Décolletage en torche - Production en masse de pièces tournées ou fraisées particulièrement économique

Esco renouvelle ses tours automatiques

| Rédacteur: Jean-René Gonthier

Une telle bobine pesant jusqu’à 60 kg permet de soutenir des campagnes de production non interrompue étendues et de minimiser les pertes de matière. Le cas échéant, on peut aussi recourir à un système d’alimentation sous la forme de barres.
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Une telle bobine pesant jusqu’à 60 kg permet de soutenir des campagnes de production non interrompue étendues et de minimiser les pertes de matière. Le cas échéant, on peut aussi recourir à un système d’alimentation sous la forme de barres. (Image: Klaus Vollrath)

>> De nombreux produits modernes tels que des boitiers d’ordinateurs, moteurs d’automobiles, unités mécatroniques ou connecteurs électriques contiennent des pièces plus ou moins complexes produites par tournage et/ou par fraisage. Bien qu’il s’agisse de produits de masse, les exigences relatives à leur qualité ainsi qu’à la complexité de leurs géométries se sont fortement accrues au cours des dernières années, tandis que les objectifs concernant les coûts des pièces usinées ont été constamment revus à la baisse.

Les fabricants de ce type de machines doivent donc développer des systèmes qui peuvent répondre de façon optimale à ces exigences contradictoires du marché. Pour la construction de nouveaux modèles, l’accent devra être mis sur les aspects flexibilité, qualité du produit et sur une rentabilité maximale.

« Lors de l’élaboration de notre nouvelle escomatic NM6 Flexi, nous nous sommes concentrés principalement sur des aspects tels que la polyvalence, la productivité et la facilité d’utilisation », explique Jean-Marc Schouller, directeur général de la société ESCO située à Les Geneveys-sur-Coffrane, dans le canton de Neuchâtel. Ce nouveau système est le successeur du modèle escomatic NM 64X, mais bénéficie d’une conception fondamentalement nouvelle afin d’offrir une flexibilité la rendant apte à entamer une gamme de tâches d’usinage très étendue. Dans le même temps, la productivité a pu être augmentée de façon sensible. Un avantage fondamental de la nouvelle machine résulte du fait que, comme le modèle précédent, elle correspond à une conception spéciale différente de tous les systèmes concurrents : sur les machines escomatic, la tête d’usinage tourne autour de la pièce.

L’avantage de la tête de travail rotative

« Déjà nos premières installations des années 50 avaient cette particularité : la pièce n’est pas en rotation tandis que les outils de tournage sont fixés sur une tête de travail tournant autour de la matière », se rappelle J.-M. Schouller. La construction du nouveau système « Flexi » suit ce principe : la matière à usiner est alimentée par un canon avec un ajustement serré situé au centre de la tête de travail. Celle-ci est munie de quatre porte-outils et tourne jusqu’à 12'000 tr/min. L’avantage décisif est ici que chaque porte-outil peut être commandé individuellement à l’aide d’un mécanisme sophistiqué à l’intérieur de la tête de travail. Du moment que même en position de repos, les outils ne se trouvent qu’à quelques dixièmes de millimètre de la pièce, les temps non productifs « copeau à copeau » d’un changement d’outils sont presque nuls. Cette caractéristique inaccessible pour les autres systèmes sur le marché est à la base de la productivité supérieure des unités escomatic. La tête peut être équipée aussi bien d’outils de tournage spécifiques mis au point par Esco que d’inserts du commerce.

Avantages de l’utilisation de fil au lieu de barres

« En outre, notre principe de fonctionnement, bien que développé pour l’utilisation de matériel sous forme de fil alimenté en couronne, permet aussi l'emploi de matériel en barres» révèle J.-M. Schouller. Cette flexibilité constitue un avantage majeur qui s’ajoute à de nombreux autres atouts, le tout ayant pour effet un avantage commercial significatif.

Avec l’utilisation de barres, des pertes de matière restant en fin de chaque barre sont inévitables. Cet inconvénient est nettement moins important lors de l’utilisation de matériaux sous forme de fil, compte tenu de la longueur totale d’une telle bobine. En outre, la majorité des systèmes d’alimentation de barres de faible diamètre ont une capacité d’approvisionnement limitée qui, souvent, ne suffit pas aux besoins d’une production continue non supervisée sur une période étendue (nuits et fins de semaine par exemple). Les arrêts qui s’ensuivent ont des répercussions négatives sur la disponibilité de l’installation. De plus, il ne faut pas sous-estimer les dépenses de personnel liées au rechargement de ces systèmes d’alimentation. En fin de compte, tous ces points cumulés confèrent un avantage économique sensible à la « Flexi ».

