Réduction des coûts d'usinage du titane grâce aux solutions hélicoïdales

Lorsque l'équipe de fabrication de Geospace Technologies recherchait une meilleure durée de vie de l'outil et des performances améliorées sur un travail de fraisage CNC en titane, elle s'est tournée vers Harvey Performance Company et l'ingénieur d'application local Mike Kanigowski pour composer des fraises en bout Helical Solutions. Avec l'aide de Mike, Geospace Technologies, dirigée par le programmeur principal Tranquilino Sosa, a obtenu un énorme succès et réalisé d'importantes économies sur les coûts d'usinage du titane, ce qui les a amenés à transférer complètement leur répertoire d'outils vers les fraises en bout hautes performances de Helical dans leur atelier.

Luttant avec la durée de vie de l'outil

Avant de passer à Helical, Geospace Technologies rencontrait des problèmes de durée de vie d'outil sur un travail qui nécessitait à la fois des parcours d'outil d'ébauche et de finition sur une pièce en titane (Ti-6AL-4V). Pour leur passe d'ébauche, Geospace utilisait une fraise en bout concurrente à 4 dents, 3/8" de diamètre avec un angle d'hélice de 30° et un revêtement TiALN. Dans les parcours d'outil d'ébauche traditionnels, cet outil fonctionnait à 1 750 tr/min avec une vitesse d'avance de 10 IPM. L'outil prendrait quatre étapes vers le bas, trois avec une profondeur de coupe axiale de 0,200" et une passe finale à 0,100" pour une profondeur totale de 0,700".

Lors de la finition, l'équipe a utilisé une version 1/2" du même outil concurrent, fonctionnant à 900 tr/min avec une vitesse d'alimentation de 8 IPM. Cela prendrait deux passages, un à 0,400" de profondeur et le dernier jusqu'au bas de la pièce à 0,700".

Avec cette stratégie et cet outillage, l'équipe créait des pièces de haute qualité avec un temps de cycle de 15 minutes et 22 secondes par pièce, mais ne voyait l'outil d'ébauche durer que pour 60 pièces en moyenne, et l'outil de finition pour environ 120 pièces. Cela entraînait des coûts d'outils plus élevés qu'ils ne le souhaiteraient et coûtait un temps précieux à l'équipe avec des changements d'outils fréquents.

Sosa avait vu une partie du succès que d'autres ateliers avaient avec le fraisage en titane à l'aide de fraises en bout Helical Solutions, et ils ont donc contacté Kanigowski pour voir comment Helical pouvait les aider à réduire leur coût par pièce tout en obtenant une finition encore meilleure.

Composition dans la sélection d'outils

Lorsque Mike a contacté l'équipe de Geospace, il savait qu'il y avait des avantages immédiats à modifier les parcours d'outils utilisés dans ce travail. À l'aide de son logiciel ESPRIT, l'équipe a pu composer un nouveau programme utilisant des parcours d'usinage de fraisage à haute efficacité (HEM) grâce à la technologie "Profit Milling" d'ESPRIT.

Avec les parcours d'outils HEM en place, Geospace allait avoir besoin de nouveaux outils hautes performances pour tirer pleinement parti des ajustements de programmation. Après de nombreux tests et évaluations de plusieurs options de la vaste gamme de fraises en bout de Helical pour le titane, Geospace a opté pour deux outils solides.

Helical offre de nombreuses options différentes pour le fraisage du titane dans les parcours d'outils HEM. Lors des tests, l'équipe de Geospace a opté pour Helical EDP 59424, une fraise en bout de 3/8" de diamètre, à 7 cannelures et à rayon d'angle. Cet outil présente une géométrie à pas variable et des brise-copeaux décalés pour une évacuation optimale des copeaux, des harmoniques réduites et une pression d'outil minimisée, ainsi que le revêtement Aplus d'Helical pour une résistance aux hautes températures, une usure réduite et une durée de vie de l'outil améliorée.

En examinant le parcours d'outil de finition, Geospace a opté pour Helical EDP 82566, une fraise en bout carrée à 6 dents de 3/8", de la gamme de produits HEV-6 bien connue d'Helical. Cet outil présentait une conception à pas variable pour aider à atténuer le broutage et laisser une finition supérieure. Alors que Helical propose également plusieurs outils pour la finition des parcours d'outils en titane, lors des tests, cet outil a fourni à Geospace la meilleure finition pour la géométrie de leurs pièces spécifiques.

Vivre la "différence hélicoïdale"

Avec les nouveaux outils en place, l'équipe de Sosa a contacté Helical pour obtenir de l'aide pour composer les vitesses et les flux. L'équipe technique Helical a pu les configurer sur Machining Advisor Pro, un calculateur avancé de vitesses et d'avances développé par les experts derrière l'outillage Helical Solutions. Avec cette application « miracle worker » dans son arsenal, l'équipe a pu facilement composer ses nouveaux outils en fonction de leur qualité de matériau spécifique, de la profondeur de coupe et de la configuration de la machine.

L'équipe a vu des résultats positifs immédiats et des économies de coûts sur ce travail. Ils ont pu augmenter leurs parcours d'outils d'ébauche à 4 500 tr/min et 157 IPM. Le chemin de finition est resté en grande partie le même, mais a abouti à une partie finale bien améliorée. Au total, le temps de cycle est passé de 15 minutes et 22 secondes par pièce à 12 minutes et 17 secondes par pièce, ce qui était formidable, mais l'amélioration de la durée de vie de l'outil est ce qui a le plus impressionné Sosa.

Avec la nouvelle fraise en bout hélicoïdale dans l'atelier, Geospace a pu faire fonctionner les deux outils pour 580 pièces avec une usure très minimale de l'outil. Il s'agit d'une amélioration de près de 1 000 % de la durée de vie de l'outil pour leurs passes d'ébauche et de 483 % de la durée de vie de l'outil pour l'opération de finition. Au total, un outil d'ébauche a pu durer plus de 42 heures dans la coupe avant de devoir être remplacé.

L'élimination de la nécessité d'un changement d'outil toutes les 60 pièces représentait également un gain de temps considérable. Les changements d'outils constants provoquaient de graves temps d'arrêt de la machine, qui ont été éliminés grâce à la durée de vie plus longue de l'outil avec les fraises en bout hélicoïdales. Ce qui semble être un inconvénient mineur représentera en réalité des dizaines d'heures de gain de temps en quelques mois pour l'équipe de Sosa.

Geospace a été ravi des résultats qu'ils ont vus sur ce travail en titane, car ils n'avaient jamais connu une longue durée de vie d'outil en titane avec une autre marque concurrente. Sosa et son équipe sont ravis de continuer à utiliser le produit Helical Solutions dans tous leurs autres travaux à l'avenir et de continuer à travailler avec Kanigowski et l'équipe technique Helical sur la composition de la sélection d'outils, la vitesse et l'alimentation des projets futurs.

Veuillez voir ci-dessous une ventilation directe des performances des fraises en bout hélicoïdales en termes de coûts totaux et de gain de productivité par rapport à celles du concurrent. Ces chiffres sont mesurés pour 1 000 pièces, en tenant compte des coûts d'outillage, du temps de changement d'outil, des coûts de main-d'œuvre, des paramètres de fonctionnement et des temps de cycle.

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