LES CINTREUSES DE TUBES SOUS LA LOUPE

Une mise a jour

Les points forts du cintrage par laminage ne sont pas identiques à ceux du cintrage sur mandrin. La possibilité de les combiner sur une seule machine a induit une liberté de forme inconnue. Mais où se situent les nouvelles limites? Etat des lieux: de la configuration la plus simple à la plus complexe.

PLUS GRANDE LIBERTE DE FORME

Nouvelles limites

Si nous devions qualifier les principales tendances dans le cintrage de tubes de ces dernières années sous un seul vocable, c'est celui de la liberté de forme. Celle-ci s'est fortement accrue par quelques développements technologiques. Les frontières ont été déplacées et ont fait place à de nouvelles limites, sur divers plans.

Alors qu'auparavant un diamètre de 2 mm était déjà à la limite et que 1,5 mm était l'extrême en matière de faisabilité, on ose désormais cintrer sans problème un diamètre de 1 mm, voire inférieur. L'alternance entre des rayons de cintrage courts et longs constituait un autre obstacle gênant. Il n'y a pas si longtemps, on avait besoin de deux machines distinctes pour cela. Le serrage posait aussi d'immenses défis à plus d'un opérateur. Des difficultés donc, tandis que certaines formes étaient tout simplement impossibles, p.ex. les 'configurations coude-dans-coude'. Pour pouvoir serrer les pièces, il fallait une pièce droite entre les deux coudes successifs. Ce n'est plus nécessaire désormais.

Cintrage combiné

Ce terme concerne la combinaison du cintrage par laminage et du cintrage sur mandrin sur une seule et même machine. C'est surtout cette combinaison qui se cache derrière la plus grande liberté formelle esquissée. Comme elle peut encore être qualifiée de quasi neuve, nous ne nous en soucions pas depuis si longtemps. Le cintrage sur mandrin est un processus qui fait appel à l'élasticité du matériau pour cintrer un tube ou une gaine sur un mandrin, caché dans le tube. Le mandrin soutiendra le tube, mais sera retiré juste avant le cintrage du grand angle de pliage. Le laminage est un tout autre principe de cintrage. Au lieu d'un mandrin, on utilise ici trois ou quatre rouleaux de laminage pour cintrer le tube. L'angle de pliage dépend naturellement de la position réciproque des rouleaux. La combinaison des deux techniques est intéressante parce que le cintrage sur mandrin délivre couramment de petits rayons de pliage (de 5 à 0,8 x D), tandis que le laminage est surtout engagé pour de grands rayons de pliage. A partir de 5 x D, donc. Ensemble, ils procurent une liberté formelle inconnue et l'avantage supplémentaire de supprimer la perte de temps due aux multiples serrages.

DEVELOPPEMENTS SOUS-JACENTS

La possibilité des courts et longs rayons de pliage sur une seule machine est la conséquence directe de l'apparition des machines combinées. Mais ceci sous-entend bien davantage encore.

Meilleure synchronisation

Une cintreuse de tubes est assez complexe, certainement en ce qui concerne le nombre d'axes à asservir (voir figure 1). En fonction de la complexité de la configuration, vous avez bien vite sept à dix axes CNC.

• A: mouvement de serrage

• B: bras de rotation

• C: orientation spatiale du tube (pivoter)

• U: mâchoire de contre-pression

• V: axe pour le retrait du mandrin

• X: pousser le tube selon le principe de rayon libre (trois rouleaux)

• Y: hauteur (emplacement de la tête par rapport au tube)

• Z: mouvement longitudinal pour la distance entre les coudes.

 

Plus précise est la synchronisation des mouvements de ces axes, plus précise et plus libre sera la forme du tube. Au cours de la dernière période, la commande est devenue bien plus intelligente, ce qui a également amélioré la synchronisation. Nous prenons l'exemple d'un amplificateur. Au moyen d'un cylindre hydraulique, le mouvement de traction traditionnel s'accompagne d'un mouvement de poussée horizontale. En examinant de plus près ce processus de cintrage, nous pouvons distinguer trois mouvements, à savoir un mouvement de traction via le bras, un mouvement de pression par la mâchoire de contre-pression latérale et
via l'amplificateur
un mouvement de poussée supplémentaire par l'arrière. Ce dernier permet de mieux maintenir le matériau ensemble, ce qui autorise des cintrages plus courts sans déchirures. En effet, le matériau s'étire à l'extérieur du tube et s'amincit. A l'inverse, le matériau aboute du côté intérieur. Un lisseur de rides évite la formation de rides. La synchronisation améliorée permet d'utiliser ce système d'amplificateur sur les tubes à paroi mince. Avant, ceci n'était possible que sur les tubes à paroi épaisse.

