Comment choisir la bonne machine de polissage robotique pour pièces métalliques

Choisir la bonne machine de polissage robotisé est une décision importante pour les fabricants qui cherchent à automatiser les opérations de meulage, d'ébavurage, de polissage et autres finitions de surface.

Cependant, la sélection d'un système de polissage robotisé ne consiste pas simplement à choisir un robot industriel et à y fixer un outil de polissage.

Les performances réelles d'un système de finition automatisé dépendent de nombreux facteurs, notamment le matériau de la pièce, la géométrie de la pièce, les exigences de surface, le volume de production, les outils abrasifs, le contrôle de la force, le bridage, la dépollution et le logiciel.

Un système qui fonctionne bien pour un composant métallique peut ne pas convenir à un autre.

Avant d'investir dans un équipement de polissage robotisé, les fabricants doivent donc évaluer l'ensemble du processus de production.

1. Identifier le matériau de la pièce

La première question est simple :

Quel matériau doit être traité ?

Les matériaux courants pour le meulage et le polissage robotisés comprennent :

• Aluminium
• Acier inoxydable
• Laiton
• Cuivre
• Acier
• Fonte
• Alliage de zinc

Les différents matériaux se comportent différemment lors du meulage et du polissage.

Par exemple, l'aluminium peut être relativement mou et nécessiter un contrôle précis de la pression de meulage.

L'acier inoxydable peut nécessiter plusieurs étapes abrasives pour obtenir la finition de surface requise.

Les composants en laiton peuvent nécessiter des roues et des composés de polissage spécifiques en fonction de l'aspect souhaité.

Par conséquent, les outils abrasifs, la vitesse de traitement, la force de contact et la séquence de polissage doivent être sélectionnés en fonction du matériau réel.

2. Comprendre la géométrie de la pièce

La forme de la pièce est l'un des facteurs les plus importants dans le polissage robotisé.

Un composant plat simple est relativement facile à traiter.

Une pièce moulée complexe peut inclure :

• Surfaces courbes
• Cavités internes
• Bords tranchants
• Canaux étroits
• Nervures
• Coins
• Surfaces irrégulières
• Zones de finition multiples

Ces caractéristiques peuvent affecter considérablement l'accessibilité du robot.

Avant de sélectionner une machine de polissage robotisée, les fabricants doivent évaluer si le robot et l'outil de polissage peuvent physiquement atteindre toutes les surfaces requises.

Une simulation basée sur des données CAO peut souvent aider à identifier les problèmes d'accessibilité potentiels avant la fabrication de l'équipement.

3. Définir la finition de surface requise

Le terme « polissage » peut signifier des choses très différentes selon l'application.

Un fabricant peut seulement avoir besoin d'enlever les bavures.

Un autre fabricant peut exiger une surface décorative hautement polie.

Les étapes de finition typiques comprennent :

• Ébavurage
  Élimination des bavures, des flashs et des bords tranchants.
• Meulage
  Élimination des masselottes, des lignes de joint, des marques de moulage et de l'excès de matière.
• Meulage fin
  Amélioration de la consistance de la surface et réduction des marques de meulage grossier.
• Finition de surface
  Création d'une texture ou d'un aspect contrôlé.
• Polissage
  Amélioration de la douceur et de la qualité visuelle.
• Polissage miroir
  Production d'une surface hautement réfléchissante lorsque nécessaire.

Avant de choisir l'équipement, le client doit définir clairement le résultat requis.

Un système de meulage robotisé conçu pour un enlèvement de matière important peut ne pas être la meilleure solution pour le polissage final.

4. Évaluer le volume de production

Le volume de production peut avoir un impact majeur sur la solution d'automatisation.

Pour une production à haut volume, les fabricants peuvent bénéficier d'un système hautement automatisé capable de traitements répétitifs avec une intervention limitée de l'opérateur.

Pour une production à plus faible volume ou à forte mixité, la flexibilité peut être plus importante.

Le système peut devoir gérer plusieurs modèles de pièces, différents gabarits et différents programmes de polissage.

Par conséquent, les fabricants devraient considérer :

• Volume de production quotidien
• Nombre de modèles de produits
• Temps de cycle de production
• Structure des équipes
• Implication de l'opérateur
• Temps de changement

L'objectif n'est pas simplement d'acheter la machine la plus automatisée disponible.

L'objectif est de sélectionner un système qui correspond à l'environnement de production réel.

