Brevet FR2900084A1 — publié le 20071026

-1- La présente invention concerne un procédé de compensation de l'usure d'un outil de finition lors de l'usinage de finition de pièces à usiner, dans lequel une surface des pièces à usiner est usinée par enlèvement de copeaux par un mouvement d'approche de l'outil de finition commandé par un programme d'approche à commande numérique, le programme d'approche à commande numérique calculant l'usure de l'outil de finition en fonction d'une tendance à l'usure empirique et la compensant par une adaptation du mouvement d'approche. Un usinage de finition permet d'éliminer les écarts dimensionnels et les défauts de circularité d'une pièce à usiner et de créer une surface lisse qui se caractérise par une rugosité moindre. Le terme "usinage de finition" couvre en particulier les procédés de polissage fin et de rodage. Des bandes d'usure, des pierres de rodage, des meules tournantes et similaires peuvent par exemple être utilisées comme outils de finition. Le choix de l'outil de finition adéquat se fait en fonction de la pièce à usiner. Les pièces à usiner entrant par exemple en ligne de compte sont les disques de frein, les bielles, les vilebrequins et les arbres à cames, les crémaillères, les roues dentées, les paliers à roulement ou encore les prothèses médicales et les pièces à usiner en céramique, en verre ou en matière plastique. L'usinage de finition s'effectue par le biais d'un mouvement relatif entre une surface de pièce à usiner et un outil de finition, le mouvement relatif pouvant être décomposé en un mouvement essentiellement parallèle à une surface de la pièce à usiner et un mouvement d'approche entre la pièce à usiner et l'outil de finition. En commandant le mouvement d'approche, il est possible d'atteindre une dimension donnée de la pièce à usiner, une modification de l'outil de finition du fait de l'usure devant être prise en compte. Il est possible de réaliser le mouvement relatif entre l'outil de finition et la surface de la pièce à usiner par un entraînement de l'outil de finition et/ou de la pièce à usiner. Un procédé de compensation de l'usure présentant les caractéristiques susmentionnées, est connu de la pratique. L'usure de l'outil de finition est en l'occurrence extrapolée à l'aide d'une tendance à l'usure empirique caractéristique, à partir d'un outil de finition neuf et le mouvement d'approche est adapté de manière correspondante, par le programme d'approche à commande numérique. Étant donné que les variations dans la qualité de l'outil de finition et de la pièce à usiner ne sont tout d'abord pas prises en compte, la compensation de l'usure est imprécise, les écarts systématiques s'additionnant sur la totalité de la durée de vie de l'outil de finition. En mesurant précisément les pièces à usiner après l'usinage de finition, il est possible de vérifier la tendance d'usure et le cas échéant de l'adapter. Puisque la mesure s'effectue immédiatement après l'usinage de -2-finition, la tendance d'usure peut également être vérifiée pendant le service pour un outil de finition défini et le cas échéant être corrigée. La mise en oeuvre d'une telle commande de mesurage post-process est toutefois relativement complexe et coûteuse. De la pratique, on sait également déterminer l'usure de l'outil de finition directement pendant l'usinage de finition par exemple à l'aide d'un palpeur et adapter le mouvement d'approche en fonction de l'usure, par l'intermédiaire du programme d'approche à commande numérique. Dans le cas d'une prise en compte précise de l'usure par le palpeur, il est possible de parvenir à une très faible tolérance de pièce à usiner, la commande de mesurage in-process décrite étant complexe et très coûteuse. Le fascicule US 5,740,081 concerne un procédé destiné à corriger la position de l'outil sur une fraiseuse, dans lequel l'usinage d'une ébauche s'effectue avec un dégagement de chaleur considérable. En raison de variations de longueur thermiques, des erreurs considérables d'alignement de l'outil peuvent se produire. La variation de longueur peut être compensée en amenant l'outil à accoster un commutateur. Une usure de l'outil peut également contribuer à la variation de longueur, la variation de longueur résultant de l'usure ne devant pas être séparée de la variation de longueur résultant d'effets thermiques et ne jouant généralement qu'un rôle secondaire. Pour éviter d'avoir à mesurer régulièrement une erreur d'alignement, des mesures réparties statistiquement dans le temps sont réalisées après la mise en service de la fraiseuse, une variation de longueur étant calculée par anticipation à long terme, à l'aide des mesures. Un procédé de correction de position sur un outil de fraisage est également connu du document JP 2001277073 Al, un allongement non linéaire excessivement important qui résulte d'un échauffement de l'outil de fraisage étant observé après la mise en service de l'outil de fraisage. La longueur d'outil est déterminée par un dispositif