Usinage simultané sur deux unités

« Une des innovations les plus importantes de notre nouvelle machine est la deuxième table indépendante pour l’usinage de l’arrière de la pièce », explique J. M. Schouller. Avec ce dispositif, le système dispose de deux unités de traitement utilisables indépendamment, une pour l’avant (dispositif d’usinage frontal, DUF) et une pour la face opposée (dispositif d’usinage arrière et latéral, DUAL) des pièces. Les deux tables fonctionnent indépendamment sous contrôle CNC sur le même plan transversal en face de la tête rotative. L’unité «DUF» consiste en une table croisée contrôlée par deux axes CNC et munie de trois broches porte-outil, qui sont orientées dans la direction de l’axe de rotation. Une quatrième broche (en option) est orientée transversalement et peut ainsi prendre en charge des opérations de fraisage ou de perçage latéral.

Mais le progrès vraiment décisif est constitué par l’unité DUAL, puisque cette station groupe au total 6 broches porte-outils et (en option) quatre outils de tournage supplémentaires. Sa table est munie de trois axes à commande CNC et porte une contre-broche à axe C. Celle-ci reprend les pièces finies au moment où elles sont tronçonnées et les transfère dans la deuxième station pour y achever leur usinage. La « Flexi » dispose en conséquence de deux unités d’usinage découplées l’une de l’autre, agissant dans une large mesure indépendamment en fonction de l’allocation des tâches d’usinage aux différentes unités. Naturellement, cette organisation a un effet très positif sur les temps de passage des pièces et donc sur la productivité du système. Quatre des six broches porte-outil de l’unité DUAL sont orientées parallèlement à l’axe longitudinal de la pièce à usiner, ce qui permet un usinage arrière approfondi tandis que les deux broches réservées aux opérations d’usinage latérales sont orientées verticalement. Un avantage supplémentaire de la contre-broche résulte du fait que ce serrage permet de supprimer la formation de tétons de coupe lors du tronçonnage. Pour certaines applications exigeantes, ce détail peut constituer un avantage important.

Contraintes résiduelles homogènes grâce à un redressage rotatif évolué

« Une autre caractéristique distinctive de nos systèmes est une technologie spéciale de redressage de la matière sous forme de fil qui nous permet de supprimer presque complètement les asymétries de contraintes résiduelles », explique J.-M. Schouller. On y arrive en appliquant un cambrage variant aussi bien dans l’espace que dans le temps dans une unité de redressage située en amont de l’alimentation de la matière. À cette fin, le fil passe à travers quatre canons de guidage fixés sur un chariot tandis que son centre est cambré et donc déformé plastiquement par un cinquième canon mobile se trouvant au centre du dispositif. Durant cette opération, le canon orbite continuellement autour de l’axe du fil. L’angle de la déformation de la matière traverse donc toute la plage angulaire tandis que l’unité se déplace le long de l’axe du fil. Ainsi, la déformation plastique du fil cambré entre l’anneau rotatif et les deux anneaux les plus proches augmente progressivement de zéro au maximum et diminue de nouveau jusqu’à zéro. Par ce traitement, les contraintes existantes dans la matière sont compensées par ces nouvelles déformations. Au cours du passage, toutes ces contraintes sont homogénéisées et ensuite réduites à un niveau uniforme et très bas. Le résultat est un fil qui peut être usiné unilatéralement sans risque de « déformation en banane ». La conception de cet appareil a été complètement révisée. La nouvelle version dispose d’un entrainement électrique et peut être programmée depuis la console de commande.

Marchés clés

« Notre nouvelle installation a été spécialement conçue pour répondre aux besoins de certains segments du marché clairement définis » explique J.-M. Schouller. Les principaux groupes d’utilisateurs visés comprennent les fournisseurs pour la mécanique, l’automobile, l’électronique et la mécatronique ainsi que la technologie médicale, qui ont à fabriquer des pièces tournées ou fraisées dans une gamme de diamètres variant de < 1 mm à 6,5 mm, pour des longueurs de pièces allant jusqu’à 150 mm, et ceci pour des moyennes à très grandes séries, à des conditions compétitives sur le marché. Ces clients sont soumis à de très fortes pressions, principalement par rapport aux coûts, mais aussi en ce qui concerne la qualité de leurs produits. Pour ces utilisateurs, la productivité inégalée du nouveau système permet d’atteindre des coûts unitaires particulièrement faibles et donc une rentabilité optimale. Grâce à la longue expérience d’Esco, réputée pour ses mécaniques de précision dans la meilleure tradition suisse, ils peuvent s’attendre à bénéficier d’une disponibilité élevée et de temps d’arrêt minimaux de leur équipement. La précision de ± 3 à 4 µm qui peut être atteinte sur les pièces répond aux exigences de clients industriels multiples. La conception de base supportant l’utilisation de matières sous forme de fil en torche augmente encore la rentabilité grâce à la minimisation des charges de main-d’œuvre et des pertes de matière.

La NM6 sera notamment en démonstration sur le stand du représentant français DECIP (Halle A stand F46/H07) lors du salon Simodec, le salon international de la machine-outil de décolletage qui se tiendra du 8 au 11 mars à la Roche-sur-Foron, ou alors plus tard lors du SIAMS du 19 au 22 avril à Moutier ou encore à l'AMB du 13 au 17 septembre à Stuttgart.

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