La fonction brise-copeaux de la Miyano ANX-42 SYY LFV optimise la production de la société Eglin Präzisionsmechanik AG Technologie brise-copeaux LFV : cas d'application parfait

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Dans le domaine des techniques de fabrication, le développement de la technologie brise-copeaux LFV, pour « Low-Frequency Vibration Cutting », est synonyme de révolution. De quoi s'agit-il exactement ? Découvrez le cas de l'entreprise Eglin Präzisionsmechanik AG, qui utilise cette technologie développée par Citizen sur une nouvelle Miyano ANX-42 SYY, afin d'usiner des matériaux à copeaux longs en toute sécurité et en peu d'opérations.

Depuis des décennies, Eglin Präzisionsmechanik AG fabrique des composants en cuivre, matériau ayant des conductivités thermique et électrique très élevées. Or, usiner le cuivre est loin d'être un jeu d'enfant. Le tournage de pièces en cuivre est par exemple particulièrement exigeant, car le contact entre l'arête de coupe de l'outil et ce matériau relativement dur génère beaucoup de chaleur et des copeaux continus qui peuvent perturber le processus d'usinage. Les copeaux qui ne se brisent pas s'enroulent autour des outils et empêchent parfois une fabrication sans opérateur. Mais ça, c'était avant. Avec la nouvelle Miyano ANX-42 SYY agrémentée de la technologie LFV intégrée, le tournage de composants en cuivre est devenu un plaisir. Voyez donc.

Comment de déroulait l'usinage du cuivre jusqu'à présent ?

L'usinage extérieur du cuivre est une tâche déjà exigeante en soi, mais les opérations de tournage des contours intérieurs le sont encore plus, car les copeaux s'évacuent difficilement. Dans le pire des cas, le copeau se coince entre l'outil et la pièce et entraîne la rupture de l'outil.

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À la question de la rédaction concernant l'usinage du cuivre jusqu'à présent, Samuel Eglin, directeur d'Eglin Präzisionsmechanik AG, répond : « Nous avons parfois misé sur le fraisage plutôt que le tournage, car cette méthode produit des copeaux relativement courts. Mais le fraisage sur un centre de tournage n'est pas idéal en termes de rentabilité, entre autres à cause du coût des outils, etc. Nous avons également résolu certains problèmes en introduisant une interruption de coupe dans le processus par le biais de la programmation CNC. Une telle approche permet certes de briser les copeaux, mais la charge ainsi saccadée a un effet négatif sur la durée de vie de l'outil. »

Roger Voutat, CSO de Newemag SA, ajoute : « La technologie LFV réalise au contraire une interruption de coupe douce et fluide grâce à la synchronisation harmonieuse de la vitesse de rotation de la broche et des paramètres variables de l'outil. Il s'agit d'un enlèvement de copeaux oscillant. Une simple fonction de commande permet l'activation du LFV, des paramètres comme la définition de la fréquence étant néanmoins laissée au soin de l'opérateur. »

Compétence clé : fabrication de composants en cuivre

La fabrication de connecteurs et de composants en cuivre de différentes tailles fait partie des compétences clés d'Eglin Präzisionsmechanik AG. Au premier abord, le tournage de composants en cuivre ne semble pas spectaculaire, mais il s'agit de l'un des travaux d'usinage les plus exigeants qui soient. Jusqu'à présent, lors de la réalisation de certains contours intérieurs, un collaborateur devait rester près de la machine afin d'éliminer les copeaux de l'espace de travail ou des outils lors d'un arrêt programmé de la machine. Tout tient à la formation des copeaux de cuivre, comme l'explique M. Eglin : « Le cuivre est un matériau ductile, et c'est précisément là que se situe le problème. Par le passé, nous avons régulièrement eu des arrêts machines temporaires à cause de copeaux continus qui perturbaient le processus de tournage. Il était alors impossible de penser à une fabrication sans intervention humaine. »

En ce qui concerne l'usinage du laiton et de l'acier de décolletage, les machines de l'entreprise Präzisionsmechanik Eglin AG fonctionnent 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Du côté du cuivre, c'était donc jusqu'à aujourd'hui un vœu pieux, comme le commente encore M. Eglin : « Pour nos composants en cuivre, nous devions jusqu'à présent appliquer un arrêt automatique défini à la machine, afin que le collaborateur puisse enlever les copeaux. Parfois, nous ne pouvions même pas terminer l'usinage d'une pièce sans l'intervention d'un opérateur. » Des situations typiques de l'usinage du cuivre. Avec la Miyano ANX-42 SYY et la technologie intégrée de brise-copeaux LFV, ces problèmes sont de l'histoire ancienne.

