Cette image montre la quadruple application de fraises à disque sur les bras de commande.  Les surfaces de coupe solides fournissent une indication de la puissance d'entraînement élevée requise.

Le fabricant de machines s’associe au fabricant d’outils

Optimisation du processus Le fabricant de machines s’associe au fabricant d’outils

| Editeur: Nicole Kareta

Plus la série de pièces à produire est grande, plus les temps de cycle et les coûts d’outillage sont importants. Avec de grandes quantités, telles que celles habituelles pour l’industrie automobile, les propriétés de la machine-outil et de l’outil lui-même doivent être parfaitement adaptées l’une à l’autre – et au processus de fabrication choisi.

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Cette image montre la quadruple application de fraises à disque sur les bras de commande. Les surfaces de coupe solides fournissent une indication de la puissance d’entraînement élevée requise.

(Paquet source: EHLA)

«Nous avons une approche unique lorsque nous recevons les demandes des clients», déclare Meinolf Wolke, responsable de l’équipe commerciale chez ELHA-MASCHINENBAU Liemke KG (ELHA) à Hövelhof. L’entreprise de construction de machines spéciales de taille moyenne et gérée par son propriétaire place la pièce et son usinage au centre du développement et conçoit une solution conçue pour le déroulement du processus. «Ce faisant, nous prenons en compte toutes les exigences techniques et économiques», précise encore Wolke. Ce n’est qu’alors que les responsables décident si un concept d’usinage existant peut être utilisé pour le processus ou si une construction individuelle et spécifique à l’application est nécessaire. Meinolf Wolke explique: «En plus de fournir la machine, nous proposons des services qui vont du développement de processus et de la construction de montages jusqu’à des solutions complètes et prêtes à l’emploi avec automatisation et assistance à la production.»

Outils spéciaux pour des coûts totaux faibles

«Les tâches d’usinage sont souvent aussi uniques que les pièces elles-mêmes – y compris en termes de matériaux de la pièce», ajoute Alexander Wiesner, conseiller technique chez MAPAL. «Bien entendu, de nombreux travaux d’usinage sur des pièces complexes peuvent être réalisés avec des outils standards. Mais cela présente souvent des inconvénients importants en termes de temps de cycle, de qualité et de rentabilité, en particulier lorsque de grandes quantités sont produites. » Dans ces cas, des outils spéciaux calibrés avec précision par MAPAL pour la tâche d’usinage en question sont préférés.

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«Lors de la phase de conception de l’outil, il est essentiel de déterminer les paramètres nécessaires pour le processus d’usinage», déclare Wiesner, «en particulier dans le cas de géométries difficiles.» Afin de concevoir le processus de la meilleure façon possible, MAPAL fabrique souvent des outils prototypes. Celles-ci sont ensuite utilisées pour effectuer des tests approfondis avec la pièce à usiner. «Cela, à son tour, aide les fabricants d’équipement à concevoir la machine avec les valeurs identifiées lors des tests», poursuit Wiesner. Il dit que MAPAL a eu un partenariat de longue date avec ELHA dans ce domaine. Les trois exemples suivants illustrent les avantages qui en résultent pour les clients:

Forets pleins pour l’usinage des bras de suspension

«Nous n’étions pas satisfaits de la solution que nous avions utilisée pour percer du solide dans l’aluminium lors de l’usinage d’un bras de suspension, ce qui comprenait la création d’un raccord», se souvient Friedhelm Dresmann, chef de projet ELHA. À l’époque, l’entreprise utilisait des outils avec des arêtes de coupe en PCD brasées. Afin de réduire au maximum le temps d’usinage, ces forets étaient utilisés avec des avances très élevées. Les inconvénients de cette solution étaient la puissance d’entraînement élevée requise et la durabilité insuffisante des arêtes de coupe PCD sur l’étape de forage solide. A la recherche d’une solution, les responsables d’ELHA se sont tournés vers MAPAL. Ensemble, les employés du fabricant de la machine et du fabricant d’outils ont travaillé pour trouver une solution. Ce qu’ils ont trouvé était un outil hybride. La pointe de l’outil est équipée d’inserts à trois lames, revêtus de diamant CVD et indexables ISO pour le perçage à partir de solides. Le raccord est créé à l’aide d’arêtes de coupe PCD brasées lors de la deuxième étape de l’outil.

Les ingénieurs de recherche de MAPAL ont testé le nouvel outil dans leur propre centre de R&D. Les résultats étaient impressionnants. En plus des coûts inférieurs des inserts indexables dans leur ensemble, la géométrie positive de la lame signifiait que moins de puissance d’entraînement était nécessaire. De plus, la solution précédente avait souvent produit de longues puces métalliques – avec le nouvel outil, ce n’était plus un problème. Les inserts indexables à la pointe du foret, qui sont soumis à des contraintes importantes, peuvent être rapidement et facilement retournés ou remplacés. En conséquence, les coûts de maintenance ont également été sensiblement réduits. Au total, les coûts de production des fabricants de bras de suspension pour chaque alésage foré ont été réduits de plus de 50%.

