En collaboration avec Kennametal Inc. et DMG MORI, une méthode a été développée permettant de dériver le débit de liquide de refroidissement en fonction du volume de matière usinée directement à partir de la planification CAM et de l'intégrer dans le code NC. L'approvisionnement adaptatif en liquide de refroidissement (KSS) programmé dans hyperMILL a permis d'atteindre des économies d'énergie d'environ 82 %.
Dans l'étude, une méthode de planification des besoins en KSS spécifique aux outils et basée sur le temps de cycle a été développée directement dans le système CAM avec la sortie d'un code NC adapté pour les processus de fraisage et de perçage. Cela a pu s'appuyer sur la technologie existante de l'approvisionnement adaptatif en KSS de DMG MORI. Le projet a inclus la modélisation des besoins en KSS, l'intégration dans le logiciel CAM hyperMILL et la validation sur la machine-outil DMU 40 eVo linear de DMG MORI.
Modélisation
La modélisation des besoins en liquide de refroidissement était basée sur l'idée qu'avec l'augmentation du volume de matière usinée, la quantité de chaleur et de copeaux à évacuer de la zone de contact augmente également. Cette hypothèse simplificatrice a permis un calcul robuste et évolutif des besoins en KSS basé sur des données CAM généralement disponibles. Les données de référence pour le volume de matière usinée maximal par outil ont été fournies par Kennametal. La pression, le débit et la consommation électrique de la pompe KSS ont été enregistrés et des courbes caractéristiques pour les situations hydrauliques différentes selon les outils ont été établies.
Programmation
Pour mettre en œuvre l'ajustement du débit le long de la trajectoire de l'outil dans le logiciel CAM, l'API Python (interface de programmation) d'hyperMILL a été utilisée. Dans la simulation d'enlèvement de matière du système CAM, les paramètres de coupe sont analysés pour chaque ligne de traitement et, en combinaison avec les métadonnées spécifiques à l'outil, le volume de matière usinée est calculé. À partir de cela, un module de l'IFW dérive le débit, avec un lissage avant l'extension des données NC par l'ensemble d'instructions pour le contrôle du débit afin d'éviter des changements brusques.
Vérification
Pour la validation, un démonstrateur en matériau 11SMn30+C a été usiné avec des opérations industrielles typiques telles que le fraisage, le perçage, le taraudage et le dérochage sur une DMG MORI DMU 40 eVo linear. Cela a été réalisé non pas avec un contrôle ligne par ligne, mais avec un débit moyen par étape de traitement, ce qui s'est avéré efficace. La consommation d'énergie de la pompe a été enregistrée via le variateur de fréquence. La comparaison avec un traitement conventionnel a montré une économie d'environ 82 % tout en maintenant la même qualité des résultats de traitement. La solution basée sur CAM s'avère très flexible. Elle offre la possibilité de désactiver spécifiquement le mode adaptatif, par exemple lorsque le perçage nécessite l'effet mécanique du KSS pour le transport efficace des copeaux. La méthode doit maintenant être développée et recherchée davantage, ainsi que rendue disponible pour d'autres types d'outils, procédés de traitement et matériaux.
Les résultats de cette étude ont été publiés par le Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, Dr.-Ing. habil. Marc-André Dittrich, Dr.-Ing. Klaas Maximilian Heide, Dr.-Ing. Alexander Krödel-Worbes, Andreas Lieber, Dipl.-Ing. (FH) ainsi que Talash Malek, M. Sc. et Martin Winkler, Dipl.-Ing. (FH) sous le titre « Planification des besoins en KSS directement à partir du système CAM » dans le numéro 09/2025 de la revue VDI-Z.
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