Rétrofit d’une machine à tailler les engrenages coniques pour la fabrication d’engrenages droits

La modernisation d’une machine à tailler les engrenages, y compris la modification du concept de fonctionnement, est une opération très complexe qui nécessite un savoir-faire spécifique et des compétences techniques de haut niveau.

La société Lanzi - Manutenzioni e Retrofit a été fondée il y a plus de cinquante ans, en 1964, par Francesco Lanzi qui s’était spécialisé dans l’entretien de machines traditionnelles comme les tours et les fraiseuses... Une vingtaine d’années plus tard, Luigi Lanzi, issu de la deuxième génération de la famille, a reconnu un nouveau créneau de marché inexploité et a progressivement déplacé l’activité principale de la société du segment d’origine vers le domaine de la modernisation des machines de taillage d’engrenages. C’est à ce moment-là que la société a commencé à collaborer avec NUM. Le nouvel objectif de l’entreprise, basée à Ozzano dell’Emilia (province de Bologne), est toujours le même aujourd’hui : moderniser les machines à tailler les engrenages, en accordant une attention particulière au secteur des engrenages coniques, ainsi qu’aux engrenages à spirale et aux engrenages droits.

« Il existe une différence significative entre le prix d’achat d’une nouvelle machine et la modernisation d’une machine de taillage », explique Federico Lanzi, qui dirige l’entreprise aux côtés de son père dans la troisième génération depuis 2007. « Bien sûr, les machines modernisées ont un rendement légèrement inférieur, généralement un déficit de production d’environ 30 %, mais cela ne change rien au fait que l’utilisateur final peut acheter trois [ou] quatre machines à tailler [pour le même budget] au lieu d’une seule. Par conséquent, si le client n’a pas de problèmes d’espace dans son usine, il est beaucoup plus avantageux d’acheter une machine de taillage modernisée. » Il est également intéressant de s’interroger sur la durée de vie d’une machine à tailler les engrenages, modernisée. Elle est presque aussi longue que celle d’une machine neuve, si ce n’est plus, en raison des lits de machine en fonte assez grands dont les machines d’origine sont équipées dans la plupart des cas. Aujourd’hui, lorsqu’une machine de taillage quitte l’usine Lanzi après un rétrofit, il s’agit en principe d’une nouvelle machine de marque Lanzi, certifiée CE et équipée des fonctionnalités Industrie 4.0. Cela signifie que toute personne qui décide d’acheter une telle machine peut bénéficier de toutes les aides fiscales qu’elle obtiendrait si elle avait acheté une machine neuve. 

La modernisation d’une machine à tailler les engrenages datant des années 1960 et 1970 permet de réaliser de nombreux gains de performance. Tout d’abord, on constate que la nouvelle machine CNC rétrofitée effectue les mêmes opérations d’usinage que la machine mécanique conventionnelle, mais très clairement, avec un rendement exponentiellement plus élevé. Cela est dû à une réduction des temps de préparation et de production, ainsi qu’à une qualité nettement supérieure de l’engrenage fini. « Par rapport à une machine conventionnelle », ajoute Marco Battistotti, directeur du NTC Italie de NUM, « la machine pourvue d’une commande numérique est également beaucoup plus flexible en termes de programmation. En effet, en tirant parti des caractéristiques de notre système, Lanzi a pu développer une interface IHM dédiée qui permet au technicien spécialisé de réaliser plus facilement le programme d’usinage. »

La modernisation d’une machine de taillage commence toujours par une phase d’évaluation initiale visant à déterminer s’il est judicieux de procéder à la modernisation d’un point de vue technique et économique. « Après une première analyse, la machine est entièrement démontée et repeinte », explique Federico Lanzi, « afin que nous puissions passer à la phase suivante, qui est l’une des plus importantes. Elle consiste à adapter les moteurs de dernière génération (NUM dans notre cas) à l’ancienne mécanique. » La machine est ensuite connectée à la nouvelle armoire électrique, qui abrite le système de commande numérique qui contrôle les trois axes de la machine.

La collaboration de longue date entre NUM et Lanzi s’est approfondie au fil des ans grâce à divers projets. Le projet le plus récent était la modernisation d’une ancienne machine à tailler les engrenages coniques pour les pièces à denture droite. Pour ce faire, NUM a fourni le système CNC complet NUM Flexium+ 8 avec toutes les fonctions de Safety, les variateurs MDLUX et les moteurs BPX.

« À l’origine », explique Federico Lanzi, « cette machine se composait de deux têtes de fraisage dont les arêtes de coupe étaient synchronisées de manière à ce que les deux côtés des dents de la pièce puissent être usinés simultanément. L’objectif de notre projet était de concevoir les deux têtes avec des entraînements directs à l’intérieur, afin de pouvoir atteindre une vitesse de coupe plus élevée et d’éliminer le jeu mécanique qui est généralement la principale cause d’erreurs d’usinage. Grâce à cette mise en œuvre, nous étions très optimistes quant à la possibilité de travailler à l’avenir avec des fraises en carbure, une modification déjà utilisée dans les machines à tailler les engrenages coniques à denture hélicoïdale. La particularité du carbure de tungstène est qu’il permet d’augmenter considérablement la vitesse de coupe et donc l’avance d’usinage, ce qui raccourcit les temps de production. L’une des difficultés rencontrées dans la mise en œuvre de ce projet a été de maintenir la synchronisation des deux têtes de coupe. À l’origine, elles se déplaçaient de manière synchrone parce qu’elles étaient reliées mécaniquement et entraînées par un seul moteur. Cependant, une fois qu’elles ont été contrôlées électroniquement, elles sont devenues deux têtes complètement séparées, et l’assistance de NUM a été essentielle pour maintenir leur synchronisation. « A cette fin, NUM a développé une fonction spéciale : la boîte de vitesses électronique. Elle garantit que les deux têtes restent parfaitement synchronisées à tout moment, de sorte qu’elles n’entrent pas en collision ou ne se désalignent pas l’une par rapport à l’autre, ce qui pourrait entraîner un dysfonctionnement. »

Une grande partie de l’énergie de Lanzi pour ce projet a également été consacrée à l’amélioration des performances de la machine, par exemple en remplaçant le rapport de la vis à couronne sur la broche de la pièce par une vis à billes à entraînement direct et à recirculation pour le déplacement de la glissière, et en ajoutant des options supplémentaires que la machine traditionnelle ne possédait pas, telles que l’interface avec un robot de chargement/déchargement des pièces, le serrage programmable des pièces et le contrôle de l’effort de coupe. C’est peut-être l’un des plus grands défis auxquels nous sommes confrontés. À tout cela s’ajoute la question de la durabilité. « Aujourd’hui, nous essayons de faire prendre conscience aux gens de l’importance de la modernisation, y compris du point de vue de la durabilité », conclut Federico Lanzi. « Moderniser une vieille machine au lieu de la mettre au rebut est sans aucun doute un choix beaucoup plus durable que l’achat d’une nouvelle machine. »