Concentricité maximale avec de longs porte-à-faux et des petits outils Ici, ça tourne rond !

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Afin d'usiner des composants en alliages de titane, chrome-cobalt et acier avec des machines à cinq axes, le sous-traitant Kreyenberg de Norderstedt serre principalement des outils à long porte-à-faux et de petit diamètre avec le système de serrage powRgrip de Rego-Fix.

Ce n'est qu'ainsi que les outils tournent suffisamment précisément pour ne pas se casser ou s'user prématurément.

Comme l'explique Clemens Kreyenberg, les donneurs d'ordre attendent de plus en plus d'un sous-traitant qu'il fasse preuve d'une flexibilité maximale. Les pièces individuelles et les petits lots doivent être fabriqués dans les plus brefs délais. Selon l'entrepreneur, cela ne peut se faire qu'avec des technologies innovantes telles que des centres d'usinage à cinq axes. Ceux-ci doivent faire preuve d'une sécurité des processus maximale. « En raison de la pénurie croissante de main-d'œuvre qualifiée, nous sommes obligés d'automatiser dans une large mesure. Mais cela n'est réalisable que si la fabrication fonctionne de manière sûre et si peu d'interventions du personnel spécialisé sont nécessaires », ajoute Clemens Kreyenberg.

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Sous-traitant polyvalent

Avec environ 200 travailleurs qualifiés sur deux sites de production à Norderstedt et Henstedt, le sous-traitant travaille pour de nombreux secteurs. Sur le site de Henstedt, l'entreprise a concentré l'usinage de composants en aluminium. Les processus y sont largement automatisés. Au siège social de Norderstedt, les spécialistes fabriquent en revanche pour la construction de machines, d'outils et de moules, et surtout pour la technique médicale. « Les implants, ainsi que certains instruments chirurgicaux, représentent environ 50 % des commandes de sous-traitance pour notre usine ici à Norderstedt. Environ 90 % d'entre elles sont des implants », explique Clemens Kreyenberg. La société fabrique en outre des composants pour la technique de mesure et d'entraînement, les ajoute et les monte dans des assemblages ainsi que des appareils complets, notamment pour la technique médicale.

Les fraiseuses 5 axes deviennent standard

Pour être rentable, le sous-traitant dispose désormais de plusieurs centres d'usinage à 5 axes. Clemens Kreyenberg déclare : « Sur ces machines, nous pouvons également usiner entièrement des pièces complexes avec un maximum de deux serrages. Cela permet de raccourcir les délais. Nous arrivons ainsi à obtenir la flexibilité impérative. » De plus, le fraisage cinq axes est indispensable en raison du nombre croissant d'éléments avec des surfaces tridimensionnelles courbées dans l'espace et des géométries à usiner sous n'importe quel angle. Il est possible d'usiner toutes les géométries avec un ou deux serrages à peine. Cependant, l'usinage à cinq axes nécessite souvent des outils à long porte-à-faux. C'est la seule façon d'obtenir les géométries. Cela concerne par exemple le fraisage de poches profondes ainsi que le perçage et le fraisage de filets dans les trous et les poches. Pour ce faire, les outils doivent être serrés dans des mandrins fins et prolongés. Mais cela s'avère difficile. Avec les mandrins rétractables habituels, même les outils de petit diamètre ne peuvent être serrés que sous certaines conditions, comme le rapporte Clemens Kreyenberg. Il ajoute : « La concentricité précise des outils à long ports-à-faux ne peut pas être garantie avec les mandrins de frettage. Les outils qui tournent de manière irrégulière ne fonctionnent pas de manière fiable. Ils fabriquent de manière imprécise et provoquent une qualité de surface insuffisante. Par ailleurs, ils s'usent prématurément. »

