Adapter ses stratégies d'usinage aux MCU Quels outils pour les micro centre d'usinage ?

de Source : Louis Belet

Dernièrement une nouvelle pensée a émergé dans l'industrie de la microtechnique : « Pourquoi utiliser des machines-outils de plusieurs tonnes pour produire des pièces de quelques grammes ? »

Entreprises liées

Trous percés à la fraise.
Trous percés à la fraise.
(Source : Louis Belet)

La question est pertinente et dans la droite ligne d'une industrie plus « verte », utilisant moins de ressources pour produire une même pièce. Plusieurs fabricants de machines suisses et étrangers ont maintenant à leur catalogue des centres d'usinage beaucoup plus compacts. Ces machines, 3 axes, 4 axes voir 5 axes sont même souvent déjà dans vos ateliers.

Connectées entre elles, couplées à des systèmes de chargement-déchargement automatiques et des instruments de contrôle, ces machines peuvent former des micro-usines presque autonomes avec une empreinte au sol et une consommation énergétique très réduites.

Galerie d'images

Dans cet article nous n'évoquerons aucun fabricant ni modèle de machines en particulier, mais il faut savoir que si les machines répondent aux différents points ci-dessus, les conceptions de ces micro centres d'usinage, que nous appellerons MCU (Micro Centres d'Usinage), peuvent être très différentes d'un fabricant à l'autre.

Elles ont par contre des points communs  :

  • Broches très hautes fréquences, jusqu'à 80 000 tours par minute
  • Broches à puissance limitée
  • Mouvements de la machine très dynamiques
  • Grandes avances en travail
  • Petit volume de travail, courses des axes courtes
  • Petit magasin d'outils
  • Peu de masse en mouvement lors de l'usinage

Si les MCU ont évolué et évoluent encore, qu'en est-il des outils de coupe et des stratégies d'usinage ?

Comment faire pour qu'une pièce fabriquée sur une machine à 10 kW soit produite avec une machine consommant moins de puissance électrique qu'un sèche-cheveux mais avec une qualité, une précision et des temps d'usinage identiques voir meilleures ?

Les grands principes à utiliser avec les MCU

  • Utiliser un seul outil pour faire de multiples opérations, perçage et fraisage, ébauche et finition

De nouveaux outil ont été spécialement conçus pour être polyvalents, permettant le surfaçage, l'ouverture de poche et même le perçage. Il y a par conséquent moins de temps de changement d'outil, et moins d'arrêt et de redémarrage de broche. À noter aussi que les diamètres de coupe maximum des outils pour les MCU se situent autour des 3 mm.

  • Faire des petites passes rapidement

Les broches des MCU ayant moins de puissance que la moyenne, les stratégies de passe importante avec des gros volumes de copeaux sont à oublier.

Il vaut mieux utiliser les hautes fréquences de broches et les possibilités de dynamiques et de déplacements rapides. On programmera alors un grand nombre de passes en enlevant de plus petites sections de matière. Dans le tableau de la figure 1, on retrouve les paramètres de coupe pour du fraisage en épaulement dans un acier inoxydable sur un centre d'usinage dit « conventionnel  » et sur un MCU avec un même outil.

On voit donc que pour des débits copeaux [Q] sensiblement identiques, il y a des différences notables pour tous les autres facteurs. Les vitesses de coupe, les vitesses d'avance, les largeurs et profondeurs de passes, tout est différent.

Les trajectoires de types trochoïdales deviennent aussi courantes et possibles en micro-usinage, les machines permettant des accélérations et décélérations rapides.

Ces nouveaux outils de coupe couplés à des stratégies d'usinage non habituelles engendrent des questions légitimes :

  • Est-ce adapté à toutes les matières à usiner ?
  • À quoi faut-il faire spécialement attention lors du réglage ?
  • Le perçage à la fraise est-il efficace ?
  • Les hautes vitesses de coupe utilisées avec les MCU ont-elles un impact sur la durée de vie de l'outil ?
  • La qualité des pièces usinées sera-t-elle toujours au même niveau ?
  • Et qu'en est-il du temps d'usinage ?

MSM

(ID:47809281)