Micro-usinage Des monnaies fabriquées grâce à Schunk

Des broches sur coussinets d’air et des machines de précision extrême offrent aux viseurs µ de nouvelles possibilités d’optimisation du processus, à condition que la précision du centre d’usinage parvienne vraiment jusqu’à la lame. Les mandarins polygones à équilibrage ultrafin sont exactement conçus dans cet objectif: ils convainquent par une excellente concentricité, compensent les vibrations et garantissent des tolérances géométriques exceptionnelles.

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Aujourd’hui encore, Peter Gläsel a la chair de poule lorsqu’il nous relate ses premières expériences avec la technique de serrage polygone de Schunk Tribos. Depuis une dizaine d’années, il utilise, en tant que chef du département construction d’outils chez Münz-Prägstatt GmbH à Karlsfeld près de Munich, la technique de serrage brevetée pour la fabrication de coins de frappe haute précision pour les monnaies, les médailles et les lingots. L’entreprise qui s’est spécialisée dans la production sur commande de petites séries exigeantes, jouit d’une excellente réputation dans le monde entier auprès des amateurs de monnaies et de métaux précieux. Environ 140 collaborateurs, dont 12 graveurs expérimentés, savent allier une technique de pointe et un artisanat d’exception, réalisant ainsi de véritables chef-d’œuvres. Des médailles diamantées à l’occasion du Jubilé de la Maison Royale Britannique en font partie, tout comme des chef-d’œuvres précieux aux incrustations de verre ou de métal. C’est avant tout l’excellente qualité sans compromis qui est appréciée aux quatre coins du globe. De la conception jusqu’à la médaille frappée, en passant par le modèle et le coin de frappe, toutes les étapes de production sont réalisées au sein même de l’entreprise à l’aide de techniques les plus modernes.

Jusqu’à ce jour, la Münz-Prägstatt a équipé au total 12 fraiseuses Röders RXP à grande vitesse avec des mandrins à serrage polygone du leader de la technique de serrage et de préhension Schunk, la plupart dotés de l’interface HSK-E 25, certains de HSK-E 32. «Tribos a fonctionné dès le départ», s’enthousiasme Gläsel. Tandis que, lors de tests avec des logements thermorétractables, les outils étaient endommagés les uns après les autres ou qu’un travail de nettoyage extrêmement laborieux des griffes de serrage de précision était nécessaire, avec la technique de serrage polygone, il obtint d’emblée des résultats parfaits. Durant toutes ces années, deux logements seulement ont dû être remplacés.

Dynamique de l'entreprise Münz-Prägstatt

L’entreprise n’a cependant aucune intention de se reposer sur les succès remportés jusqu’à présent. Après tout, on souhaite préserver et développer encore d’avantage l’avance et la réputation de premier ordre que l'entreprise Münz-Prägstatt s’est forgée au fil des années. Cela inclut également le fait que trois nouvelles machines à haute vitesse Röders sont équipées de broches sur coussinet d’air. Notamment sur les surfaces réfléchissantes des médailles, des résultats encore meilleurs peuvent être obtenus. «Ce qui est capital, c’est de ne percevoir aucune transition d’une bande à une autre», dit Peter Gläsel. Plus le résultat obtenu sur la machine est parfait, plus l’effort manuel quant au traitement final réalisé par le graveur diminue, explique l’expert médailliste. «Il n’y a rien de tel que de retirer un coin de frappe de la machine qui s’adapte d’emblée parfaitement.»

Le fait que Peter Gläsel mette en œuvre également les mandrins à serrage polygone à équilibrage ultrafin Schunk Tribos présentés récemment, en combinaison avec les broches sur coussinets d’air, est, selon lui, une conséquence des plus logiques. Grâce à elles, l‘excellente stabilité de la broche est transmise avec une grande stabilité de processus jusqu’à la gaine. Les logements disposent d‘une qualité d‘équilibrage G 0.3 pour 60'000 t/min et offrent dans le domaine du micro-moulage, de l’industrie optique, de la technique médicale, de l’industrie de pièces de monnaie, de l’horlogerie et de la bijouterie la possibilité de réaliser également des prescriptions plus exigeantes quant à la tenue des cotes et de l’état de surface. Comparés aux portes-outil équilibrés de manière conventionnelle, dans le domaine du micro-fraisage, la durée de vie des outils est en outre prolongée – un facteur clé pour Peter Gläsel. Les logements existent pour les séries Tribos-Mini et Tribos-RM avec les interfaces HSK-E 25, HSK-E 32 et HSK-F à partir d’un diamètre de serrage de 0,5 mm.

Déjà dans la version standard, qui fait ses preuves dans le domaine du micro-fraisage depuis maintenant 15 ans, Tribos convainc avec une précision de concentricité et de reproductibilité < 0,003 mm pour une longueur de serrage de 2,5 x D et une qualité d’équilibrage G 2.5 pour 25'000 t/min. La technique de serrage polygone est adaptée à toutes les tiges d’outils de qualité h6 et est soumise à des tests allant jusqu’à 205'000 t/min, en fonction du type. Étant donné que les logements fonctionnent sans pièces mobiles, ils sont mécaniquement insensibles, garantissant un serrage pratiquement sans entretien et sans usure. Même après plusieurs milliers d’opérations de serrage, aucune fatigue du matériau n‘apparaît. De plus, ils disposent d’un excellent amortissement de vibrations. À l’aide d’un dispositif de serrage hydraulique, le changement d’outil s’effectue en quelques secondes avec une grande stabilité de processus.

