Machine Usinage Grande Vitesse 5 Axes.

Cahier des Clauses Techniques Particulières Machine Usinage Grande Vitesse 5 axes Déc. 2009
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Cahier des Clauses
Techniques Particulières
(C.C.T.P)
Machine Usinage Grande Vitesse
5 Axes.
Objet : Définition des spécifications techniques relatives à l’acquisition d’une machine
d’Usinage Grande Vitesse 5 axes.
I) Définition générale
L’antenne de Bretagne de l’ENS Cachan souhaite s’équiper d’une machine d’usinage grande
vitesse qui sera utilisée dans le cadre du Groupement d’Intérêt Scientifique nommé Bretagne
UGV.
Cette machine servira à des prestations de formation, de recherche et de valorisation
industrielle.
La formation sera dispensée à des étudiants de l’ENS mais aussi à des personnels
d’entreprises privées dans le cadre de la formation continue.
Des activités de recherche, relatives à l’optimisation du procédé d’Usinage grande vitesse,
seront aussi menées sur le matériel souhaité.

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Les actions de valorisation industrielle couvrent un large panel de problématique d’usinage,
de choix de matériaux, d’outils coupants, etc…
L’ENS Cachan a ainsi pour projet de mettre à disposition des étudiants et personnels de
recherche un environnement scientifique et technologique adapté aux technologies modernes
d’usinage par enlèvement de matière.
Dans cette optique, il est envisagé l’acquisition d’un centre usinage grande vitesse 5 axes à
hautes performances dynamiques. Dans le cadre de cet achat, une attention particulière sera
portée sur le fait que le moyen acquis devra être représentatif d’un moyen industriel de pointe
pendant plusieurs années.
Les formations prévues sur cette machine sont de plusieurs types :
- étude du procédé d’usinage à grande vitesse en lui-même ;
- étude de la cinématique de la machine-outil (vitesse, accélération) ;
- étude de la dynamique et des problèmes de vibrations (mise en évidence des lobes de
stabilité, ...) ;
- travaux pratiques de fabrication et projets sur des opérations caractéristiques d’usinage
grande vitesse en 5 axes en ébauche moyenne et en finition, essentiellement dans les alliages
d’aluminium et les matériaux composites;
Le moyen choisi devra donc une machine de haute technologie, acceptant des utilisations
diverses et variées tant en termes de fonctionnalité que de matériaux et outils utilisés.
II) Caractéristiques de la fourniture
2.1) Caractéristiques générales
 Centre d’usinage grande vitesse à commande numérique 5 axes avec changeur d’outils.
 Unité broche pivotante 4
ème
axe et table pivotante 5
ème
axe OU unité broche pivotante
4
ème
et 5
ème
axe.
 La machine sera conforme aux directives traduites dans les décrets N°92-765 du 29 juillet
1992 et soumis aux obligations définies dans l'article L. 233-5 du code du travail.
2.2) Environnement, énergie
 La machine est prévue pour reposer sur un sol d’atelier composé de dalles indépendantes.
Une dalle de 5 m x 5 m est prévue pour l’implantation de la machine. Les carters et
l’environnement peuvent dépasser de cette surface d’appui.
 Les alimentations électriques (220V ou 380V triphasé), et pneumatiques (pression de 6
bars max.) sont disponibles.
 Le plan d’encombrement au sol et d’installation des machines, ainsi que le plan des
fondations à mettre en place sera fourni par le fournisseur dans la réponse à ce CCTP.

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2.3) Caractéristiques techniques
N.B. : Les caractéristiques sont données avec des limites souhaitées. Le respect de la valeur
souhaitée est préférable. Toutefois, nous laissons à l’appréciation du fournisseur la possibilité
de proposer une machine avec des caractéristiques inférieures à ces limites.
2.3.1) Machine
 Le fournisseur donnera l’architecture de la machine.
 La description du carénage et des protections sera faite. Le constructeur donnera les
conformités françaises et/ou européennes de la machine.
 La machine devra avoir une charge admissible minimale sur la table de 400Kg
2.3.1.1) Course
 Courses :
Caractéristiques
Souhaitées
Axe X mm >1000
Axe Y mm > 800
Axe Z mm > 600
2.3.1.2) Arrosage
 Il n’existe pas de lubrifiant idéal en UGV ; suivant les paramètres de coupe, la matière
usinée, le type d’outil, les besoins en lubrifiants peuvent être différents. Donc nous
demandons au constructeur de spécifier le type de lubrification (l’arrosage HP par le
centre est vivement recommandé), et les choix de lubrifiant utilisables sur la machine. Ex :
arrosage extérieur, micro-pulvérisation par le centre, jet d’air comprimé…
 La machine devra être configurée pour pouvoir usiner des matériaux composites (système
d’aspiration, protection des glissières, etc…)
2.3.1.3) Evacuation des copeaux
 Bac à copeaux facilement amovible, il est souhaité un système d’extraction des copeaux
motorisé.
2.3.2) Broche
Une attention particulière sera portée sur le choix de la broche par rapport aux objectifs
d’utilisation dans les matériaux composites
 Broche grande vitesse : électro broches. Le constructeur précisera le type de l’électro-
broche (palier à roulements, hydrostatique ou magnétique).
 Attachement HSK.
 Fréquence de rotation de 24 000 à 50 000 tr/min, vous pouvez faire jusqu’à 3 propositions
de broche (standard, option 1, option 2).

