Le pliage de tout type de matériel (acier, inox, alu, etc.) sur une presse plieuse ne date pas d’hier.

Les presses plieuses ont beaucoup évoluées depuis leur débuts cependant peut-importe leur degré de sophistication, les sources d’erreurs au niveau du pliage demeurent présentes au quotidien.

Le but de cet article n’est pas de détailler en profondeur chaque source d’erreur mais plutôt d’en faire une énumération sommaire, dans le but de vous donner quelques pistes ou tout simplement pour vous informer. Nous avons subdivisé en 4 groupes ces sources d’erreurs : le matériel à plier, la construction de la presse plieuse, le positionnement des axes et l’outillage utilisé.

Matériel

Parmi ces quatre sources, la plus difficile à contrôler est certainement la constance du matériel à plier. Vous n’avez qu’à mesurer les épaisseurs d’un même matériel commandé à chacune de vos commandes et demander un test du moulin (« Mill Test »). Vous serez à même de constater que les caractéristiques et dimensions peuvent varier considérablement. Moins le matériel est de qualité, plus vous avez de chances que dans une même plaque ou feuille, les propriétés et dimensions varient. Plus votre matériel est de qualité, plus il sera homogène et les propriétés stables, meilleurs seront les résultats au niveau du pliage et moins de rebuts vous générerez. Il vaut parfois mieux payer un peu plus cher pour le matériel et s’éviter quelques problèmes et dépenses désagréable et coûteuses.

Construction

Le deuxième groupe concerne la construction de la presse plieuse que vous utilisez. Les presses de nouvelle génération sont généralement équipées de système compensant pour la flexion du tablier inférieur et des bâtis. La conception et la qualité de ces systèmes est primordiale lorsque vient le temps de plier en mode multi-stations ou lorsque vous pliez des pièces relativement longues et à des tonnages supérieurs à 30% (parfois moins) de la capacité nominale de votre presse plieuse. Par exemple, si vous pliez à gauche, au centre ou à droite de la presse, les montants de la presse, en forme de col de cygne, s’ouvrent de façon différente, selon l’emplacement du pliage. Cette flexion influencera l’angle de pliage d’une part et d’autre de la pièce si elle n’est pas compensée correctement. De plus, cette flexion des montants de la presse tend à déporter vers l’avant le poinçon et par conséquent, si aucun mécanisme n’est en place pour compenser, les erreurs s’additionnent.

Au niveau de la flexion de la table, puisque l’objectif est d’obtenir un angle constant d’un bout à l’autre de la pièce et puisque les cylindres hydrauliques sur la plupart des presses poussent à chaque extrémité, un système de compensation de la flexion du tablier inférieur (« crowning ») est nécessaire si vous recherchez un minimum de précision. Ces systèmes de compensation se retrouvent principalement en trois versions sur le marché : mécanique, hydraulique-CNC, hydraulique-CNC & Dynamique. Les deux premiers types sont basés sur une estimation de la position par le contrôleur de la presse. Le troisième type, soit hydraulique-CNC & Dynamique, permet d’ajuster en temps réel la déflexion du tablier inférieur en fonction de la flexion mesurée du tablier supérieur. Ce type de système est très performant et augmente grandement la qualité et la constance du pliage, que ce soit pour les pièces longues ou en mode multi-stations.

Un aspect également important et rarement considéré est la qualité et les dimensions de l’acier utilisé pour la fabrication de la presse. L’utilisation de plaques d’acier plus épaisses et avec une limite élastique plus élevé fera en sorte diminuer la flexion des différents composants, ce qui contribuera à améliorer la rectitude et la précision des pièces pliées.

Au niveau construction également, la précision au niveau du positionnement des différents axes (tablier du haut, butée arrière, etc…) est sans contredit un facteur très important également. Évidemment, un entretien adéquat s’impose puisque des jeux qui s’additionnent peuvent causer des erreurs importantes. Les nouvelles presses plieuses, de type Synchro (Y1-Y2) équipées de butées arrières commandées avec vis sur billes ou crémaillère offrent généralement une précision très intéressante.