de mesure optique sans contact. On connaît du document JP 06179151 A un dispositif de correction de longueur d'une fraiseuse dans lequel, pour déterminer l'écart de longueur d'un outil de fraisage avec un premier compteur, on détermine la durée de fraisage ainsi que la course de fraisage avec un second compteur. Une valeur de correction est déterminée par procédé numérique, par comparaison des valeurs déterminées avec des valeurs précédemment données. Il n'est pas prévu de mesure directe de la variation de longueur. On connaît du document WO 2005/023486 Al un autre procédé permettant de déterminer la variation de longueur d'un outil de fraisage. Pendant une pause d'usinage, la variation de longueur de l'outil est déterminée sans contact, à l'aide d'un dispositif de mesure optique ou par une méthode de résonance acoustique. -3- Le fascicule DD 271 173 Al concerne un procédé de surveillance de l'usure d'un outil de fraisage, dans lequel l'usure est mesurée indirectement, de manière très complexe à partir d'une grandeur de mesure proportionnelle à un effort de coupe. Le procédé décrit est complexe et s'accompagne d'une incertitude élevée, en raison de la détermination indirecte de l'usure. L'invention se préoccupe du problème de perfectionner un procédé de compensation de l'usure d'un outil de finition de façon à permettre d'obtenir de manière simple une précision plus élevée de la compensation de l'usure d'un outil de finition. Le problème est résolu selon l'invention par un procédé de compensation de l'usure d'outil de finition lors de l'usinage de finition de pièces à usiner, dans lequel une surface des pièces à usiner est usinée par enlèvement de copeaux par un mouvement d'approche de l'outil de finition commandé par programme d'approche à commande numérique, - dans lequel le programme d'approche à commande numérique calcule l'usure de l'outil de finition à partir d'une tendance d'usure empirique et la compense par une adaptation du mouvement d'approche, - dans lequel, sur la durée de vie de l'outil de finition, une surface de référence est accostée plusieurs fois à intervalles fixes prédéfinis ou à intervalles variables qui dépendent de la tendance d'usure empirique et de l'usure ainsi calculée, - dans lequel la tendance d'usure de l'outil de finition est mesurée par chaque accostage de la surface de référence et la tendance à l'usure empirique est chaque fois redéterminée à l'aide de l'usure mesurée. La surface de référence peut être fournie par une pièce à usiner de référence. L'usure de l'outil de finition est mesurée de manière précise, lors de l'accostage de la surface de référence entre l'usinage de deux pièces à usiner ou pendant une pause d'usinage lors de l'usinage d'une pièce à usiner. Il est en outre possible, à partir des dimensions de l'outil de finition à l'état neuf ou de l'usure déterminée lors d'un accostage antérieur de la surface de référence, de déterminer et d'adapter la tendance à l'usure empirique réelle de l'outil de finition utilisé. Un accostage multiple de la surface de référence sur la durée de vie d'un outil de finition permet également de déterminer la tendance d'usure variant au fur et à mesure que l'usure progresse et de l'adapter en conséquence. Dans la mesure où les dimensions précises d'un outil de finition neuf ne sont pas connues précisément, il est de préférence prévu, avant le début de l'usinage des pièces à usiner avec l'outil de finition neuf, d'accoster la surface de référence afin de déterminer précisément les dimensions de l'outil de finition. Par comparaison avec une commande de mesure in-process, coûteuse et complexe, qui requiert l'emploi de -4-dispositifs de mesure tactiles, le procédé selon l'invention se caractérise par le fait qu'il peut être mis en oeuvre sans limitation, dans le cas de pièces à usiner de petites dimensions également, dans des alésages ou dans le cas d'un taux de recouvrement élevé de l'outil de finition et de la surface à usiner, des tolérances très étroites des pièces à usiner de l'ordre du micromètre pouvant également être atteintes. Dans un premier mode de réalisation de l'invention particulièrement facile à mettre en oeuvre, il est prévu d'accoster la surface de référence à des intervalles fixes donnés, par exemple après un nombre donné de pièces à usiner usinées. Dans un mode de réalisation en alternative du procédé selon l'invention, il est prévu d'accoster la surface de référence à intervalles variables en fonction de la tendance d'usure empirique et de l'usure ainsi calculée. Des intervalles courts sont avantageux pour l'accostage de la surface de référence, en particulier dans le cas d'un outil de finition neuf, peu avant d'atteindre une limite d'usure donnée ou dans le cas d'une forte modification non prévue de la tendance à l'usure. Si la tendance d'usure varie seulement peu, sur des mesures successives de l'usure, un long intervalle est suffisant pour l'accostage de la surface de référence. Étant donné que le procédé selon