Inspection rapide de composants de grande taille et à tolérances serrées

Fondée en 1989 et basée à Coalville, dans le Leicestershire, CMS Cepcor est l'un des principaux fournisseurs de pièces de rechange pour concasseurs, de revêtements d'usure en acier au manganèse et d'autres équipements pour l'industrie minière, la production d'agrégats et les industries associées dans le monde entier. En février de cette année (2024), l'entreprise a pris livraison de sa première machine à mesurer tridimensionnelle (MMT), ce qui a considérablement amélioré le contrôle de la qualité des produits qu'elle fabrique ou remet à neuf selon des tolérances serrées. Avec un volume d'inspection nominal de 3 000 x 1 500 x 1 000 mm, la MMT est une Altera M construite par la société britannique LK Metrology dans son usine de Castle Donington, dans le Derbyshire.

Auparavant, CMS Cepcor utilisait une paire de bras portables à 6 axes, à commande manuelle, d'une portée de 2,5 mètres et de 3 mètres respectivement, pour contrôler les pièces en fonte, en acier moulé ou forgé et en bronze en les palpant. Ce processus était long et manquait de précision pour mesurer certaines pièces sans difficulté. Par exemple, il était difficile d'inspecter des sièges de roulements dont les tolérances vont de 50 à 30 microns au total, des arbres d'un diamètre allant jusqu'à un demi-mètre qui doivent être précis avec une marge de 30 à 20 microns, et diverses caractéristiques sur les boîtiers qui peuvent être liées à la moitié de cette tolérance. Il était donc nécessaire d'utiliser des micromètres et d'autres jauges manuelles traditionnelles pour mesurer ces dimensions, ce qui prenait encore plus de temps et était sujet à des incohérences en fonction de l'opérateur à qui la tâche avait été confiée. En outre, certaines pièces dont le diamètre peut atteindre 400 mm et la longueur 700 mm ont des cônes excentriques dont les tolérances de dessin ne dépassent pas 15 secondes d'arc, ce qui était problématique à vérifier à la main.

Autre difficulté : il arrivait qu'un bras soit installé sur une table de métrologie et en train de mesurer plusieurs pièces, telles que des écrous à tête ou des boulons de verrouillage produits par lots de 50 pièces, et qu'une demande urgente soit formulée par le personnel de l'atelier pour que le bras soit transféré sur une machine-outil afin d'évaluer les dimensions d'une pièce in situ avant qu'elle ne soit retirée de la machine. Cela signifiait qu'il fallait immédiatement déplacer le bras, effectuer les nouvelles mesures, remettre le bras sur la table et, très probablement, recommencer le cycle initial. Avec la MMT en place et les bras désormais plus ou moins dédiés à la métrologie en cours de fabrication, ainsi qu'à des tâches d'inspection moins rigoureuses, ces pertes de temps appartiennent au passé.

Les Hickens, responsable de la qualité chez CMS Cepcor, commente : "La MMT LK a une erreur maximale admissible du premier terme de moins de deux microns, ce qui lui permet de mesurer même de très grandes pièces de manière exacte et répétable. Elle est au moins un ordre de grandeur plus précise qu'un bras portable, ce qui nous donne - et surtout à nos clients - une confiance accrue dans les résultats."

"Le niveau élevé de précision est particulièrement utile lorsque nous discutons avec un client des dimensions d'une bague en bronze au plomb, par exemple, un matériau qui a un coefficient de dilatation élevé. Dans ce cas, il est important d'effectuer des contrôles de tolérance étroite et de gérer soigneusement la température afin de réconcilier nos mesures respectives".

"Notre Altera M dispose d'une compensation thermique, avec un capteur intégré à chaque axe et une sonde de température fournie pour être fixée au composant étudié. Il ne serait pas pratique d'attendre 24 heures qu'une pièce de fonderie lourde et de grande taille normalise sa température avec celle de la MMT".

M. Hickens a révélé qu'avant d'investir dans la MMT, les machines de deux autres fournisseurs potentiels avaient été envisagées. Le choix s'est porté sur LK en raison de la bonne qualité de construction de l'Altera M, de la stabilité du pont en céramique et de la broche, du prix compétitif, ainsi que de la proximité de l'usine du fabricant, qui assure le soutien et le service après-vente.

De nombreuses pièces soumises au contrôle de qualité sont rotatives, d'abord tournées sur un tour Doosan, puis fraisées et percées dans une seconde opération sur une aléseuse verticale Honor Seiki ou un centre d'usinage Norma. LK a donc jugé opportun de fournir l'Altera M 30.15.10 avec une tête d'indexation motorisée Renishaw PH10MQ PLUS et un palpeur SP25M pour le scanning analogique par contact, capable de mesurer jusqu'à 1 000 points par seconde. Le système est capable de vérifier tout défaut de circularité beaucoup plus rapidement que si un palpeur était utilisé pour capturer une succession de points discrets, et les rapports qui en résultent sont plus robustes en raison de la grande quantité de données capturées par le balayage continu.

Le logiciel PolyWorks Inspector d'Innovmetric a également été fourni avec la MMT. C'est un aspect de l'installation qui a ravi l'équipe de métrologie de CMS Cepcor, car il est simple à apprendre et à utiliser et facilite la formation des nouveaux opérateurs. Le même logiciel est installé sur les bras de mesure portables, ainsi que sur un scanner optique portatif utilisé sur le site pour vérifier les très grandes pièces moulées, de sorte qu'un seul poste de PolyWorks est nécessaire, ce qui permet d'économiser des frais. Le fait que le logiciel soit commun aux différentes plates-formes permet une polyvalence considérable pour fusionner, par exemple, les mesures en cours de fabrication avec un bras sur une machine-outil et l'inspection finale de la même pièce sur la MMT.

M. Hickens a conclu : "Chez CMS Cepcor, nous sommes engagés dans l'excellence et notre investissement dans l'Altera M en est le reflet. Bien que nous n'utilisions la MMT que depuis quelques mois, elle a fait franchir une étape à notre capacité métrologique et les avantages sont déjà tangibles. Comme une machine-outil à commande numérique, une fois configurée et programmée, la MMT exécute les programmes d'inspection automatiquement, ce qui permet aux opérateurs de se concentrer sur d'autres tâches dans l'usine, et se traduit par une amélioration globale de la productivité.

"La précision accrue garantit que les composants que nous fournissons sont contrôlés avec soin en fonction des spécifications pertinentes, ce qui nous permet de respecter en permanence nos normes de qualité rigoureuses. De plus, en renforçant nos capacités d'inspection, nous sommes en mesure d'inspirer une plus grande confiance à nos clients et à nos fournisseurs, améliorant ainsi nos partenariats et notre réputation."