Nouvelle révolution, Mikron Tool fait son «crazy spring»

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A la limite des performances de la machine et du mécanicien

C’est suite à l’invitation de Markus et Silvia Schnyder pour la sortie du foret CrazyDrill inox, que l’équipe de la rédaction du MSM/SMM s’est rendue à Agno. Ce qui frappe d’emblée l’œil averti une fois les portes de l’atelier de production franchies, c’est le degré de perfection apporté à chaque opération. Le parc machine est moderne et performant: des rectifieuses CNC de chez Rollomatic principalement et systèmes de mesure optique à très haute résolution d’origine Nikon. Il faut savoir que les outils les plus sensibles de la gamme, les forets de petit diamètre, sont tous contrôlés indépendamment. Cela afin d’assurer un taux de conformité de 100% et ainsi être sûr qu’aucun outil non conforme finisse dans le stock ou pire encore chez un client. Cette quête de répétabilité conforme aux tolérances de fabrication est poussée à l’extrême, c’est pourquoi des procédés de fabrication très pointus ont été élaborés afin de garantir les plus fines tolérances de ces outils à haute performance. Même la manière de serrer le barreau en métal dur dans la broche de la rectifieuse fait appel à une solution très originale car elle permet de garantir une répétabilité et une concentricité inférieure au micron. Pour se rendre compte du degré de précision demandé lors de certaines opérations de rectifiage il suffit de prendre les plus petits diamètres de forets de la gamme CrazyDrill, la valeur absolue du dégagement de l’âme est de 4 microns ± 1 micron ! Il a fallu presque une année pour obtenir un processus de fabrication fiable permettant d'obtenir ces tolérances très fines. Les problèmes de flexion des forets longs de petits diamètres lors des opérations de rectification ont demandé eux aussi un soin tout particulier. Il résulte de cet état d’esprit sans compromis, un produit qui sort résolument des sentiers battus, car l’énorme travail d’ingénierie qui vit naître la géométrie de ces outils serait resté orphelin si une équipe de mécaniciens hautement qualifiés n’avait pas réussi à donner vie à ces forets.

Mais de quoi parle-t-on au juste?

L’équipe des cerveaux de Mikron Tool, avec à sa tête le Dr Alberto Gotti, responsable R&D, a mis à plat tous les aprioris sur l’usinage des aciers inoxydables austénitiques et martensitiques. Car non seulement difficiles à travailler, les inox sont issus d’une famille nombreuse dont l’usinabilité passe de moyenne à « il ne nous reste plus que nos yeux pour pleurer ». Dans ces conditions, surtout lors d'opération de perçage de petit diamètre, chacun y va de sa propre recette. Ce problème n’est pas nouveau et tout le monde s’en accommode, les procédés de fabrication sont longs et fastidieux et les coûts prennent l’ascenseur. Cela n’arrange personne, le personnel des ateliers mouillent sa chemise et les clients payent le prix fort, mais comme aucune autre solution n’existe, ni pour remplacer les inox par un autre alliage, ni pour faciliter leur usinabilité, le statu quo règne.

Une approche pragmatique

Oui, mais cela était valable jusqu’à l’arrivée sur le marché de la gamme « Crazy » inox, car ces produits ne s’arrête pas aux forets mais intègrent aussi des fraises toutes aussi performantes. Les problèmes rencontrés lors de l’usinage des aciers inoxydables, qui sont aussi valables pour les super alliages, sont la très mauvaise conductibilité thermique du matériau, sa grande ténacité, sa tendance naturelle à se « resserrer » sur l’outil, ses copeaux long difficiles à gérer et les problèmes de collages sur les arêtes de coupe. Fort de ce constat, l’équipe d’ingénieurs de Mikron Tool s’est mise au travail pour trouver des solutions à tous ces problèmes. Le premier défi à résoudre est le problème d’évacuation des calories générées par l’outil lors de la coupe, c’est là qu’intervient la composante « cool » du produit, nous y reviendrons dans le chapitre suivant. Mais pas seulement, la capacité d’un métal dur à résister à la chaleur est dépendante du pourcentage de cobalt qui compose le produit fritté. C’est pourquoi un carbure à haute ténacité à la rupture avec une bonne résistance aux chocs thermiques a été choisi. La haute ténacité des inox impose une grande force de cisaillement et une charge toute aussi importante sur les arêtes de coupe de l’outil. C’est là que la géométrie de coupe et la préparation des arêtes font la différence. Le problème de « contraction » du matériau lors des opérations de perçage a été résolu de manière originale, un amincissement des premiers millimètres de la pointe du foret et une légère conicité permet de réduire la friction et par conséquence le dégagement de chaleur tout en évitant à l’outil de « serrer » dans la matière. Il en découle un couple de coupe plus faible, de là, une plus grande sécurité du processus est acquise et, cerise sur le gâteau, la qualité de surface augmente de manière significative. Le récurant problème des copeaux qui cassent les outils plus sûrement que tout le reste a trouvé sa solution avec une géométrie hélicoïdales à pas dégressif des goujures. Un angle d’hélice de 32° à la pointe est idéal pour les inox, il autorise une coupe stable et améliore la capacité à briser les copeaux. La seconde partie de l’hélice fait appel à un angle de 12° pour une évacuation rapide des copeaux qui pourraient générer un bourrage et occasionner la casse de l’outil. Les nouvelles générations de rectifieuses CNC ont permis la rectification de goujure à pas dégressif avec une section de l’âme qui reste constante sur toute la longueur du foret assurant une rigidité maximale et réduisant d’autant la fragilité de l’outil. Les collages et soudures à froid sont maîtrisés grâce aux goujures ultra lisses et au revêtement de l'outil. Ce dernier assure un coefficient de friction réduit ainsi qu’une très haute dureté à chaud.

C'est crazy mais c'est aussi cool

La grande force de cette gamme Crazy est sa composante « cool », soit un arrosage haute pression hybride. Hybride car pas vraiment par le centre de l'outil mais pas non plus par la périphérie de la pince de serrage. Le fluide haute pression passe par la périphérie de la queue de l'outil à travers des ouvertures oblongues circulaires aux nombres de 3 ou 4 selon le diamètre de l'outil. Cette configuration permet au fluide de se diriger directement sur la pointe de l'outil avec une pression de service très importante, de l'ordre de 70 à 80 bars. La solution développée par l'équipe d'Agno autorise une lubrification pseudo centrale avec des outils de diamètres tellement réduit que les classiques canaux de lubrification par le corps de l'outil ne sont même pas envisageables. Avec cette solution, l'évacuation des calories se fait de manière optimale. La grande pression de service refoule les copeaux loin de la zone de travail, les arêtes de coupes sont toujours lubrifiées et refroidies quelle que soit la configuration de la pièce ou de la tête de la machine (tête horizontale, petits usinages au fond d'une poche, proche d'un épaulement, etc.). C'est les solutions citées plus haut en combinaison avec le système « cool » qui font de ces produits des outils à très hautes performances. Néanmoins ils sont parfaitement utilisables avec une lubrification externe classique, mais l’apport du système « cool » est déterminant pour atteindre les performances maximales autorisées. Et il serait vraiment dommage de s'en priver.

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