elle permet de réaliser une structure de machine très rigide.

Cela ne peut pas être déterminé uniquement en fonction du matériau. Outre la puissance et le couple, la plage de vitesse, le porte-outil, le montage de la broche, le refroidissement, la concentricité et le diamètre de l'outil jouent également un rôle.

Le matériau donne aussi la direction : pour l'aluminium, ce sont surtout la vitesse, la dynamique et l'évacuation des copeaux qui comptent, pour l'acier et l'acier inoxydable le couple et la stabilité du processus, pour le plastique la vitesse et la gestion thermique, et pour le CFRP/GFRP le choix d'outil adapté et l'aspiration.

Les deux systèmes ont des atouts différents. Les vis à billes offrent une très haute précision, mais conviennent plutôt à des courses limitées. Les entraînements par crémaillère, dans une exécution de haute qualité, atteignent également une très haute précision et conviennent particulièrement bien aux axes longs, aux vitesses de déplacement élevées et aux grandes machines à portique, tout en offrant plus de flexibilité de conception.

La solution pertinente dépend de la course, de la dynamique requise et du concept de machine.

Les moteurs pas à pas conviennent aux systèmes plus petits et moins dynamiques et se distinguent par une technique simple, des coûts faibles et un bon positionnement. Les systèmes en boucle fermée combinent un entraînement moteur avec un retour de position et réduisent ainsi le risque de pertes de pas non détectées.

Les servomoteurs conviennent particulièrement aux machines industrielles avec des vitesses d'axes élevées, une dynamique élevée, de grandes masses et des processus d'automatisation exigeants.

Le bon choix dépend de la masse, de l'accélération, de la course et des exigences du processus.

Cinq axes sont pertinents lorsque des géométries complexes, des surfaces gauches ou plusieurs faces doivent être usinées sans rebridages répétés.

Une table à vide convient particulièrement aux plaques de grande surface. Les tables à rainures en T sont plus flexibles pour les brides de serrage, les dispositifs ou les étaux. Selon la machine, les deux systèmes peuvent être combinés.

Les coûts dépendent fortement de l'espace de travail, de la rigidité de la machine, de la broche, du système d'axes, de la commande, de la technique de bridage et de l'automatisation. Pour les machines spéciales, il convient donc toujours d'évaluer l'ensemble de la tâche de fabrication.

Les fraiseuses à portique génèrent des vitesses élevées, des outils rotatifs et, selon le processus, de grandes quantités de copeaux ou de poussière. Un concept de machine sûr comprend donc typiquement un carénage de protection, des portes d'accès verrouillées, un système d'arrêt d'urgence, une aspiration et une évacuation des copeaux, une surveillance du processus, un contrôle de bris d'outil et, le cas échéant, des systèmes de protection par barrière immatérielle.

La conception concrète de la sécurité doit toujours correspondre à la machine et à son usage prévu.

Le processus commence par la pièce et les exigences de fabrication. En découlent la cinématique de la machine, l'espace de travail, la broche, la technique de bridage, l'automatisation et la commande. Suivent ensuite la conception, la validation numérique, le montage, la mise en service et la réception.