Mieux vaut serrer mécano-hydrauliquement que fretter

Les techniciens de fabrication de Norderstedt ont pris contact avec Hermann Meyer à la recherche de systèmes de serrage appropriés, à la concentricité ultra précise, spécialement conçus pour les outils à long porte-à-faux. Il est l'un des propriétaires et gérants de MMI Meyer und Münster GmbH à Verden. La société commerciale est partenaire régional du fabricant suisse de systèmes de serrage Rego-Fix AG, Tenniken. Hermann Meyer a présenté le système de serrage mécano-hydraulique powRgrip et a tout d'abord confié pour quelques semaines aux spécialistes du sous-traitant une unité de serrage PGU9500 ainsi qu'un premier choix de pinces de serrage et de supports d'outils. « Après quelques semaines, nous étions totalement convaincus », rapporte Florian Bodenstab, programmeur et opérateur de machine, à propos de ces essais.

Depuis lors, les techniciens de fabrication de Norderstedt utilisent le système de serrage innovant de Rego-Fix pour le fraisage à 5 axes, en particulier pour les outils de petit diamètre. Comme ils le confirment, les outils de perçage et de fraisage serrés avec powRgrip ont une concentricité nettement supérieure. Ainsi, les outils atteignent des durées de vie allant jusqu'à 20 % plus longues. En outre, même avec des serrages d'outils très longs et minces, de petits trous peuvent par exemples être usinés avec une précision de quelques μm de diamètre et de circularité. Le système de serrage powRgrip permet de réaliser facilement des serrages d'outils jusqu'à 400 mm. Les pinces de serrage PG10 et les outils de fraisage et de perçage qui y sont serrés tournent à une précision de 3 à 5 μm. Ainsi, chez le sous-traitant Kreyenberg, le système de serrage powRgrip s'avère nettement supérieur aux anciens serrages d'outils avec des mandrins de frettage.

Un serrage optimal sur la durée

En outre, les spécialistes de Norderstedt soulignent que les pinces du système de serrage powRgrip serrent de manière fiable sur un grand nombre de cycle de serrage, avec des forces de serrage et des couples de maintien constants. Comme l'explique Hermann Meyer, le serrage mécanico-hydraulique conserve les propriétés des matériaux des mandrins de serrage ainsi que des rallonges et des outils. Les apports de chaleur et refroidissement fluctuants sont éliminés. Cela réduit en outre le temps nécessaire pour serrer les outils. Pour le système de serrage powRgrip, la force de serrage exacte est définie par l'unité de serrage PGU9500. Sur l'adaptateur de serrage, l'appareil de serrage reconnaît la taille des pinces de serrage et règle automatiquement la pression de serrage adaptée à celle-ci. C'est ce que confirme Vincent Schmidt, qui est chargé du serrage, de la mesure et du préréglage des outils dans la préparation des outils. Avec powRgrip, les outils peuvent être serrés avec une précision de répétition fiable, toujours avec les forces de serrage optimales.

Développer continuellement les applications

Grâce à leur bonne expérience, les techniciens de fabrication de Norderstedt utilisent le système de serrage de Rego-Fix pour un nombre croissant de centres d'usinage. « Actuellement, nous ne voyons pas d'alternative au système de serrage powRgrip, en particulier pour le serrage de petits outils qui dépassent beaucoup avec des rallonges correspondantes », souligne Clemens Kreyenberg, ajoutant : « En ce qui concerne la sécurité du processus, la facilité d'utilisation et la concentricité des outils serrés, le système de serrage est nettement meilleur que tous les autres systèmes habituels. C'est pourquoi le système de serrage powRgrip est pour nous le premier choix pour l'usinage de matériaux difficiles. Cela concerne surtout les composants de l'ingénierie médicale. Pour ceux-ci, nous devons répondre à des exigences particulières. Cela signifie que nous fabriquons avec une grande précision et en toute sécurité pour les processus, avec une qualité de surface élevée. De plus, les processus validés doivent être traçables. » Dans ce dernier cas également, le système de serrage powRgrip assiste les sous-traitants. L'unité de serrage PGU9500 surveille et stocke les paramètres de toutes les opérations de serrage, tels que le moment du serrage, les adaptateurs et pinces insérés ainsi que la pression de serrage. Ces informations sont donc disponibles en cas de besoin pour la documentation. MSM

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