Positionnement des axes

Une troisième source d’erreur potentielle se situe au niveau du calcul du positionnement final des axes. D’un manufacturier de commande numérique à l’autre, les calculs de positionnement peuvent différer puisqu’ils n’utilisent pas tous les mêmes formules au niveau du calcul. Par conséquent l’opérateur doit constamment apporter des corrections au niveau de la position des axes lorsqu’une certaine précision est recherchée. De plus, les concepteurs de logiciels de conversion CAD-CAM qui permettent de générer un programme de pliage à partir d’un dessin 2D ou 3D sont nombreux et encore une fois n’utilisent pas tous les mêmes calculs. Une bonne intégration au niveau de ce type de logiciel et du contrôleur de votre presse est primordiale. De plus, les données de pliage (limite élastique, épaisseur, longueur, poinçon, matrice) se doivent d’être entrées le plus précisément possible afin de minimiser les sources d’erreur. Il existe sur le marché quelques systèmes de mesure d’angle en temps réel, qui effectue quelques mesures au cours du processus de pliage pour déterminer le retour du matériel (Spring Back) et le positionnement exact en fonction de l’angle désiré. Bien que le concept soit très intéressant à première vue, les solutions offertes à ce jour sont assez coûteuses et présentent souvent des inconvénients importants (interférence avec les pièces, calibration fréquente, lenteur du processus, etc…) et sont souvent mis de côté après quelques utilisations.

Outillage

La dernière source d’erreur identifiée à ce moment est associée à l’outillage utilisé pour plier vos pièces. Très fréquemment nous avons installé des presses plieuses neuves et tentant de récupérer l’outillage usagée qui se trouvait dans l’atelier. Le résultat est plus souvent qu’autrement très décevant. Des outils usés, abimés ou faussés ont impact direct sur la précision et la qualité. De plus, si votre presse plieuse a un certain âge ou a été victime d’une utilisation inadéquate, la condition de la surface d’attache des poinçons et de la table peut également causer des imprécisions. Les règles de base en matière de pliage sont déjà connues et prévalent toujours. Cependant il faut vous assurer que vous utilisez des outils précis et adaptés.

En conclusion, si vous utilisez du matériel avec des propriétés uniformes et bien identifiées, une presse plieuse de qualité avec des systèmes compensant pour la flexion induite lors du pliage, vous avez déjà éliminé un certain nombre de sources d’erreur. La précision de l’estimation calculée par la commande numérique de votre presse étant difficilement modifiable, il ne vous reste qu’à vous assurer d’utiliser des outils de qualité et en excellente condition. Bon pliage !

Yves Garant, ing.
Conseiller en fabrication

Cet article a pour but de comparer deux types de données en terme de précision de pièces pliées, soit les données génériques du Machinerie Handbook et les données spécifiques de la Norme DIN.

L’utilisation généralisée en Amérique du Nord des données de base du Machinerie Handbook pour le calcul des développés de pièces pliées génère des erreurs de développé qui représentent par pli +13% de l’épaisseur du matériel dans le cas de l’acier inoxydable 301L-MT et de +15% pour ce qui est de l’acier A-710.

L’utilisation des mêmes données (formules génériques) pour toutes les gammes d’aciers autant au carbone qu’inoxydable explique en majeure partie les erreurs excessives que l’on rencontre dans la majorité des entreprises lorsque des pièces de fortes épaisseurs et à plis multiples sont fabriquées. Les données des logiciels de dessin et des programmes des plieuses numériques sont souvent issues de ces formules génériques.

La tolérance générale d’une pièce pliée est de ± 0.062″. La probabilité que la première pièce fabriquée soit hors tolérance est dès lors très élevée. De plus, les erreurs cumulées se retrouvent généralement sur la dernière section de la pièce où le +0.061″ est déjà égal à la  tolérance maximale.

L’erreur étant proportionnelle à l’épaisseur et cumulative au nombre de plis, les conséquences d’utiliser une formule générique sont énormes. Ainsi, pour une même pièce de 0.250″ d’épaisseur, les erreurs cumulées auraient été de +0.077″/−0.013″ avec un excédent de 0.015″ sur la tolérance maximale de +0.062″. Il devient aisé d’imaginer les difficultés rencontrées lorsque l’épaisseur des pièces est supérieure à 1/4″ et que celles-ci comportent plus de 2 plis.

L’utilisation d’un tableau spécifique (Figure 1) pour chaque type d’acier et ce selon la norme DIN européenne permet une précision telle que l’épaisseur et le nombre de plis ne risquent pas de placer la pièce hors tolérance.