Couverture du livre blanc: ETMM-Online

Fraises à disque pour l’usinage des bras de suspension

«Nous avons également travaillé avec MAPAL pour trouver une solution efficace pour l’usinage des bras de suspension forgés», explique Marcel Thieschneider, chef de projet ELHA. «Notre objectif était de développer des outils fiables tout en maintenant les temps de cycle requis.» Pour le bras de suspension, un joug devait être créé à partir du matériau solide à l’extrémité du bras. Pendant le processus d’usinage à quatre broches requis, le matériau de la pièce à copeaux longs exige une puissance d’entraînement très élevée de la machine. De plus, le contour interne de la pièce présente un certain nombre d’angles et de rayons, rendant difficile l’expulsion des copeaux lors du fraisage.

«Afin de garantir des temps de processus courts, nous avons développé une fraise à disque avec plaquettes indexables ISO qui permet l’ébauche et la finition avec une quantité minimale de lubrification en une seule étape», se souvient Alexander Wiesner. Les inserts indexables sont revêtus de diamant CVD. La disposition précise des inserts individuels limite la puissance d’entraînement requise. Après avoir examiné les tests complets de MAPAL et les données qui en ont résulté, ELHA a réglé sa machine pour qu’elle fonctionne à cette puissance d’entraînement. Un effet secondaire positif de l’utilisation de la fraise à disque était la réduction du temps de cycle, car une seule coupe est nécessaire. De plus, l’outil n’occupe qu’une seule rangée de broches, ce qui réduit les coûts d’outils qui en résultent pour le client final.

Foret pour trous profonds pour l’usinage de composants forgés en acier inoxydable

«Notre client est un fabricant de distributeurs d’alimentation en carburant haute pression pour moteurs à essence. Cela nécessite de percer des alésages profonds dans des ébauches étroites forgées en acier inoxydable », déclare Jörg Rodehutskors, chef de projet ELHA. Le matériau est difficile à usiner et l’alésage a une profondeur de 300 mm. Le foret doit subir le moins de déviation axiale possible, sinon la paroi de la pièce (qui subit une pression élevée) tombera en dessous de l’épaisseur minimale requise. Auparavant, le fabricant usinait ces alésages dans une machine-outil monobroche séparée avec un foret profond à une cannelure.

Afin d’optimiser ses processus, le client a demandé à ELHA de fournir une solution dans laquelle le processus décrit ci-dessus, ainsi que toutes les autres tâches d’usinage, pourraient être exécutés sur un seul module de production utilisant plusieurs broches. Les pièces doivent laisser le module de production prêt à être installé.

Cette application de projecteurs pour véhicules montre comment les Mikron Mill P 500 U et Mikron Mill P 800 U de GF Machining Solutions ont été optimisés pour une productivité intelligente.  Les fabricants d'outils et de moules peuvent désormais compter sur la fiabilité de processus élevée du fraisage trochoïdal et utiliser de nouveaux outils tels que des fraises à segment circulaire qui permettent d'obtenir une finition 3D 30 fois plus rapide.

ELHA a fait appel à MAPAL pour l’aider dans le processus d’alésage discuté précédemment. Il a été demandé au fabricant d’outils de fournir une perceuse capable de réaliser l’usinage plus rapidement – avec moins d’écart et moins d’usure. Les ingénieurs MAPAL ont développé un foret en carbure monobloc à double tranchant conçu pour répondre parfaitement aux exigences. Avec des paramètres d’application de Vc = 90 m / min et f = 0,5 mm, le nouvel outil atteint une durée de vie de 80 mètres – presque trois fois plus longtemps que la solution précédemment utilisée. Une autre particularité de la solution développée conjointement par ELHA et MAPAL est que les pièces à usiner dans le dispositif de serrage tournent dans le sens opposé au foret pendant l’usinage, ce qui réduit encore davantage la déviation de l’alésage. Cela entraîne des avantages significatifs en termes de temps de cycle pour le client, qui fabrique jusqu’à cinq millions de ces pièces chaque année. Et en plus de cela, ils n’ont plus besoin que d’une seule machine pour effectuer toutes les tâches d’usinage.

Synergies de partenariat de développement

«Ces trois exemples démontrent les avantages de notre étroite collaboration avec MAPAL», conclut Carina Becker des ventes techniques chez ELHA. «Et en plus de cela, la coopération donne à nos ingénieurs concepteurs une liberté supplémentaire.» Les spécialistes MAPAL pour le développement d’outils performants, ainsi que leur département R&D bien équipé à Aalen, permettent de développer et de tester intensivement de nouvelles solutions d’outils même en phase de planification. Cela signifie qu’ELHA est en mesure d’offrir à ses clients des solutions encore plus élaborées et économiquement avantageuses.

Mandrin à expansion hydraulique fabriqué de manière additive avec un contour mince et un montage HSK-E25 (à gauche) ainsi qu'un mandrin à expansion hydraulique conventionnel avec un montage HSK-A63 (à droite).

La philosophie du module de production (FM)

ELHA a principalement développé la série de modules de production pour la fabrication par découpe de pièces produites en série (> 100 000 pièces identiques ou similaires). Dans ce concept de fabrication, les outils eux-mêmes ne sont pas déplacés, mais les pièces sont passées le long d’outils disposés en rangées. Chaque rangée d’outils dispose d’un système de serrage et d’entraînement optimisé pour la tâche d’usinage. Les pièces à usiner sont déplacées de chaque rangée d’outils à la suivante à l’aide du dispositif de serrage, qui permet d’obtenir les temps de copeau à copeau les plus courts possible. Le système modulaire peut être équipé de divers modules multibroches. Les revolvers multibroches offrant de l’espace pour jusqu’à 128 outils à entraînement direct peuvent être utilisés pour encore plus de flexibilité.

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