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Détermination de la position des pièces à usiner dans les dispositifs de positionnement

L’automatisation de nombreux processus dans l’industrie, la production et l’assemblage nécessite une connaissance précise des conditions du cadre et des séquences de mouvement requises. Les dispositifs de positionnement sont souvent utilisés à cette fin. La détermination de la position d’un composant doit être clairement définie sur l’appareil. Le support de la pièce à usiner définit la position afin d’effectuer une inspection répétable ou de recevoir des matériaux de sorte qu’ils puissent être produits par rapport à une position d’origine. Divers dispositifs de positionnement issus de la fabrication d’outils et de matrices, tels que des dispositifs de test ou des dispositifs d’assemblage, sont utilisés à cette fin.

Pourquoi est-il important de déterminer la position des pièces à usiner ?

Pendant l’assemblage, les composants et les éléments à assembler doivent être stockés, déplacés et positionnés correctement dans le stockage des pièces. La position des composants, des produits semi-finis ou des pièces à usiner doit être clairement déterminée et reproductible dans les dispositifs de positionnement afin de produire conformément à la qualité et de réaliser des essais en production de masse.

Différents gabarits de test et de montage sont utilisés pour l’assemblage et la séparation, ce qui limite autant de degrés de liberté que possible avec des éléments de positionnement mécaniques ou des guides.

Des capteurs tels que des caméras, des barrières lumineuses, des interrupteurs de fin de course ou des éléments de commande pneumatique peuvent également être utilisés pour déterminer la position et pour vérifier et libérer le positionnement correct. Une inspection des composants est également possible.

La détermination de la position est d’une importance cruciale, par exemple, dans les processus de production et d’assemblage de précision suivants :

Soudage : Les goupilles de positionnement et les dispositifs de positionnement sont utilisés pour produire des soudures de haute qualité pour le positionnement précis des pièces à usiner.
Traitement CNC : Les pièces à usiner sont positionnées avec précision pour effectuer des travaux de fraisage, de perçage et de tournage. Les systèmes de détermination de la position, tels que les systèmes de serrage des pièces à usiner et les systèmes de serrage à point zéro, sont utilisés pour maintenir les pièces à usiner dans la bonne position.
Conception prototype : Lors de la conception de prototypes et pour les tâches de recherche et développement, il est important de déterminer la position des outils afin de tester et d’examiner de nouvelles conceptions.
Robotique : En robotique, les outils et les effecteurs terminaux doivent être positionnés avec précision pour gérer des tâches telles que le prélèvement et le placement des pièces à usiner ou la réalisation d’opérations de soudage et d’assemblage.

Principes de détermination de la position

La détermination de la position est basée sur l’alignement par rapport aux géométries fixes et a pour objectif d’être reproductible par rapport aux axes de coordonnées. Une détermination de position nécessite donc toujours un système de référence ou un point de référence. Cette référence peut ensuite être utilisée pour mesurer de manière fiable la position et l’orientation d’un objet. La référence peut être un système de coordonnées, un point de référence ou un autre système de référence prédéterminé.

Approches de positionnement

Le positionnement est effectué par des dispositifs de positionnement, qui ont généralement des surfaces de référence fixes et des éléments facilitant l’insertion adaptés par rapport au système de coordonnées de l’outil. L’assemblage et la séparation automatiques ainsi que l’assemblage manuel sont ainsi simplifiés.

Utilisation des dispositifs de positionnement

Les dispositifs de positionnement sont un sous-ensemble d’outils de production. Par exemple, il existe :

Dispositifs de montage : Ils maintiennent les pièces à usiner dans la bonne position pendant le processus d’assemblage, souvent à l’aide de plaques frontales. Ils garantissent la composition correcte des assemblages à partir de composants individuels.
Dispositifs de contrôle : Ils vérifient la qualité, les tolérances ou les performances d’une pièce à usiner, par ex. l’équipement de mesure et de test.
Systèmes de fixation/Dispositifs de serrage : Ils maintiennent les pièces à usiner en position pendant le processus d’usinage, par exemple pendant le fraisage ou l’assemblage. Exemples de dispositifs de serrage : les dispositifs de serrage magnétiques dans les machines-outils ou les mandrins ou les mandrins de serrage pour les fraiseuses.
Dispositifs de perçage : Ils sont utilisés pour le perçage, le taraudage ou l’assemblage. Exemples de dispositifs de serrage : mandrins de serrage sur les machines de forage.

