Machines-outils La rectification centerless repensée pour des éléments roulants parfaits

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Cette application illustre parfaitement la possibilité de réaliser des fabrications en grande série en Suisse, que l’on pensait depuis longtemps délocalisées, grâce à la rectifieuse centerless hautement autonome, la ­CUBE 350, développée par Tschudin, avec laquelle Strähl Décolletage AG a franchi, il y a un an, le pas vers la technologie de rectification.

Des éléments roulants sont fabriqués pour des roulements à rouleaux cylindriques et des roulements à aiguilles de haute qualité. En raison de l’excellente qualité, du Swissmade à 100 %, de la fiabilité de livraison exemplaire et d’une structure de coûts compétitive grâce à un très haut degré d’autonomie, le volume de commandes de la part du client a encore été augmenté. Les responsables de Strähl ont alors commandé une deuxième machine Tschudin ­CUBE 350.

Ces dernières années, on a peu entendu parler de Tschudin sur le marché suisse des machines. Cela va probablement changer, car avec la ­CUBE 350, les ingénieurs de développement de Tschudin ont mis au point une rectifieuse centerless qui est tout simplement remarquable dans son segment et parfaitement adaptée aux exigences de l’industrie suisse.

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La ­CUBE 350 dispose d’une flexibilité sans équivalent. En moins d’une heure, elle peut être rééquipée pour une nouvelle pièce. De plus, grâce à sa grande fiabilité, elle est également conçue pour la fabrication en très grandes séries, comme le montre ce reportage consacré à Strähl Décolletage AG. Une collaboration entièrement suisse qui illustre la manière dont l’industrie du pays peut rester compétitive et pérenne.

Un design de machine de premier ordre

À première vue, la ­CUBE 350 est l’une des rectifieuses centerless les plus compactes du marché. Elle permet de rectifier des composants d’un diamètre compris entre 0,1 et 20 mm en rectification en enfilade ou en plongée, et, si nécessaire, également en fonctionnement 24 heures sur 24. C’est précisément dans cette machine que Strähl Décolletage AG a investi pour la première fois il y a un an, mais reprenons depuis le début.

Fondée en 1988, Strähl Décolletage AG s’est spécialisée dans les pièces de décolletage et de fraisage d’un diamètre allant jusqu’à 25 mm, voire jusqu’à 38 mm dans certains cas, et se concentre sur les grandes séries. Un regard sur son parc machines montre que Strähl privilégie des machines-outils haut de gamme, avec une attention particulière portée à la Suisse et au Japon. Au cours des trois dernières années, le volume des commandes a encore fortement augmenté. L’entreprise est passée de onze collaborateurs à 19 spécialistes en l’espace de seulement trois ans.

« Produire en continu, c’est l’une de nos stratégies »

À la question de savoir comment s’explique cette évolution positive, ­Ferdi  Saiti, CEO de Strähl­ Décolletage AG, répond : « Notre objectif est de produire en continu. C’est l’une des stratégies que nous suivons de manière systématique. Même lorsqu’une commande n’a pas encore été renouvelée, nous produisons les pièces en avance. Car, forts de notre expérience, nous savons que le client passera de nouveau commande. Dans ce cas, nous sommes immédiatement prêts à livrer. Dans l’idéal, nous pouvons expédier le jour même de la commande. Cela nous donne des avantages considérables en matière de capacité de livraison. Notre clientèle couvre les domaines du génie du bâtiment, de l’électrotechnique, de la connectique et de la technologie des capteurs. Par ailleurs, nous fabriquons des composants pour les systèmes de refroidissement des supercalculateurs utilisés en intelligence artificielle. Ce sont autant de secteurs en forte croissance. »

Des séries allant de 10 000 à plusieurs millions de pièces

En raison de ces tailles de lot importantes, les machines affichent des temps de fonctionnement relativement longs. Un avantage majeur est toutefois que les responsables peuvent, en cas d’annulation de deux ou trois commandes, répartir une commande importante sur plusieurs machines ainsi libérées.

F. Saiti déclare : « Il peut alors arriver que nous ne produisions pas seulement l’équivalent d’un besoin annuel, mais le double, et que nous stockions les pièces pour le client. L’essentiel est que les machines ne s’arrêtent jamais. Nous appliquons ce principe en permanence.  »

40 tours de décolletage et la première machine de rectification Tschudin

Les composants sont fabriqués sur un parc actuel de 41 machines-outils, dont 40 tours de décolletage et une machine de rectification, la Tschudin CUBE 350. Les matériaux sont définis par les clients. L’usinage porte sur des aciers inoxydables, du laiton, de l’aluminium, de l’acier ainsi que sur des alliages sans plomb.