Transition des moteurs hydrauliques aux moteurs électriques

Si la translation et la rotation du tube étaient électriques depuis belle lurette, les cylindres hydrauliques qui assuraient le serrage, le positionnement de la mâchoire de contre-pression et la rotation du bras de cintrage, sont aussi remplacés depuis tout un temps par un moteur électrique. Ce choix permet d'adopter plus de positions de pliage qui sont réglables en continu. Ceci a conduit à la possibilité de cintrer des pièces successives sans pièce droite intermédiaire. Mais le moteur électrique comporte encore d'autres avantages:

• des temps de réaction et de

• cycle plus rapides (5 cintrages en 15 secondes);

• une plus grande précision de répétabilité (0,05 mm par rapport aux machines hydrauliques);

• une consommation d'énergie réduite d'un quart dans certains cas jusqu'à 1/10
  de celle des machines hydrauliques;

• des frais d'entretien réduits de 40%;

• une construction extrêmement rigide et compacte, d'où moins de superficie au sol exigée;

• des temps de démarrage plus rapides.

DU MODELE D'ENTREE DE GAMME AU FULL OPTION

 

De nombreuses évolutions, moins visibles que la machine combinée, mais tout aussi importantes, sont intervenues. Elles ont aussi contribué à accentuer la différence entre le modèle d'entrée de gamme et la variante la plus équipée.

Modèle d'entrée de gamme

Dans sa version la plus dépouillée, une cintreuse de tubes consiste en une commande CNC combinée avec une seule position d'outil, un axe de translation et un axe de rotation. Habituellement, on applique le principe du cintrage sur mandrin. Celui qui veut plier de très petits rayons, peut prendre le lisseur de rides en option. A peine dissemblable du modèle de base, mais pourtant encore dans la classe de prix inférieurs figure une cintreuse sur mandrin qui dispose d'une mâchoire de contre-pression entraînée. Celle-ci comprime le tube en direction de la tôle à profilé pour lui donner une force de poussée horizontale. L'amincissement est moins prononcé et ceci permet d'obtenir un rayon plus petit.

Changeur d'outil

La prochaine étape est l'achat d'une cintreuse sur mandrin avec un changeur d'outil disposant de deux ou trois stations. Selon le nombre de stations, un tel changeur consiste en plusieurs niveaux avec à chaque fois une autre matrice de cintrage.

Le changement de niveau s'opère de deux façons. D'une part, on peut choisir de relever et d'abaisser le tube et d'immobiliser la tête; d'autre part, l'inverse est possible, le tube restant en place et la tête se déplaçant de haut en bas. Cette dernière option procurerait des avantages dans le cintrage double face. Indépendamment de cela, un changeur d'outil permet de cintrer en un cycle différents rayons et des configurations coude-dans-coude.

Machine combinée

Bien entendu, la machine la plus sophistiquée et flexible est aussi la plus onéreuse. Il s'agit de la variante combinée qui, associée au changeur d'outil, est en mesure de cintrer des rayons fixes et variables. La cintreuse par laminage se charge du rayon variable, la cintreuse sur mandrin se charge du rayon fixe. Pour de très petits rayons sur des tubes à paroi mince (jusqu'à 0,8 mm), on peut finalement encore recourir à l'option de l'amplificateur.

Options

Hormis ces configurations, il existe encore une grande variété d'options: une fonction mandrin programmable (le moment où il se retire), une lubrification centrale, un dispositif pour outils fendus verticaux, une interface pour le robot et le magasin, une extension du banc de machine, ... et la possibilité de serrer derrière le boulon (intéressant sur les écrous d'accouplement). Avec une configuration spécifique, ces options vous permettent de disposer d'une machine sur mesure.

AUTOMATISATION

Si une cellule de cintrage est équipée d'un magasin pour le stockage des tubes et d'un robot pour l'enlèvement des tubes finis, elle peut fonctionner de façon complètement autonome.

A cet effet, une détection du cordon de soudure et un équipement de positionnement peuvent être nécessaires, voire une machine de mesure qui mesure, enregistre et corrige les écarts sur les tolérances de cintrage. Une interface pour la surveillance et la communication à distance ne pose aucun problème depuis tout un temps déjà.

Mesurer

Ceci dit, la mesure sur la machine proprement dite est extrêmement difficile. En effet, on doit tenir compte du problème de l'élasticité, qui ne peut être mesurée qu'après que le serrage ait libéré le tube. Exécuter un nouveau cintrage se révèle très difficile dans la pratique, compte tenu du serrage. Un tube cintré est dès lors saisi séparément et mesuré à l'aide de calibres de mesurage spéciaux. Toutefois, la machine de mesure ci-contre met un terme à cette pratique fastidieuse. Par le biais de caméras numériques de haute résolution, le tube est mesuré entièrement en quelques secondes et, le cas échéant, les paramètres sont automatiquement ajustés sur base des écarts éventuels.

Mais parfois, ces modifications résultent en collisions. Pour les éviter, la machine de mesure peut également confier les adaptations à l'opérateur. Dans ce cas, de nouveaux paramètres sont encore toujours suggérés, seulement l'opérateur a encore l'opportunité d'apporter des modifications avant de les exécuter effectivement. En effet, le logiciel de simulation dont dispose l'appareil de mesure, risque de détecter un problème.

Programmer

La programmation peut se faire de trois manières, du reste:

• teach-in (les déplacements étant exécutés manuellement et ensuite sauvegardés);

• les données provenant du CAO sont automatiquement traduites dans un programme de cintrage FAO;

• un tableau avec les coordonnées X-Y-Z est automatiquement converti en cintrage.