Un processus de bris de copeaux sûr est un élément décisif

« La sécurité du processus de bris de copeaux est l'un des facteurs les plus importants dans le domaine du tournage, que ce soit pour une production avec ou sans opérateur. Cette thématique de bris de copeaux va augmenter massivement dans les années à venir, car le plomb ne peut plus être ajouté dans de nombreux matériaux, en particulier le laiton. Dans ce contexte, il convient de se référer à la directive RoHS II (2011/65/UE). Répondre à la question « À partir de quand tous les composants métalliques des appareils électriques et électroniques devront être sans plomb » ne sera possible que lorsque la Commission européenne aura traité la demande de prolongation des dérogations 6 a-c, extrêmement importantes pour l'industrie de l'usinage », explique M. Voutat.

À cela ajoute M. Eglin : « S'il n'est plus possible d'ajouter du plomb dans les alliages, le comportement d'usinage des matériaux va être considérablement modifié car la ductilité augmente massivement, de même que la création de chaleur au niveau de l'arête de coupe. Les entreprises qui travaillent le laiton, en particulier, vont être confrontées à de tout nouveaux défis en matière d'usinage. Ici, chez Eglin Präzisionsmechanik AG, nous nous intéressons à ce sujet depuis des années déjà à cause de l'usinage du cuivre. Avec la Miyano ANX-42 SYY et la technologie LFV intégrée, nous disposons d'une véritable solution aux problèmes d'usinage du cuivre et, plus généralement, des matériaux ductiles à copeaux longs. »

Une technologie de bris contrôlé des copeaux

L'excellente sécurité du processus LFV ouvre à l'utilisateur de la Miyano ANX-42 SYY un large éventail d'applications, ainsi qu'une liberté quasi illimitée dans le choix des matériaux à usiner. M. Voutat détaille : « La technologie LFV de la Miyano ANX-42 SYY est parfaitement adaptée aux matériaux à copeaux longs comme les aciers, les alliages trempés, les matériaux à faible teneur en plomb, les métaux non ferreux ou les matières plastiques. L'ANX-42 SYY est le premier tour Miyano équipé de l'innovation brevetée LFV sur les tourelles. » L'enlèvement de copeaux oscillant peut être programmé sur les deux tourelles et, si nécessaire, dans différents modes, aussi bien pour le tournage que pour le perçage. Le LFV est toujours utile là où, dans des conditions d'usinage normales, il n'est pas possible de casser le copeau de manière contrôlée.

Miyano ANX-42 SYY : une conception stable

La conception globale de la Miyano ANX-42 SYY est conçue pour un usinage extrêmement rapide et précis, aussi bien de la face avant que de la face arrière de pièces complexes. Avec un poids total de six tonnes, la Miyano ANX-42 SYY est extrêmement stable. L'usinage rapide et extrêmement précis est assuré par une technique linéaire de pointe et des guidages spéciaux de haute précision sur tous les axes, ainsi que par une vitesse d'avance rapide accrue par rapport au modèle précédent.

Aussi bien pour l'ébauche que pour la finition

« Le procédé LFV peut être utilisé pleinement aussi bien pour l'ébauche que pour la finition, ce que j'avais du mal à imaginer au début, mais qui est effectivement possible et peut s'avérer décisif pour certains usinages. Nous sommes en train de développer un savoir-faire important en matière de processus de production avec la technologie LFV. Le brise-copeaux se comporte en effet différemment selon la pièce, les paramètres de coupe, le matériau et l'outil. En principe, la longueur de copeau peut être réglée directement en fonction de la manière dont on cadence concrètement le LFV. Les libertés techniques de fabrication sont énormes mais en même temps, ce processus relativement complexe nécessite une certaine expérience pour définir les valeurs idéales dans le programme CNC. En fin de compte, la sécurité du processus est certes importante, mais la productivité doit également être au rendez-vous. Les deux doivent être en équilibre pour avoir une rentabilité élevée », raconte M. Eglin.