F. Saiti explique : « Dans le domaine de l’acier et du laiton sans plomb pour le décolletage, nous avons été parmi les premiers à nous engager et avons développé en conséquence des solutions de fabrication performantes. Pour obtenir une fragmentation fiable des copeaux, il est nécessaire d’utiliser les outils adaptés. Par ailleurs, nous utilisons la technologie de coupe par oscillation (LFV) pilotée par CNC sur nos centres de tournage. »

Premier investissement dans la rectification

Mais comment a été décidée l’acquisition d’une Tschudin CUBE 350 ? F. Saiti répond ainsi « Nous avons reçu une demande importante d’un client existant concernant des éléments roulants destinés à des roulements. Il s’agissait de dix références similaires, d’un diamètre compris entre 2 et 6 mm et d’une longueur pouvant atteindre 23 mm. Les quantités se situent dans le haut de la fourchette, à plusieurs millions de pièces par an. Nous fabriquions déjà ce type d’éléments roulants pour ce client, mais avec des volumes nettement inférieurs. »

Le processus jusqu'ici

F. Saiti : « Jusqu’à présent, nous nous approvisionnions en matière première (acier pour roulements) dont nous devions ébaucher le diamètre avec une surépaisseur sur nos tours de décolletage, avec des opérations de chanfreinage et de tronçonnage. Comme nous disposions en permanence d’un stock important de pièces pour nos clients, nous pouvions libérer directement six tours de décolletage pour cette nouvelle commande. Nous confiions les pièces tournées à des partenaires externes pour la trempe puis la rectification. Nous avons démarré la commande avec ce concept de fabrication, mais nous n’aurions pas été compétitifs à long terme. Il a donc fallu adapter notre processus de production. »

Le nouveau processus : adaptation de la matière première

Une première étape a consisté, selon F. Saiti, à optimiser le matériau en barres : « Nous avons adopté un matériau en barres disposant déjà de la surépaisseur de rectification requise (0,03 à 0,07 mm), ce qui nous a permis de ne plus avoir à ébaucher le diamètre par tournage. »

La préparation des barres brutes est certes toujours réalisée sur des tours de décolletage, mais elle se limite au chanfreinage et au tronçonnage. Grâce à cette évolution, le temps consacré au tournage a dans un premier temps été réduit de moitié. Il s’agit d’un gain d’efficacité considérable, si l’on considère qu’au départ six tours automatiques étaient mobilisés. La trempe et la rectification restaient toutefois, à ce stade, encore confiées à des partenaires externes.

Intégration de la compétence en rectification

F. Saiti explique : « Une fois le processus lancé, nous avons réfléchi à la manière de produire encore plus efficacement. Nous avons abordé le sujet avec l’un de nos spécialistes, S. Rexhepi. Il avait passé son examen de fin d’apprentissage en rectification cylindrique chez son précédent employeur et connaissait déjà la Tschudin ecoLine 400, sur laquelle il avait travaillé pendant six mois. Dans une certaine mesure, nous avons eu la chance de disposer en interne de cette compétence en rectification. Il ne nous manquait plus que la bonne machine de rectification. Plusieurs options s’offraient à nous, que nous avons évaluées », précise F. Saiti.

Retrofit ou nouvel investissement ?

Afin de trouver la machine la mieux adaptée, différents fabricants de rectifieuses ont été évalués. Les machines rétrofitées sont certes moins coûteuses à l’achat, mais elles n’offrent pas la productivité des machines modernes. Elles présentent également une empreinte au sol plus importante, comme l’indique F. Saiti : « Nous aurions eu besoin de trois machines rétrofitées pour atteindre le rendement que nous obtenons aujourd’hui avec la CUBE 350. Si l’on ajoute le service et le personnel d’exploitation, de tels investissements ne sont pas rentables à long terme pour ce champ d’application spécifique. »

C’est à ce niveau que la Tschudin CUBE 350 a suscité un vif intérêt, notamment parce que S. Rexhepi a acquis de très bonnes expériences avec la Tschudin ecoLine 400. Il déclare : « La CUBE 350 constitue une véritable révolution à plusieurs égards. Tant la productivité que la sécurité des processus sont tout simplement exceptionnelles. Elle n’est pas seulement conçue pour la production en série, mais aussi pour les petites séries, car elle se rééquipe et se règle très facilement d’un lot à l’autre. »

S. Rexhepi maîtrise aujourd’hui parfaitement le processus de rectification chez Strähl Décolletage AG. Lors de la visite de la rédaction du SMM sur site, 90 éléments roulants étaient rectifiés en une minute, en fonctionnement entièrement autonome et 24 heures sur 24. Fort de son savoir-faire, il forme également ses collaborateurs, qui peuvent le remplacer en son absence, et sont capables de régler la machine et de programmer un nouveau lot.