5. Demander comment fonctionne le contrôle de la force

L'une des questions les plus importantes lors de l'achat d'une machine de polissage robotisée est :

Comment le système contrôle-t-il la force de contact ?

Le meulage et le polissage sont des processus basés sur le contact.

Si la pression est trop élevée, l'outil peut enlever trop de matière.

Si la pression est trop faible, le défaut requis peut ne pas être complètement éliminé.

Les dimensions des pièces peuvent également varier légèrement d'une pièce à l'autre.

Un système à contrôle de force peut surveiller l'interaction entre l'outil et la pièce et compenser ces variations.

Ceci est particulièrement important pour :

• Moulage sous pression d'aluminium
• Pièces moulées complexes
• Composants courbes
• Composants à paroi mince
• Surfaces décoratives
• Applications de polissage de haute qualité

Lors de la comparaison de différents fournisseurs, les fabricants devraient donc évaluer la technologie réelle de contrôle de la force plutôt que de simplement demander si le système dispose d'une fonctionnalité « flottante ».

6. Sélectionner les bons outils abrasifs

L'outil abrasif est une autre partie clé du système.

Selon le processus, une machine de polissage robotisée peut utiliser :

• Bandes abrasives
• Meules
• Disques lamellés
• Brosses métalliques
• Roues de polissage
• Roues de lustrage
• Outils abrasifs spécialisés

Différents outils offrent différents niveaux d'enlèvement de matière et de finition de surface.

Par exemple, un meulage agressif peut être approprié pour l'enlèvement des masselottes, tandis qu'un abrasif plus fin peut être nécessaire avant le polissage final.

La durée de vie de l'outil doit également être prise en compte.

Un outil abrasif à faible coût ne se traduira pas nécessairement par le coût de production global le plus bas s'il nécessite des remplacements fréquents.

Les fabricants devraient évaluer :

Durée de vie de l'outil + Temps de traitement + Qualité de surface + Coût de remplacement

plutôt que de regarder uniquement le prix d'achat de l'abrasif.

7. Considérer le bridage et les gabarits

Même un robot avancé ne peut pas compenser un gabarit mal conçu.

La pièce doit rester stable pendant le meulage et le polissage.

Un bon gabarit doit fournir :

• Positionnement stable
• Serrage répétable
• Chargement et déchargement faciles
• Accès suffisant pour l'outil de polissage
• Interférence minimale avec les zones de traitement

Pour les fabricants ayant plusieurs produits, des systèmes de gabarits flexibles peuvent réduire le temps de changement.

La conception du gabarit doit donc être considérée conjointement avec la planification de la trajectoire du robot.

8. Vérifier la portée et la charge utile du robot

Le robot doit avoir une portée et une capacité de charge utile suffisantes pour l'application.

Cependant, la sélection du robot ne doit pas être basée uniquement sur ces deux spécifications.

L'ensemble du système doit prendre en compte :

Robot + Outil + Broche + Capteur de force + Ensemble de câbles + Pièce

Le poids combiné et le mouvement dynamique doivent rester dans la plage de fonctionnement appropriée du robot.

Le robot a également besoin d'une flexibilité suffisante pour atteindre les zones de traitement requises sans créer d'angles défavorables ou de mouvements excessifs des articulations.

9. Évaluer les exigences de la vision artificielle

La vision peut ne pas être nécessaire pour toutes les applications.

Si une pièce est toujours chargée dans une position exactement identique à l'aide d'un gabarit hautement répétable, un positionnement conventionnel peut suffire.

Cependant, la vision artificielle peut offrir une flexibilité supplémentaire lorsque :

• Le positionnement de la pièce varie
• Plusieurs modèles de produits sont traités
• Un chargement manuel est requis
• Les dimensions des pièces moulées varient
• Différentes orientations doivent être détectées

Un système de vision peut aider à déterminer la position réelle de la pièce avant le traitement.

Combiné au contrôle de la force, il peut rendre le processus de finition de surface robotisé plus adaptable.

10. Ne pas ignorer la dépollution

La dépollution est l'un des systèmes de support les plus importants dans le meulage et le polissage robotisés.

Le meulage de composants métalliques peut générer des particules fines qui doivent être contrôlées efficacement.

Une cellule de polissage automatisée peut donc inclure :

• Zone de traitement fermée
• Collecteur de poussière industriel
• Système de filtration
• Conduits
• Gestion des étincelles
• Systèmes de surveillance
• Interverrouillages de sécurité

Le meulage de l'aluminium nécessite une attention particulière à la gestion de la poussière car la poussière fine d'aluminium peut présenter des risques d'incendie dans certaines conditions.