Exigences extrêmes de qualité

Surtout lorsqu’il s’agit de l’usinage de coins de frappe plus complexes, la précision exceptionnellement élevée du système de serrage s’avère payante pour la Münz-Prägstatt. Selon le motif, le traitement d’un lingot au format 135 x 90 mm avec un outil boule ne dépassant pas 0,1 mm et une section de coupe < 0,5 mm dure jusqu’à 100 heures. Peter Gläsel poursuit en l’occurrence surtout un seul objectif: «Du début à la fin, nous voulons obtenir la surface de fraisage la plus uniforme possible. En combinant les broches sur coussinets d‘air et les mandrins à serrages polygones à équilibrage ultrafin, les résultats sont particulièrement satisfaisants.» Si l’outil s’usait prématurément ou se cassait, l’usinage complet devrait être recommencé depuis le début. En fait, même avec les méthodes de mesure les plus fines, il n’est en effet pas possible de poursuivre le processus interrompu, sans que l’ œil, plus tard, ne reconnaisse pas l‘erreur. «Il ne s’agit donc pas de fraiser aussi rapidement que possible. Il est bien plus important que le résultat soit impeccable et réponde aux plus hautes exigences de qualité», souligne le responsable de fabrication. En général, le temps de traitement varie entre 30 heures pour les coins de frappe et 100 heures pour des médailles plus complexes.

Délicat fraisage avec les outils boule

En conséquence, l’équipe de la Münz-Prägstatt manie les outils et les logements avec un soin minutieux. Pour des raisons de qualité, les outils boule employés pour le fraisage de finition ne sont utilisés qu’une seule fois. Après chaque usinage, la machine ainsi que chacun des logements sont nettoyés. La propreté, dit Peter Gläsel, est essentielle pour la stabilité du processus. «Après tout, ce que nous produisons ici, ce ne sont pas des copeaux mais uniquement de la poussière qui adhère à tout. Étant donné des diamètres de coupe entre 0,03 mm et 0,04 mm et des lettres pouvant avoir une hauteur de tout juste 0,2 mm, même les salissures les plus minimes ont des effets extrêmement importants. Surtout en ce qui concerne les caractères, chaque impureté est immédiatement détectable. Si, à cause d’un copeau, j‘utilise tout à coup une fraise de 0,04 mm au lieu d’une fraise de 0,05 mm et cela des deux côtés, la partie supérieure de la lettre sera pointue», explique le technologue. Nous pouvons donc obtenir de bons résultats uniquement si la concentricité et la qualité d‘équilibrage coïncident – à plus forte raison en ce qui concerne les outils de petite taille. Surtout pour les reliefs comprenant de nombreuses arrêtes effilées, qui exigent une grande précision géométrique et ne présentent pour ainsi dire pas de rayon, la haute précision de Tribos s‘avère donc payante: «Avant tout, nous nous distinguons nettement des autres fournisseurs sur le marché en ce qui concerne la grande précision des contours obtenue grâce au système de serrage», affirme Peter Gläsel, et de rajouter : «Dans le cas de certaines écritures, nos propres employés se sont demandé si quoi que se soit était encore reconnaissable sur la médaille. En fin de compte, une fois la médaille frappée, tous n’en croyaient pas leurs yeux, l’écriture était tout de même bel et bien visible et avec un peu d’imagination, même lisible.» Il est fascinant de constater que la finesse de fraisage réalisable aujourd'hui permet d‘obtenir des résultats encore plus parfaits que ceux réalisés avec la technique de micro-fraisage.

La propreté et un usinage ménageant les outils sont essentiels

Afin de garantir un niveau de stabilité de processus élevé à longue échéance, les portes-outil sont nettoyés au pinceau après chaque usinage et rincés avec une solution détergeante dans une station de nettoyage. Comparé au nettoyage de mandrins à pinces de serrage de précision, l’effort est dans ce cas minime. La longue durée de vie des portes-outil et des broches est certainement due en grande partie au maniement soigneux des machines. De nombreux logements Tribos ont déjà fêté leur dixième anniversaire chez la firme Münz-Prägstatt. De nombreuses broches présentent des durées de vie de 55'000 heures. Bien que les machines soient conçues pour aller jusqu‘à 50'000 t/min, elles fonctionnent dans la plupart des cas à tout juste 20'000 t/min. Souverainement et à peine perceptible de l’extérieur, elles fraisent leurs bandes. «Une avance plus élevée n’améliorerait pas la qualité du coin de frappe, mais augmenterait seulement le risque de fracture de la fraise et surchargerait inutilement la cinématique de la machine.», déclare Peter Gläsel. En fait, pour faire quelque chose de vraiment bien, il faut du temps. <<

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