L’automatisation des pièces est développée et intégrée en fonction des besoins du client

Pour une productivité élevée, l’alimentation et l’évacuation des pièces sont déterminantes. De manière générale, l’automatisation doit être adaptée au type de pièces usinées. Les ébauches destinées à la fabrication d’éléments roulants sont typiquement du vrac, idéalement amené dans la zone de travail au moyen d’un bol vibrant et d’un système de convoyage par tuyau. La pièce brute est ensuite engagée dans le processus de rectification par la meule d’entraînement. Après sa sortie, la pièce finie tombe sur un convoyeur et est acheminée vers l’extérieur dans un bac.

En raison de la productivité élevée de la CUBE 350, Tschudin a dû intégrer un magasin supplémentaire de pièces brutes, car le bol vibrant était déjà vide après quelques heures. Grâce à ce magasin supplémentaire, la CUBE 350 peut fonctionner sans opérateur pendant tout le week-end. Tschudin développe entièrement en interne ces solutions d’automatisation ainsi que d’autres.

Excellente stabilité thermique

Toutes les 30 minutes, cinq pièces sont mesurées. Les plages de tolérance des éléments roulants se maintiennent entre 1 et 1,5 µm entre deux dressages de la meule.

Shqiprim Rexhepi précise à ce sujet : « Nous n’utilisons même pas la moitié de la plage de tolérance cible. De manière générale, la machine est extrêmement stable thermiquement. En été, les températures dans notre atelier avoisinent les 30 degrés. Les éléments roulants restent toujours parfaitement dans la plage de tolérance. »

Marc Tschudin, CEO de Tschudin AG, ajoute  : « La CUBE 350 intègre de nombreux capteurs. En cas de besoin, elle ajuste la compensation thermique via la commande, de sorte que des pièces conformes sont produites en permanence, indépendamment de la température ambiante. Le bâti en granit joue ici un rôle clé : il transmet la température très lentement (la stabilité thermique est environ 30 fois supérieure à celle d’un bâti en fonte minérale), ce qui permet un contrôle particulièrement précis, si nécessaire.

La régulation fonctionne ainsi de manière entièrement autonome en arrière-plan. La machine dispose en outre d’un groupe de refroidissement avec échangeur thermique, qui limite au minimum la dérive thermique. »

Concept d’utilisation très convivial

À propos de la programmation et de l’utilisation, ­F. ­Saiti précise : « L’accessibilité aux meules et l’ergonomie de la zone de travail sont exemplaires. Sur le plan de la programmation, nous bénéficions de l’interface utilisateur conviviale de la commande Fanuc et du logiciel de rectification développé par Tschudin. De plus, je tiens à souligner la grande simplicité de la machine, tant dans son concept que dans sa fabrication. La machine est simple à utiliser et offre une longue autonomie de fonctionnement.

Avec ­S. ­Rexhepi, nous disposons d’un régleur qui a obtenu son diplôme dans le domaine de la rectification. Il possède une grande expertise que nous exploitons pleinement. La machine peut toutefois aussi être utilisée par un « simple » décolleteur, à condition qu’il ait été formé. »

« Nous nous sommes positionnés de manière pérenne »

F. Saiti résume : « Si quelqu’un m’avait demandé, il y a deux ans, si nous développerions un jour une compétence en rectification chez nous, j’aurais jugé cela totalement irréaliste. Après une année d’excellents retours d’expérience avec la Tschudin CUBE 350, nous nous réjouissons déjà de l’arrivée de la deuxième ­CUBE 350. Grâce à l’énorme productivité et à l’autonomie de la CUBE 350, nous nous situons dans la même gamme de prix que nos concurrents d’Europe de l’Est et de Chine, et ce avec un franc suisse à un niveau jamais aussi élevé qu’aujourd’hui. Grâce à cet investissement, nous nous sommes positionnés de manière pérenne dans la fabrication en grande série d’éléments roulants pour roulements sur un marché mondial très concurrentiel. »

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