Avant-première SIAMS 2022 — HPTec GmbH Nouvelle gamme d'outils MCT UP (Micro cutting tools Ultra Precision)

de Source : HPTec GmbH

Ces dernières années, le marché en dehors de l'industrie du PCB est devenu de plus en plus important pour HPTec GmbH. En conséquence, l'entreprise développe fortement son segment des micro-outils de coupe (MCT) pour l'industrie horlogère et la bijouterie, l'industrie aérospatiale, le médicale, l'industrie automobile et l'industrie optique.

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HPTec propose une nouvelle gamme d'outils MCT UP (Micro cutting tools Ultra Precision).
HPTec propose une nouvelle gamme d'outils MCT UP (Micro cutting tools Ultra Precision).
(Source : HPTec)

Le segment des micro-outils de coupe couvre la gamme de diamètres de 0,05 à 10,00 mm. Grâce à des géométries d'outils spécialement adaptées, ces outils garantissent un usinage efficace. Les géométries MM (Multi Material) ont été spécialement développées pour répondre aux besoins des utilisateurs de l'industrie horlogère et de la bijouterie. Il s'agit notamment de l'usinage de métaux précieux tels que l'or, l'argent et le platine, ainsi que de métaux non ferreux tels que le laiton, le cuivre et l'aluminium, mais aussi de l'acier inoxydable fortement allié et des alliages de titane. Le programme de micro-outils UP comprend des outils de perçage, de fraisage, de guillochage, des fraises de gravure et des forets NC de diamètre < 3,00 mm. Elle est complétée par des fraises de forme et des scies circulaires, ainsi que par des accessoires de machine tels que des broches spéciales haute vitesse.

Un objectif de développement clairement défini

L'objectif était d'obtenir une précision, une qualité de surface et une fiabilité de processus maximales dans un spectre multi-matériaux. La qualité du processus de rectification est d'une importance particulière à cet égard. Tous les outils sont polis miroir, ce qui rend inutile un revêtement dur dans de nombreuses applications et garantit une arête très tranchante. Des revêtements PVD minces appropriés sont également disponibles sur demande. Un élément inhabituel sur le marché, mais un « must » dans l'industrie horlogère : tous les outils de fraisage sont à arêtes vives, sans phase de protection ni rayon.

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Avec une tolérance de queue de h4, la tolérance est plus serrée que les tolérances h6 courantes sur le marché, ce qui prolonge considérablement la durée de vie des outils et améliore la qualité de surface des composants. Le micro-usinage est un système global dans lequel chaque composant est configuré pour obtenir la plus grande précision, la plus grande qualité de surface et la plus grande durée de vie d'outil possibles. Il est inutile d'utiliser un micro-outil performant sans un système de serrage d'outil et une broche de machine qui se situe également dans la gamme « ultra précision ». En tant qu'interface cruciale entre la broche d'une machine UGV haute fréquence et un micro-outil en carbure, le dispositif de serrage de l'outil a une influence sur la qualité de la pièce à réaliser. En particulier dans le domaine du micro-usinage ultra-précis, les dispositifs de serrage ont une influence majeure sur les résultats d'un processus. La qualité du faux-rond et du faux-rond axial ainsi que la répétabilité du processus ont la plus haute priorité dans le micro-usinage. L'influence considérable de la concentricité sur la durée de vie des micro-outils et la qualité de surface réalisable est bien connue. Par expérience, il est connu que les micro-outils serrés avec un diamètre de queue ≤ 3,00 mm surchauffent avec un système de serrage conventionnel et que la concentricité souhaitée de < 0,003 mm ne peut donc pas être atteinte. Des essais ont montré que les mandrins de frettage perdent progressivement leur concentricité en raison de l'effet thermique sur le matériau. Dans ce cas, la tolérance du diamètre de la queue des micro-outils est également déterminante et doit être adaptée au dispositif de serrage utilisé pour les micro-outils. Les dispositifs de serrage conçus pour le micro-usinage de haute précision, en combinaison avec les outils MCT de HPTec GmbH, permettent généralement d'atteindre une erreur de concentricité de  0,003 mm dans l'état de serrage mesuré.

Une autre exigence pour les dispositifs de serrage de haute précision est le déséquilibre résiduel minimal à des vitesses de 100 000 min-1. À cette fin, les dispositifs de serrage doivent être équilibrés avec une qualité d'équilibrage de G 2,5 à 30 000 min-1. Un autre inconvénient des mandrins de frettage est la connexion rigide sans propriétés significatives d'amortissement des vibrations et l'influence sur la broche de la machine. Alors que les systèmes de frettage rigides transmettent les vibrations directement à la broche, les porte-outils amortisseurs de vibrations agissent comme un amortisseur, protégeant le composant le plus coûteux du centre de micro-usinage et prolongeant sa durée de vie. En outre, HPTec GmbH propose des solutions pour les applications qui requièrent des vitesses de rotation élevées mais qui ne sont pas disponibles sur la machine dans le cadre du programme MCT UP : une broche à grande vitesse, entraînée par air ou par KSM (liquide de refroidissement-lubrification), qui est rentable et très précise. Des vitesses allant jusqu'à 70 000 tr/min peuvent être atteintes avec une pression de liquide de refroidissement correspondante comprise entre 10 et 60 bars. La précision est garantie : à chaque changement d'outil, la turbine d'entraînement et les deux roulements à billes sont également remplacés, il n'y a donc pas de vibrations dues à l'usure des roulements à billes. Le serrage dans un porte-outil standard, un diamètre de la queue de l'outil de 3,00 mm, des versions angulaires et pivotantes/réglables sont également disponibles.

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MCT UP : plus que de simples outils

Depuis début 2020, HPTec GmbH et le constructeur de machines ultra précision Primacon GmbH collaborent intensivement sur des projets de micro-usinage dans les domaines de l'horlogerie, médical, dentaire et optique. Afin d'utiliser les outils MCT UP pour les projets d'ingénierie et les essais clients, HPTec a investi pour son laboratoire d'essais dans une nouvelle fraiseuse de haute précision Primacon PFM 4024-5D, qui est déjà conçue pour l'usinage à 5 axes dans sa version de base. Et comme déjà mentionné, pour assurer une concentricité  0,003 mm, HPTec a opté pour un système de serrage d'outil à serrage polygonal. Le département R&D de HPTec utilise également la machine UP pour les essais de nouvelles géométries et de nouvelles stratégies de micro-usinage.

Les fraiseuses de haute précision doivent non seulement atteindre une précision extrême de l'ordre du µm, mais aussi produire des qualités de surface exceptionnelles. Pour y parvenir, ils doivent d'une part garantir des processus stables sans dérive de température ni vibrations, mais aussi permettre des vitesses de broche énormes. Un exercice d'équilibre que la Primacon PFM 4024-5D maîtrise avec brio.

HPTec GmbH et Primacon GmbH au SIAMS 2022

Halle 2.2, stand A10

MSM

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