Fraisage dur dans le secteur des moules

Des économies de 60 % grâce aux fraises Hitachi

| Auteur / Rédacteur: Source : MMC Hitachi Tool / Gilles Bordet

La fraise EHHR (Epoch High Hard Radius) à 6 dents de MMC Hitachi Tool s'est révélée être la meilleure solution pour le fabricant Harting.
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La fraise EHHR (Epoch High Hard Radius) à 6 dents de MMC Hitachi Tool s'est révélée être la meilleure solution pour le fabricant Harting. (Source : Wolfgang Bahle, AVISIO pr & publishing)

Dans la fabrique d’outils de Harting Applied Technologies, la rectification des tiroirs a été remplacée par un système automatisé de fraisage dans le dur.

Pour améliorer la rentabilité et la sécurité des processus, les processus de fraisage ont été analysés et optimisés avec l’aide d’MMC Hitachi Tool à Espelkamp. Il en résulte une longévité accrue des fraises, des surfaces de meilleure qualité, des temps de cycles plus courts... et des coûts de production inférieurs de 60 pour cent par rapport à la solution de rectification.

« Nous nous sommes spécialisés dans la conception, le développement et la création de moules à injection, d’outils d’estampage et de cintrage et autres machines spéciales haut de gamme, ainsi que dans les processus de fabrication dans le domaine des microtechnologies », explique le directeur Dr. Volker Franke, responsable de la fabrique d'outils Harting, élément crucial de Harting Applied Technologies GmbH. À Espelkamp, le concept de high-tech ne s’applique pas qu’aux produits, mais aussi à la fabrique d'outils elle-même. En effet, cette dernière est l’une des plus modernes de son genre et elle a déjà reçu à trois reprises (en 2014, 2016 et 2018) le titre de « Fabrique d’outils de l’année ».

Harting s’était déjà fait une solide réputation dans l’univers du fraisage, mais il était encore possible d’atteindre un niveau supérieur dans le domaine du fraisage de matériaux dur. Il s’agissait notamment de raccourcir les temps d’usinage, sans que cela ait la moindre incidence sur la durée de vie des fraises. Ce point aurait pu remettre en question la rentabilité même de tout le projet, qui consistait à remplacer la rectification des tiroirs par une solution de fraisage. Malgré plusieurs tentatives, les Westphaliens n’étaient parvenus à aucune amélioration. C’est dans ce contexte qu’ils ont choisi de faire appel à MMC Hitachi Tool. Les optimiseurs de procédés de fabrication du fabricant d’outils japonais, en étroite collaboration avec le client, ont finalement réussi à élaborer des stratégies d’usinage plus efficaces.

Une combinaison substrat, revêtement, géométrie gagnante

Peu de temps après l’analyse en conditions réelles, obligatoire chez MMC Hitachi Tool, les premiers essais ont pu être effectués. Ces derniers ont été si prometteurs qu’il a été décidé de les transposer dans le travail quotidien rapidement. Pour ce faire, un des tiroirs aux géométries proches mais aux dimensions différentes a été choisi par Harting pour représenter au mieux le fraisage dans le dur. Auparavant, ces tiroirs étaient rectifiés. Plus de vingt de ces tiroirs de type identique sont utilisés dans les moules multicavités. Ils permettent d’injecter les étriers en matière plastique qui servent à verrouiller le célèbre connecteur Han modulaire. Ce tiroir est composé d’acier pour moules d’injection résistant à l’usure à chaud X38CrMoV5-1 (1.2343). Après l’ébauche, il est trempé pour atteindre 52 à 54 HRC et les surfaces sont fraisées en semi-finition de 0,2 mm à 0,02 mm, puis en finition pour atteindre la dimension finale. La tolérance admissible pour ces surfaces est comprise entre 0 mm et -0,01 mm sur la dimension globale.

Tout a commencé par l’étude de faisabilité. Différentes fraises et valeurs de coupes ont été essayés, les temps d’usinage, le comportement d’usure et les surfaces ont été comparés, chaque fois en vérifiant si une amélioration était possible. Les équipes ont d’abord essayé différentes fraises sphériques et d’autres types de fraises, pour finalement opter pour les fraises EHHR, qui ont aussi été testées avec différents diamètres. Les fraises de 8 mm de diamètre se sont rapidement imposées comme idéales pour la pièce d’essai.

Le résultat dépassait de loin les précédents. La fraise EHHR (Epoch High Hard Radius) est une fraise de 6 dents de MMC Hitachi Tool, qui dispose d’un revêtement ATH spécifique à la société, est conçue exclusivement pour l’usinage dans le dur et possède une légère forme polygonale. Le diamètre des dents latérales disposées à 120° est légèrement effilé par rapport aux autres, ce qui garantit un grand volume de matière enlevée et une durée de vie élevée de l’outil. Les six dents de l’outil permettent d’obtenir des avances rapides avec des temps d’usinage très courts. Les vitesses de coupe élevées obtenues avec la fraise EHHR ont impressionné à Espelkamp : avec les diamètres de 12 mm utilisés sur les grosses pièces, elles atteignent jusqu’à 350 m/min pour le fraisage de semi-finition, et même plus de 500 m/min pour la finition de plan.

En tout, seules deux fraises EHHR de 8 mm de diamètre (l’une pour la semi-finition, l’autre pour la finition), ont finalement suffi pour usiner le jeu de tiroirs complet à la dimension finale. Et ce, avec une rapidité extrême et des surfaces d’une qualité impeccable. Même après le dernier tiroir, l’outil était si peu usé qu’il était encore largement dans les valeurs de tolérance. En usinant une nouvelle fois le même nombre de tiroirs, la fraise EHHR ne serait probablement pas sortie des valeurs de tolérance. Mais cet essai n’a pas été effectué.

Actuellement, l’atelier d’usinage de Harting utilise des fraises EHHR de 6, 8 et 12 mm de diamètre, en fonction des différentes pièces à usiner. Ainsi, tous les types actuels de tiroirs sont fabriqués automatiquement selon ce modèle développé conjointement par Harting et MMC Hitachi Tool. La stratégie de fabrication éprouvée sera aussi utilisée à Espelkamp pour les prochains projets pour devenir la norme de fabrication. Entretemps, Harting Applied Technologies s’approvisionne en outils de fraisage pour l’usinage dans le dur à plus de 80 pour cent auprès du constructeur japonais. La compétence de MMC Hitachi Tool en matière de développement de procédés est décisive et de plus en plus importante pour les Westphaliens, en plus de la qualité des outils.

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