Les dispositifs de positionnement mécaniques sont particulièrement importants pour déterminer la position. Ils sont utilisés pour positionner ou sécuriser les pièces à usiner à des fins de traitement et sont particulièrement utiles pour les processus industriels répétitifs. L’objectif étant d’empêcher le mouvement de la pièce à usiner dans tous les degrés de liberté ou de la rendre réglable de manière définie (degrés de liberté d’ajustement) :

Degrés de liberté de transfert (axes : X, Y, Z)
Degrés de liberté rotatifs (rotation autour des axes : X, Y, Z)

Les dispositifs de positionnement ont souvent les mêmes composants de base :

Plaque de base avec butées : Elle empêche tout mouvement vers le bas, d’inclinaison ou de roulement.
Goupilles de positionnement Elles limitent le mouvement linéaire et la distorsion.
Pinces à bascule : Elles limitent les mouvements vers le haut.

Centrage des pièces à usiner

Le centrage est le processus ou la technique de positionnement d’une pièce à usiner de telle sorte qu’elle soit alignée avec précision par rapport à un axe ou un plan. Le centrage est réalisé au moyen d’éléments de fixation spéciaux et de mécanismes de fixation.

Les pièces à usiner qui doivent être placées dans l’appareil sont fournies avec des alésages ou des renfoncements qui correspondent exactement aux éléments de centrage de l’appareil. Par la suite, les pièces à usiner sont placées sur les éléments de centrage, ce qui se produit généralement automatiquement en raison des trous de forage ajustés avec précision. Une fois les pièces à usiner centrées, elles sont fixées dans cette position pour s’assurer qu’elles ne glissent pas et ne bougent pas pendant le processus de fabrication. Pour ce faire, il est possible de serrer, visser, ou d’utiliser d'autres méthodes de fixation.

Les goupilles de positionnement jouent également un rôle majeur dans le processus de centrage.

Utilisation des goupilles de positionnement

Les dispositifs de positionnement contiennent souvent des éléments de centrage spéciaux, tels que des goupilles de positionnement. Ils sont généralement faits de matériaux durs tels que l’acier. Les goupilles de positionnement sont utilisées sur les dispositifs d’inspection pour s’assurer que les pièces ou assemblages fabriqués répondent aux tolérances et spécifications spécifiées. Si une pièce à usiner n'est pas correctement positionnée, elle ne correspond pas aux goupilles de positionnement, ce qui indique un défaut.

Selon l’application, il peut être judicieux d’utiliser des goupilles de positionnement avec différentes têtes :

Conique : Il est recommandé de placer les goupilles de positionnement à tête conique pour le positionnement radial. Elles peuvent minimiser les bourrages.
En forme de losange : Par rapport à la tête ronde, la tête en forme de losange offre un espace supplémentaire sur le côté. Cela peut minimiser les tolérances.
Sphérique : Les goupilles de positionnement à tête sphérique réduisent la probabilité d’endommager la pièce à usiner.
Plat : Une tête plate est recommandée pour le guidage latéral ou lors de l’utilisation de bords droits sur le côté de la broche pour positionner une surface à une certaine hauteur. Cependant, il n’est pas recommandé de le positionner vers le bas dans ce cas, car cela pourrait endommager la pièce à usiner.

Fixation des pièces à usiner sur le support de pièce à usiner

Lors du transport ou de l’inspection des pièces à usiner, il est nécessaire que celles-ci soient fixées dans leur position définie dans le support de la pièce à usiner. La surface de support et la surface d’alignement des éléments de fixation peuvent avoir une surface plane ou structurée pour chaque zone d’utilisation et matériau. La sélection des matériaux dépend également de l’environnement d’exploitation et de la charge attendue sur les composants. Différents métaux et plastiques ou céramiques et bois peuvent être utilisés ici.

Les surfaces peuvent déjà avoir des trous de forage ou des éléments de fixation afin de permettre un positionnement sûr pendant le transport de la pièce à usiner, le processus d’usinage et l’inspection. Les goupilles de positionnement sont utilisées pour maintenir les pièces à usiner dans la bonne position en s’engageant dans les alésages ou les supports correspondants dans la pièce à usiner. Cela garantit que la pièce à usiner répond aux tolérances et spécifications requises après le traitement. Selon le concept de transport de la pièce à usiner, une pluralité de support de pièces à usiner peut être fournie sur le support de pièce à usiner, qui passe ensuite également par le processus individuel et les stations d’essai sur une pluralité de pistes.

Inspection des composants et des pièces à usiner

Afin de s’assurer que les pièces à usiner dans le porte-pièce répondent aux critères et spécifications d’inspection requis, il est nécessaire de les enregistrer et de les évaluer avec les dispositifs d’essais. Afin de maintenir la répétabilité et la fiabilité du processus, il est nécessaire d’effectuer une analyse du système de mesure pour le processus de mesure et de test. Une analyse du système de mesure vérifie si les résultats de mesure sont corrects et reproductibles et comment d’autres paramètres de procédé influent sur le résultat.