l'invention permet de déterminer précisément l'usure et ainsi également l'arrivée à une limite d'usure donnée, une exploitation optimale de chaque outil de finition est garantie, une usure rapide étant affichée à temps, avant que la qualité de surface ne régresse en raison de l'usinage avec un outil de finition usé et l'outil de finition pouvant être utilisé sur une période plus longue, jusqu'à ce que soit atteinte la limite d'usure. De préférence, la durée de vie restante de l'outil de finition est déterminée à partir de l'usure mesurée et de la tendance d'usure et transmise à un système de visualisation du process. Il est possible d'afficher tôt, à un utilisateur du procédé selon l'invention, quand il convient de procéder à un changement de l'outil de finition. Un changement d'outil automatique lorsque la limite d'usure est atteinte est également possible dans le cadre de la présente invention. L'invention est décrite ci-après à l'aide d'un dessin représentant un seul exemple de réalisation. L'unique figure montre à titre d'exemple le procédé selon l'invention de compensation de l'usure d'un outil de finition. Avant le début de l'usinage de pièces à usiner avec un outil de finition neuf, une surface de référence qui est fournie par une pièce à usiner de référence est accostée et le point origine est défini pour un programme d'approche à commande numérique, afin de déterminer précisément les dimensions de l'outil de finition. Partant de cette valeur, la diminution de la dimension de l'outil de finition est calculée par anticipation à l'aide d'une tendance d'usure empirique dans la direction d'approche Ax, la course d'approche entre -5- l'outil de finition et la pièce à usiner dans la direction x étant tout d'abord augmentée en continu pour compenser l'usure. A partir de la tendance d'usure empirique retenue comme base, la limite d'usure Axr,ax est atteinte, conformément aux prévisions, après l'usinage de no pièces à usiner. Après l'usinage de finition de n, pièces à usiner, la pièce à usiner de référence est accostée pour la première fois et la course d'approche est mesurée lors de l'accostage par une première mesure M,. Étant donné que l'usure mesurée est inférieure à l'usure préalablement calculée, une tendance d'usure plus plate est déterminée pour la suite de l'usinage. Étant donné que par la suite, l'usure V réelle augmente, une tendance d'usure plus forte est déterminée lors du second accostage de la pièce à usiner de référence par la mesure M2 après n2 pièces à usiner. Étant donné que lors des mesures M3 et M4 suivantes, après n3 ou n4 pièces à usiner, seules des corrections minimes de la tendance à l'usure sont nécessaires, un intervalle plus grand est choisi par le programme d'approche à commande numérique après la mesure M4 jusqu'à la mesure M5 après n5 pièces à usiner. La durée de vie restante de l'outil de finition est déterminée à partir de l'usure mesurée et de la tendance d'usure déterminée, et transmise à un système de visualisation du process. Après l'usinage de finition de n6 pièces à usiner, la limite d'usure Axr,ax donnée est atteinte et il est nécessaire de changer l'outil de finition. Un message d'état correspondant est affiché pour un utilisateur par un système de visualisation du process.20 REVENDICATIONS 1. Procédé de compensation de l'usure d'outil de finition lors de l'usinage de finition de pièces à usiner, dans lequel une surface des pièces à usiner est usinée par enlèvement de copeaux par un mouvement d'approche de l'outil de finition commandé par programme d'approche à commande numérique, - dans lequel le programme d'approche à commande numérique calcule l'usure de l'outil de finition à partir d'une tendance d'usure empirique et la compense par une adaptation du mouvement d'approche, - dans lequel, sur la durée de vie de l'outil de finition, une surface de référence est accostée plusieurs fois à intervalles fixes prédéfinis ou à intervalles variables qui dépendent de la tendance d'usure empirique et de l'usure ainsi calculée, - dans lequel la tendance d'usure de l'outil de finition est mesurée par chaque accostage de la surface de référence et la tendance à l'usure empirique est chaque fois redéterminée à l'aide de l'usure mesurée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de référence est fournie par une pièce à usiner de référence. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la durée de vie restante de l'outil de finition est déterminée à partir de l'usure mesurée et est transmise à un système de visualisation du process. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de référence est accostée entre l'usinage de deux pièces à usiner. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface de référence est accostée au moins pendant une pause d'usinage pendant l'usinage d'une pièce à usiner. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface de référence est accostée avant le début de l'usinage des pièces à usiner avec un outil de finition neuf.30