La machine convainc également au-delà de la fonction LFV

De manière générale, l'ANX-42 SYY convainc par sa polyvalence. La machine dispose d'un espace de travail compact et, pour une plage de diamètres allant jusqu'à Ø 42 mm, d'une surface au sol relativement réduite. Les deux tourelles porte-outils, chacune dotée d'un axe Y, peuvent travailler simultanément et réaliser des travaux de fraisage aussi bien sur le pourtour que sur la face de la pièce grâce aux stations d'outils entraînées. La superposition est également possible : ainsi, grâce à l'axe X supplémentaire dans la contre-broche, la broche de reprise peut par exemple suivre la tourelle 2, ce qui permet un usinage intérieur simultané sur les deux broches. L'ANX-42 SYY est la première Miyano avec guidage par roulement. Cette caractéristique, bien qu'atypique pour Miyano, est nécessaire à l'implémentation de la technologie LFV.

Possibilité de charges plus élevées sur les outils

De manière générale, le processus de fabrication devient plus complexe. Le rôle des outils est également modifié par la technologie LFV. M. Eglin explique : « Pour le cuivre pur, il n'existe pas d'outils de tournage ou de plaquettes spécialement conçus ou adaptés. Dans tous les cas, il est judicieux d'utiliser des outils avec une géométrie de brise-copeaux prononcée. En fait, les charges sur les outils sont élevées, même en mode LFV. Nous ne pouvons pas encore quantifier définitivement si cela aura un impact sur la durée de vie des outils, car nous ne disposons pas encore d'expérience à long terme ou de données validées. Actuellement, nous ne voyons pas de problème dans la durée de vie des outils, nous nous concentrons sur la sécurité du processus, qui a pu être massivement augmentée. »

Expériences positives avec Miyano

À savoir pourquoi l'entreprise a investi dans la nouvelle technologie LFV, M. Eglin répond : « Il y a plusieurs raisons, dont le fait que nous avons fait d'excellentes expériences avec les machines Miyano que nous utilisions jusqu'à présent. Les modèles Miyano ABX et BNA que nous utilisons se sont distingués par une sécurité des processus et une précision très élevées. Ils sont de plus très rapides, ce qui est également dû au fait que les courses très courtes typique du concept des machines Miyano. En combinaison avec la commande Fanuc, les machines Miyano produisent de manière fiable, même dans des plages de tolérance très étroites. Le matin, lors du démarrage à froid des machines Miyano, nous n'avons qu'un centième d'échauffement. Dès qu'elles atteignent leur température de fonctionnement, elles disposent d'une excellente répétabilité. Nous n'avons aucun problème de conicité ou autre. Un autre aspect positif est le service de pointe de Newemag : lorsqu'il y a un problème, il est résolu très rapidement, de manière coopérative et durable. »

Une machine-outil en pole position

« Cincom et Miyano appartiennent au même groupe. À l'origine, Citizen-Cincom a développé et breveté la technologie LFV, puis Citizen a pu la transposer sur les tours Miyano. Le processus est continuellement développé et perfectionné. Comme pour le fraisage trochoïdal, les fabricants d'outils vont certainement observer attentivement la technologie et développer à l'avenir des outils sur mesure qui aideront à optimiser encore l'ensemble du processus », espère M. Voutat.

À propos du développement d'outils et de l'avance technologique, R. Voutat affirme : « Si ces dernières années les outils, en raison de leurs performances élevées, ont systématiquement défié les machines-outils et les ont poussés à leurs limites, dans ce cas, les machines-outils sont pour une fois en pole position et défient les fabricants d'outils. »

Et M. Eglin de conclure : « Nos connecteurs en cuivre sont un cas d'application parfait pour la technologie LFV. Nous évaluons actuellement quels autres composants nous pourrions produire sur la Miyano ANX-42 SYY, parallèlement aux composants en cuivre. Nous voyons un potentiel pour les matières plastiques, les aciers alliés au chrome, le laiton sans plomb et les alliages résistant aux hautes températures. » MSM

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