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Les critères de qualité déterminent la précision et la productivité

Historiquement, le respect des critères de base avait toujours été suffisant pour effectuer la plupart des opérations d'usinage. En raison d'exigences croissantes en matière de qualité des pièces et d'efficacité de la découpe des métaux, et dans un contexte marqué par la modernisation des concepts et des procédures de machines-outils, des facteurs auparavant considérés comme secondaires, qui pouvaient également être qualifiés de critères de qualité, gagnent maintenant rapidement en importance. On peut également observer ici des rythmes de développement différents selon les industries et selon les parties du monde. Plus les exigences sont élevées en matière de précision dimensionnelle et de qualité de surface, mais également de rentabilité, plus les critères de qualité suivants sont rigoureux.

• Précision de concentricité :

Pour un usinage de précision, la précision de concentricité des outils et de l'ensemble du train d'entraînement sont d'une importance cruciale. Ce sont en effet eux qui déterminent si les dimensions et les tolérances sont atteintes. Par ailleurs, la précision de concentricité a une influence significative sur l'usure de l'arête de l'outil et sur la durée de vie de la broche de la machine. Si l'outil serré ne tourne pas de manière centrée par rapport à l'axe du porte-outil, des inexactitudes risquent de se produire et les dimensions requises sur la pièce ne seront pas respectées. De plus, les outils commenceront à casser lors de l'usinage, entraînant des micro-écailles sur l'arête de coupe de l'outil et accélérant l'usure de celle-ci.

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• Répétabilité :

La répétabilité d'un porte-outil décrit dans quelle mesure le montage d'un outil peut reproduire un paramètre défini après plusieurs tentatives. Pour l'usinage de précision moderne, ce n'est pas tant la précision absolue qui est déterminante que la fidélité de reproduction de la machine, et donc du porte-outil. Les erreurs de machine systématiques peuvent être compensées relativement facilement dans les machines CNC modernes au moyen d'algorithmes dans la commande de machine. Toutefois, cela n'est possible que si la répétabilité est élevée, c'est-à-dire si les écarts respectifs sont toujours aussi identiques que possible. La répétabilité du porte-outil est donc décisive pour déterminer quelles précisions sont finalement atteintes sur la pièce.

• Qualité d'équilibrage :

Pour simplifier, un déséquilibre survient lorsque la masse d'un corps en rotation est inégalement répartie, soit parce que le centre de gravité n'est pas situé sur l'axe de rotation (déséquilibre statique), soit parce que l'axe principal d'inertie n'est pas parallèle à l'axe de rotation (déséquilibre dynamique). Les porte-outils présentent souvent une combinaison de déséquilibres statique et dynamique. Les causes peuvent être entre autres : interprétations techniques liées à la conception du porte-outil ou de l'outil (ex : outils à arête simple) ; conception asymétrique du porte-outil (due par exemple à des rainures de préhension ou à des vis de serrage) ; répartition asymétrique de la masse due aux tolérances de fabrication ; défaut d'alignement ou erreurs de montage du corps en rotation. Les porte-outils présentant des déséquilibres conséquents ont des effets négatifs à plusieurs égards : mauvaise qualité de surface due aux vibrations exercées sur le porte-outil ; limitation des vitesses de coupe réalisables ; diminution de la précision de production ; réduction de la durée de vie de l'outil ; dommages à la broche de la machine.

• Amortissement des vibrations :

En fonction de la réponse en fréquence tolérée de l'ensemble du système comprenant la machine, le porte-outil, l'outil, le serrage de la pièce et la pièce elle-même, des vibrations se produisent lors de chaque processus de découpe des métaux. Celles-ci peuvent avoir des effets considérables sur le résultat de l'usinage et accélérer l'usure de l'outil, le casser ou endommager la machine. À la manière d'un amortisseur, les porte-outils sont capables d'amortir les oscillations et de favoriser une action de coupe régulière et homogène en fonction de la technique de serrage. Cela permet de réduire les émissions sonores, d'améliorer la qualité de la surface de la pièce, de prolonger la durée de vie de l'outil et de préserver la broche de l'usure.

• Alimentation en fluide de refroidissement :

Les fluides de refroidissement remplissent des tâches multiples dans la découpe des métaux. Ils éliminent les copeaux, réduisent la chaleur et les frottements, garantissent une température uniforme de l'outil et de la pièce, et assurent le respect des tolérances. Selon le type d'alimentation en fluide de refroidissement, on fait une distinction entre refroidissement externe, refroidissement périphérique et refroidissement interne. Le refroidissement interne présente certains avantages : le lubrifiant de refroidissement arrive exactement sur l'arête sans qu'il ne soit nécessaire d'aligner manuellement les buses de refroidissement, et les copeaux sont également éliminés de manière sûre des contours étroits et profonds. L'arête peut ainsi être refroidie efficacement même en cas de perçage d'alésages profonds. En conséquence, la durée de vie de l'outil est prolongée, et les paramètres du processus peuvent parfois être considérablement augmentés.

Les critères économiques influent sur l'efficacité de la découpe des métaux

Là où les critères de base et les critères de qualité définissent directement le processus de découpe des métaux et sont toujours considérés comme prioritaires, les critères économiques peuvent aider à prendre une décision finale. Outre le coût d'acquisition pur du porte-outil, il convient de prendre en compte les coûts directs : durée de vie, investissements dans les périphériques, coûts d'exploitation (changements d'outils, nettoyage, réglage de longueur et maintenance), flexibilité, consommation d'énergie lors du changement d'outil et possibilité de réutilisation des fixations. D'un autre côté, les coûts indirects jouent notamment un rôle clé. Ils incluent principalement tous les coûts d'outil (la durée de vie des outils variant considérablement en fonction du système de serrage utilisé) ainsi que les coûts/économies résultant des augmentations ou des diminutions de productivité. Concernant la durée de vie, les coûts indirects inhérents à la technologie de serrage du porte-outil peuvent générer des économies à cinq chiffres. En outre, l'aspect de la prévention des accidents a rapidement gagné en importance. Les brûlures et l'écrasement sont notamment considérés comme des risques potentiels.

Comparaison systématique

Le catalogue des critères montre qu'il est toujours recommandé de réfléchir en détail à l'application concernée au moment de choisir un porte-outil. Schunk, en tant que leader mondial des techniques de serrage et des systèmes de préhension, dispose de connaissances approfondies dans ce domaine. De plus, le programme de porte-outils Schunk est considéré comme la gamme de produits technologiques la plus complète fabriquée en Allemagne. Elle va des systèmes de porte-outils mécaniques et des attachements à frettage thermique aux porte-outils haut de gamme basés sur la technologie de serrage à polygone ou à expansion hydraulique en passant par les porte-outils hydrauliques à prix attractifs. Le porte-outil à capteurs iTENDO est actuellement ce qui se fait de mieux sur le marché. Il permet une détection parfaite de l'état, une consignation de la sécurité de processus, un contrôle en temps réel de la vitesse de rotation et du débit d'alimentation, ainsi qu'un contrôle de la valeur limite sans intervention humaine. MSM

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