NUM a présenté un système innovant d’amortissement actif des vibrations basé sur un accéléromètre pour les machines-outils CNC. Conçu principalement pour améliorer l'usinage en éliminant quasiment toutes les vibrations de l'outil, ce système qui contribue à augmenter la productivité en maximisant le taux d'enlèvement de matière peut également fournir un retour d’information en temps réel précieux pour la maintenance prédictive.
Le système est disponible en option pour toute machine-outil utilisant les variateurs numériques haute performance MDLUX de NUM, partie intégrante de la dernière génération de système CNC Flexium+.
L'amortissement des vibrations est activé. Le Tracé 2 indique la vitesse de l'axe X, tandis que le Tracé 1 indique le déplacement de la pointe d’outil dont l’accélération est conforme à ce qui est programmé (la fréquence propre a été complètement compensée)
Le système d’amortissement actif des vibrations est une solution économique qui offre des performances dynamiques sans précédent. La plupart des accéléromètres disponibles sur le marché présentent des fréquences d'échantillonnage plutôt basses et nécessitent en complément une électronique de mise en forme du signal avant qu’ils ne puissent être connectés, généralement par bus de terrain, au système CNC ou Automate. En règle générale, les données d'accélération sont prélevées au rythme d’une toutes les 20 millisecondes, ce qui est insuffisant pour amortir les vibrations des machines-outils. L'accéléromètre du nouveau système de NUM est échantillonné à 100 microsecondes, ce qui signifie qu'il peut être utilisé pour le contrôle en boucle fermée avec des largeurs de bande de plusieurs centaines de Hertz.
Grâce à sa bride, le petit capteur d'accélération peut être fixé facilement sur la tête d’usinage ; il possède une sensibilité de 0,02 g (1,96 m/²), avec une plage de mesure de ± 2g (± 19,6 m/sec²). Le transducteur se raccorde directement au variateur numérique, sans qu’une interface de mise en forme du signal ne soit nécessaire.
L'amortissement des vibrations est désactivé. Le Tracé 2 indique la vitesse de l'axe X, tandis que le Tracé 1 indique les vibrations à leur fréquence propre (environ 3 Hz) de la pointe d’outil
Le système d’amortissement actif des vibrations utilise la fonctionnalité macros intégrées au variateur (DEM-X) disponible sur les variateurs numériques haute performance MDLUX de NUM. Cette option permet de créer dans le variateur des macros qui peuvent agir en temps réel sur les algorithmes de régulation. Le signal de sortie du transducteur de l'accéléromètre peut donc être utilisé directement pour optimiser le comportement de la boucle de régulation de vitesse. Tous les modules d'asservissement MDLUX utilisent des composants de traitement numérique du signal aptes à maximiser la vitesse du bus d'asservissement, à offrir des largeurs de bande de régulation étendues, ainsi qu’à permettre des algorithmes d'accélération sophistiqués afin d’obtenir, sans compromis, précision de vitesse et de positionnement.
L'une des applications les plus intéressantes de ce nouveau système d’amortissement actif des vibrations concerne les vibrations au niveau de la pointe d’outil (TCP) qui sont dues aux différents modes de vibration de la structure mécanique d'une machine-outil. Jusqu'à présent, même si la machine est équipée d'un codeur haute résolution (intégré dans le servomoteur), il était impossible d'amortir ces vibrations, simplement parce qu'elles ne sont pas mesurables. Bien que la technique de modélisation puisse donner des résultats, sa complexité est très élevée et sa robustesse reste faible. Le moindre changement d’un paramètre, comme l'inertie par exemple, suffit pour perdre les effets de la compensation.
Cependant, en utilisant le nouveau système d‘amortissement actif des vibrations pour mesurer et modifier dynamiquement l'accélération TCP dans chacune des directions principales des axes X, Y et Z, il est maintenant possible d'annihiler ces vibrations avec une grande précision. Cette approche permet d'éliminer efficacement les vibrations de la tête de l'outil, ce qui va réduire considérablement l'usure de l'outil et maximiser le taux d’enlèvement de matière.
Toutes les données d'accélération sont traitées numériquement dans le variateur, ce qui signifie qu'elles peuvent être transmises cycliquement à la commande numérique et stockées dans sa mémoire interne. Elles peuvent ensuite être transmises au système d'exploitation pour une évaluation plus approfondie ou pour être utilisé avec le logiciel de surveillance des processus de NUM. Les données sont particulièrement utiles pour les applications de maintenance préventive, où elles peuvent fournir une indication précoce des problèmes potentiels des machines avant qu'ils ne deviennent à risque. Il s'agit généralement de détecter les vibrations de la broche causées par des problèmes de roulement, de détecter l'apparition d'une détérioration des performances, telle qu'une augmentation du frottement ou du jeu, et de détecter une usure ou une casse excessive de l'outil.