Ce tableau a été réalisé à partir de tests effectués sur de l’acier inoxydable 301L-MT dont tous les paramètres ont été contrôlés en usine afin d’en assurer la fiabilité. Ici, pour un facteur de pliage R/T = 2, la position de la fibre neutre se situe à 37% de l’épaisseur à partir du rayon intérieur.

Voici un exemple réel d’un cas rencontré où les calculs montrent l’erreur par pli que génère la formule générique en comparaison avec les données d’une courbe de pliage spécifique.

Données de base : T (épaisseurs) = 0.187 “, R (rayon) = 0.375″, A = 3″, B = 3”
L = (R + DT) 1.571 : formule pour un angle de pliage de 90°

L = longueur du pli à la position de la fibre neutre D
D = position de la fibre neutre déterminée en % de l’épaisseur à partir du rayon intérieur

À noter : pour référence D est égal à K/2

  • Formule générique : D = 0.45 (selon donné du Machinerie Handbook)
    L =  (0.375″ + 0.45 x 0.187″) 1.571= 0,721″
    ÉCART : +0.024″ ou +13%  de l’épaisseur
  • Formule spécifique : D = 0.37 (selon norme DIN avec formule spécifique)
    L = (0.375″ + 0.37 x 0.187″) 1.571 = 0,697″
    ÉCART : ±0.003″ ou ±2% de l’épaisseur

Suite à cet exemple, nous constatons que si nous fabriquons une pièce de plus de 0.250″ comportant plus de 2 plis, elle devrait inévitablement être hors tolérance. Malheureusement ce phénomène arrive fréquemment chez plusieurs fabricants n’ayant pas envisagé de remettre en question la fiabilité des données de base de leurs calculs. Si vous croyez que nous pouvons vous être d’une quelconque aide dans le calcul de vos dépliés, n’hésitez pas à communiquer avec nous.

M. RICHARD VAILLANCOURT,
FORMATEUR EN PLIAGE DES ACIERS

Cette information pourrait être utile...

Le roulage de plaque d’acier ne date pas d’hier mais encore aujourd’hui, malgré le degré de sophistication des nouvelles rouleuses (parfois appelées cintreuses), il n’en demeure pas moins que le rouleau parfait n’existe pas et qu’un opérateur compétent est souvent la clé du succès.  Cependant, les nouvelles rouleuses à 4 rouleaux, munies de commandes numériques (NC ou CNC) peuvent grandement aider la cause.
Nous prendrons quelques minutes dans cette communication pour vous faire part d’un minimum de choses à savoir lorsque vous êtes à la recherche d’un rouleau.  Notamment au niveau des capacités et du design.

Capacités :

Les rouleuses à plaques disponibles sur le marché actuel sont majoritairement fabriquées en Europe.  Étant donné que l’acier disponible au Canada est généralement plus raide (« yield strength » ou limite élastique plus grande), plusieurs acheteurs se retrouvent souvent biaisés par les spécifications fournies par le manufacturier européen.  Il est donc important de spécifier à votre conseiller la limite élastique ou du moins le matériel que vous roulez la plupart du temps ainsi que les matériaux plus durs que vous seriez éventuellement sujet à rouler.

Dans le monde du roulage, les sous-traitants qui roulent plusieurs gabarits de pièces et différentes épaisseurs doivent généralement utiliser deux ou trois rouleaux différents pour pouvoir couvrir tous les besoins.  Par exemple, un rouleau à forte capacité (disons 10’ x ½’’), doit avoir une cambrure (ovalité) au niveau du rouleau supérieur pour compenser pour la flexion de celui-ci.  C’est un peu comme un système de bombage (« crowning ») sur une presse plieuse.  Par conséquent, si vous roulez du matériel mince à l’aide de ce même rouleau, cette cambrure cherchera à rouler plus du centre sinon laminer votre pièce au milieu du rouleau.  De plus, il est impossible de rouler des pièces d’un diamètre plus petit que le rouleau supérieur, de même qu’il est impossible de rouler des plaques épaisses avec un rouleau de faible capacité.  D’où la nécessité d’avoir des rouleuses de différentes capacités.