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 Les courbes de couple, de puissance en fonction de la vitesse de rotation seront
impérativement fournies.
 Capacité de perçage, taraudage : l’inversion du sens de rotation de la broche doit être
possible.
 La proposition intégrera en option la fourniture d’une deuxième broche de remplacement.
2.3.3) Changeur d’outils
 Changeur d’outils automatique par fonctions numériques.
 Capacité 25 outils minimum.
 Attachement HSK.
2.3.4) Déplacements, axes
 Le constructeur donnera le type de moteur et la technologie utilisée pour le guidage et
l’entrainement des 5 axes. Les caractéristiques cinématiques et dynamiques seront des
critères prépondérants.
Caractéristiques
Souhaitées
Déplacements en vitesse travail
Vitesse de travail axe X m/min ≥ 90
Vitesse de travail axe Y m/min ≥ 90
Vitesse de travail axe Z m/min ≥ 90
Déplacements en vitesse rapide
Vitesse de travail axe X m/min ≥ 90
Vitesse de travail axe Y m/min ≥ 90
Vitesse de travail axe Z m/min ≥ 90
Accélération maximale atteignable
Accélération Maximale axe X m/s² ≥ 20
Accélération Maximale axe Y m/s² ≥ 20
Accélération Maximale axe Z m/s² ≥ 20
Effort maxi admissible
Effort admissible axe X kN ≥ 5
Effort admissible axe Y kN ≥ 5
Effort admissible axe Z kN ≥ 5
2.3.5) Directeur de commande
 Le constructeur précisera le type de commande. Le traitement des informations doit être
compatible aux caractéristiques et aux performances du centre UGV 5 axes.
 Compatible au langage ISO.
 Compatibilité : Le directeur de commande doit être directement connectable à un réseau
Ethernet : carte Ethernet, interface TCP/IP et protocole de communication type FTP ou
NFS client. Le directeur de commande numérique doit pouvoir communiquer avec un
système Windows et télécharger par FTP des programmes.
 possibilité du suivi, pilotage temps réel et à distance de la machine.
 fonction télédiagnostic.
 possibilité d'acquisition des sorties codeurs de la machine, soit directement au niveau du
contrôleur, soit via un système d'acquisition externe. L'acquisition doit pouvoir se faire en

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simultané sur tous les axes de la machine, et sans limitation du nombre de points
d'acquisition
 Le directeur de CN doit proposer toutes les options relatives à l’interpolation polynomiale,
B-spline et NURBS disponibles chez le fabricant de l’armoire de commande numérique.
 La présence d’une architecture ouverte avec des éléments de programmation temps réel du
directeur de commande numérique et d’intégration de capteurs complémentaires sera
étudiée avec attention. Une information précise sur les possibilités d’ouverture de
l’architecture avec le fabricant du directeur de commande numérique est vivement
souhaitée.
 Les fonctionnalités du logiciel de pilotage de la machine seront spécifiées.
 Le fournisseur donnera les configurations minimales du matériel informatique nécessaire
pour le fonctionnement des logiciels dédiés.
2.3.6) Options souhaitées
 Le constructeur inclura dans son offre les options suivantes :
- Système de lubrification par le centre et autre (micro pulvérisation, etc..)
- Adaptation « graphite »
- Broche de remplacement
- Système de palpage pièce avec logiciel de traitement.
- Système de mesure outil sans contact.
- Manivelle électrique
- Pistolet de nettoyage
- Hublot de visualisation
2.4) Documentation minimale
 La documentation suivante sera fournie en deux exemplaires:
- Manuel opérateur des machines et de leurs interfaces de commande
(obligatoirement en français).
- Manuel de programmation.
- Plan des câblages électriques.
- Principaux plans mécaniques permettant d’assurer la maintenance et les réglages.
 Une documentation détaillée complète de la machine sera vivement appréciée.
 Afin d’intégrer la machine dans des logiciels de simulation d’usinage, une maquette
numérique comprenant le bâti ainsi que les différents éléments mobiles est demandée.
III) Réception de la machine et services
 Installation et mise en service :
La machine sera transportée, déchargée, implantée et mise en service par le constructeur. La
machine sera mise en route et réglée par le constructeur. Des essais seront réalisés pour