Par conséquent, la dépollution doit être évaluée dans le cadre de la conception complète de l'équipement.

11. Tester de vraies pièces avant de commander

L'un des moyens les plus efficaces d'évaluer une solution de polissage robotisé est de tester les pièces réelles du client.

Un fournisseur peut évaluer :

• Géométrie de la pièce
• Matériau
• État des bavures
• Défauts de moulage
• Profondeur de meulage requise
• Rugosité de surface
• Niveau de polissage requis
• Temps de cycle
• Sélection des outils

Le test peut alors déterminer si le système proposé peut atteindre le résultat requis.

Ceci est particulièrement important pour les pièces moulées complexes.

Une machine peut sembler impressionnante dans une vidéo de démonstration mais nécessiter une personnalisation importante pour un composant spécifique.

12. Évaluer le coût total, pas seulement le prix de la machine

Le prix initial de la machine n'est qu'une partie de l'investissement total.

Les fabricants devraient également prendre en compte :

• Consommation d'abrasifs
• Électricité
• Maintenance
• Remplacement des outils
• Temps d'arrêt du robot
• Exigences de l'opérateur
• Coûts des gabarits
• Dépollution
• Pièces de rechange
• Programmation et intégration

Un système de polissage robotisé légèrement plus cher peut offrir un coût total de possession inférieur s'il offre une meilleure stabilité, une durée de vie des outils plus longue, une maintenance plus facile et une efficacité de production plus élevée.

13. Considérer les futures exigences de production

Une machine de polissage robotisée devrait idéalement prendre en charge les futurs besoins de production.

Les fabricants peuvent introduire de nouveaux modèles de produits, augmenter les volumes de production ou exiger différentes finitions de surface.

Lors de l'évaluation d'un système, demandez :

• De nouveaux produits peuvent-ils être ajoutés ?
• Les programmes de polissage peuvent-ils être modifiés ?
• Des outils supplémentaires peuvent-ils être intégrés ?
• Le système de gabarits peut-il accueillir différents composants ?

Une plateforme d'automatisation flexible peut offrir une valeur à plus long terme qu'un système conçu autour d'un seul produit.

Une liste de contrôle pratique avant l'achat

Avant de sélectionner une machine de polissage robotisée, les fabricants peuvent utiliser la liste de contrôle suivante :

Pièce

• Quel matériau est traité ?
• Quelles sont les dimensions ?
• Quel est le poids ?
• Quelle est la géométrie ?
• Où se trouvent les bavures ou les marques de moulage ?

Processus

• L'exigence est-elle l'ébavurage ?
• Le meulage ?
• La finition de surface ?
• Le polissage ?
• Le polissage miroir ?

Production

• Combien de pièces sont produites par jour ?
• Combien de modèles de produits sont requis ?
• Quel est le temps de cycle cible ?
• Quelle est la main-d'œuvre manuelle actuellement requise ?

Automatisation

• Le contrôle de la force est-il requis ?
• La vision artificielle est-elle requise ?
• Comment la pièce doit-elle être positionnée ?
• Comment l'usure des outils sera-t-elle gérée ?
• Comment le changement de produit sera-t-il géré ?

Sécurité

• Quel type de poussière est généré ?
• Quel système de dépollution est requis ?
• Quel boîtier est nécessaire ?
• Quelles normes de sécurité s'appliquent ?

Répondre à ces questions avant la sélection de l'équipement peut réduire considérablement le risque de choisir une solution d'automatisation inadaptée.

La bonne machine de polissage robotisée est un système complet

Le principe le plus important lors de l'achat d'un équipement de polissage robotisé est d'évaluer l'ensemble du processus plutôt que le robot seul.

Une solution de finition de surface automatisée de haute qualité doit intégrer :

Robot + Contrôle de la force + Outils abrasifs + Gabarit + Système de contrôle + Dépollution + Programmation du processus

Chaque composant affecte le résultat final.

• Le robot assure le mouvement.
• L'outil abrasif effectue l'enlèvement de matière.
• Le gabarit maintient le positionnement.
• Le contrôle de la force gère le contact.
• Le système de contrôle coordonne le processus.
• La dépollution gère l'environnement de travail.
• La programmation du processus transforme tous ces composants en une opération de production répétable.