La plupart des rouleaux sont définis par leur capacité à « rouler » ET à « pré-rouler » une certaine épaisseur.  Par exemple, un rouleau d’une capacité de 10’ x ½ signifie généralement qu’il peut « rouler ½’’ » et « pré-rouler 3/8’’ ».  La capacité en pré-roulage est toujours inférieure à celle du roulage parce que le pré-roulage nécessite une utilisation déportée d’un côté du rouleau et par conséquent toute la force disponible au niveau du groupe hydraulique.  D’un manufacturier à l’autre, cette capacité peut varier mais il est important de savoir que si vous voulez réduire au minimum les sections plates à l’entrée et à la sortie des pièces, une bonne capacité en pré-roulage est importante.  De plus, certains manufacturiers établissent la capacité de roulage à 3X (3 fois) le diamètre du rouleau supérieur tandis que d’autres le font à 5X.  Ce qui signifie que le manufacturier à 5X fabrique un rouleau moins rigide (diamètre et matériel rouleaux, motorisation, etc…) que celui qui peut rouler le matériel à 3X.  Par exemple, un rouleau d’une capacité de 10’ x ½’’ ayant un rouleau supérieur de 11’’ pourrait rouler, dans un cas une plaque de 10’ x ½’’ dans un diamètre de 33’’ et dans l’autre cas, il ne pourrait pas la rouler dans un diamètre plus petit que 55’’.  C’est un écart important et il est important de connaître cette nuance.

Règle générale, si vous désirez rouler à moins de de 3X le diamètre supérieur, vous pouvez le faire mais pour des plaques plus minces.  Mais si les plaques sont trop minces, la cambrure du rouleau supérieur pourrait nuire au résultat.  Certains modèles de rouleuses à plaques offrent la possibilité de changer le rouleau supérieur.  Bien que la variation du diamètre du rouleau ne soit pas majeure, il est possible de jouer avec la cambrure et de donner à votre rouleuse un éventail de possibilités élargi.  Votre conseiller assisté du manufacturier pourra vous faire certaines recommandations à ce sujet avec une liste de vos pièces à rouler.

Si vous cherchez à rouler des cônes ou à minimiser la longueur des sections plates, il est également de mise de le spécifier à votre conseiller.  Typiquement les sections plates peuvent varier de 1.5 fois à 3.5 fois l’épaisseur du matériel, selon l’épaisseur et le grade.  Le roulage de cône nécessite un effort considérable au niveau de la mécanique de la rouleuse.  Par conséquent, la capacité maximale en formage de cônes est grandement diminuée.  Certains types de rouleuses (particulièrement celle à 4 rouleaux, double croc) rendront cette application plus facile, bien que ce ne soit pas aussi aisé que ça puisse paraître sur les vidéos qu’on retrouve sur le web.  Un opérateur bien formé et compétent deviendra vite habile après un certain temps.  Il est important de bien spécifier tous les paramètres recherchés au niveau du roulage de cônes.

Le roulage de plaques dures (acier inoxydable, Hardox, etc.) nécessite un effort accru.  Le choix d’une rouleuse de capacité suffisante est important.  Il faut également le spécifier dès le départ puisque si vous roulez fréquemment ces matériaux plus durs, il existe deux types d’acier pour la fabrication des rouleaux, l’un étant plus adapté à ce type de pièces.  De même la dureté des rouleaux et le niveau de polissage pourrait avoir une incidence à court et à long terme sur la durée de vie de vos rouleaux mais également sur la finition de vos pièces.

Design :

Au niveau du design, il existe plusieurs configurations sur le marché.  2, 3 et 4 rouleaux, simple croc, double croc, géométrie variable.  Toutes ses configurations ont leurs avantages, que ce soit au niveau prix, manipulations ou résultats.  Vous trouverez ici les principales avec un bref descriptif :

Trois rouleaux asymétriques (simple croc)

Ce rouleau est la configuration la plus commune pour son faible coût à l’achat et le principe de roulage, comme vous pouvez le constater est relativement simple.  Il est généralement utilisé pour les rouleuses de faible capacité.

Trois rouleaux en disposition pyramidale (double croc)

Ce type de rouleau offre un compromis intéressant en permettant de rouler sans trop de manutention des plaques même épaisses.  Il nécessite cependant un opérateur d’un bon niveau puisqu’il est facile de perdre le maintien de la plaque et l’équerrage n’est pas si facile à exécuter.

Trois rouleaux à géométrie variable (double croc)

Contrairement aux rouleaux standards, le rouleau du haut se déplace de haut en bas. Ce type de rouleau gagne en popularité grâce à ses capacités à rouler des plaques plus épaisses que les rouleaux standards. Il est généralement considéré pour le roulage de plaques de 3″ et plus.  De plus, il offre une surcapacité intéressante puisqu’avec les rouleaux latéraux ouverts au maximum, il est possible de rouler jusqu’à 50% plus épais.  Autre caractéristique intéressante : la longueur du plat en début de roulage est plus courte que sur les autres types de rouleaux.

Deux rouleaux dont le rouleau inférieur est recouvert d’uréthane

Le plus souvent recommandé dans un contexte de grande production de plaques relativement minces (3/16’’ ou moins). Certains peuvent même rouler jusqu’à 250 pièces à l’heure!  Dans ce système, le rouleau A fonctionne comme une matrice, il détermine le rayon des pièces. Donc si vous voulez changer de rayon il vous faut changer le rouleau A par un autre rouleau ou un manchon adapté.

Quatre rouleaux (double croc)

Ce type de rouleau offre plusieurs avantages lorsque comparé aux trois rouleaux de type pyramidale:

  1. Possibilité d’avoir un contrôleur numérique (NC ou CNC): Programmation pas à pas, pièces complexes, …
  2. Facilité d’exécution et précision grâce au pincement de la pièce avec les rouleaux D et C
  3. L’équerrage se fait facilement en utilisant un des rouleaux latéraux comme butée.

Le 4-rouleaux est de loin la configuration la plus populaire sur le marché actuellement.

Autre aspects du design

D’autres aspects sont importants au niveau du design afin de vous garantir de meilleurs résultats.  Par exemple, le positionnement du rouleau de croquage (celui qui détermine le diamètre de roulage) doit être assuré de façon précise.  Il existe sur le marché des différences importantes au niveau de la conception.  Le principe qui assure la plus grande précision est le balancement électronique du (des) rouleau(x).  Lorsque balancé électroniquement, c’est un peu comme sur une presse plieuse de type Synchro, chaque côté du rouleau est contrôlé indépendamment et la position mesurée à l’aide d’un capteur ou encodeur qui garantissent un positionnement très précis.  Certains modèles de rouleaux sur le marché d’une conception plus simple et moins coûteuse utilisent un mécanisme de type « barre de torsion » qui est plus sujet à engendrer des imprécisions au niveau du positionnement et du parallélisme.  Si vous recherchez une grande précision, ce design est à éviter.  Le balancement électronique est donc plus précis et offre également plus de possibilités si vous roulez des cônes.

Assurez-vous que la rouleuse que vous considérez est équipé d’un entraînement adéquat des rouleaux.  Par exemple, si vous devez rouler des pièces dans un petit diamètre sur un 3-rouleaux, vaut mieux que les trois rouleaux soient entrainés sinon il y a de fortes chances que votre pièce glisse entre les rouleaux.  Sur les 4-rouleaux, typiquement les rouleaux latéraux ne sont pas entrainés puisque les deux du centre pincent le matériel.  Ce pincement est un autre aspect important si vous considérez l’achat d’un 4-rouleaux.  Si le pincement est assuré seulement par une pression maintenue par des cylindres hydrauliques, vous pouvez rencontrer des écarts au niveau de votre roulage parce que bien que l’huile ne soit que très peu compressible, elle l’est légèrement, ce qui fait en sorte de jouer au niveau des diamètres de roulage selon la pression exercée par les rouleaux latéraux.  Un système hydr0-mécanique vous assurera d’un pincement uniforme et d’une plus grande précision.

Pour ce qui est des rouleuses équipées d’une commande numérique, il en existe plusieurs versions (NC, CNC) avec des possibilités quelque peu différentes d’un modèle à l’autre.  L’élaboration de toutes ces possibilités nécessiterait à elle seule un article complet alors si vous avez des questionnements à ce niveau, nous vous invitons à nous contacter pour davantage d’information. J’espère que cette information a sur vous intéresser, nous sommes à votre disposition pour toute question relatives aux rouleaux mais également pour tout autre équipement de fabrication qui pourrait vous intéresser.

SYLVAIN DAGUERRE
YAN DESCHÊNES
YVES GARANT

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